除氧器工作原理
除氧器的工作原理
除氧器的工作原理除氧器是一种用于去除水中溶解氧的设备，其工作原理是通过物理或者化学方法将水中的溶解氧转化为无害的物质，以提高水的纯度和质量。
以下是对除氧器工作原理的详细描述。
1. 物理吸附法物理吸附法是除氧器常用的一种工作原理。
它利用吸附剂吸附水中的溶解氧，从而实现去除溶解氧的目的。
吸附剂通常是一种具有高表面积的物质，如活性炭或者份子筛。
当水通过除氧器时，溶解氧会被吸附剂表面吸附，从而降低水中溶解氧的浓度。
2. 化学反应法化学反应法是另一种常用的除氧器工作原理。
它通过引入一种化学剂来与水中的溶解氧发生反应，将其转化为无害的物质。
常用的化学剂包括亚硫酸钠、硫酸亚铁等。
这些化学剂与溶解氧发生反应后生成氧化物或者沉淀物，从而实现除氧的效果。
3. 膜分离法膜分离法是一种较新的除氧器工作原理，它利用特殊的膜材料分离水中的溶解氧。
膜分离法通常使用半透膜，该膜具有一定的孔隙大小，可以允许水份子通过，但阻挠氧份子通过。
当水通过膜时，溶解氧会被阻挡在膜的一侧，从而实现除氧的效果。
4. 真空除氧法真空除氧法是一种利用真空原理去除水中溶解氧的工作原理。
它通过在除氧器中创建真空环境，使水中的溶解氧蒸发和释放出来。
在真空环境下，水的沸点降低，溶解氧会从水中逸出。
通过适当的真空度和温度控制，可以实现高效除氧的效果。
除氧器的工作原理可以根据不同的应用需求选择不同的方法。
例如，在饮用水处理中，常用的工作原理是物理吸附法和化学反应法，因为它们能够有效去除水中的溶解氧。
而在工业生产中，膜分离法和真空除氧法往往被使用，因为它们具有高效和可靠的除氧效果。
除氧器在不少领域都有广泛的应用，如饮用水处理、工业生产、制药等。
通过去除水中的溶解氧，除氧器可以提高水的纯度和质量，减少氧对水质的影响，从而保护设备和工艺的正常运行。
除氧器的工作原理的选择和优化对于实现高效的除氧效果至关重要，因此在实际应用中需要根据具体情况进行合理的选择和设计。
以上是对除氧器工作原理的详细描述，包括物理吸附法、化学反应法、膜分离法和真空除氧法等不同的工作原理。
除氧器的工作原理
除氧器的工作原理除氧器是一种用于去除水中氧气的设备，其工作原理主要包括物理吸附和化学反应两个方面。
下面将详细介绍除氧器的工作原理。
一、物理吸附原理除氧器中常用的物理吸附材料是活性炭。
活性炭具有很大的比表面积和孔隙结构，能够吸附水中的氧气。
当水通过除氧器时，氧气会被活性炭表面的孔隙吸附，并在活性炭颗粒之间形成一层薄膜。
这样，水中的氧气就被有效地去除了。
二、化学反应原理除氧器中常用的化学反应原理是氧气与还原剂之间的反应。
常见的还原剂有亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等。
当水通过除氧器时，还原剂会与水中的氧气发生反应，生成相应的氧化物。
这样，水中的氧气就被转化为其他物质，从而实现了去除氧气的目的。
三、工作过程除氧器的工作过程通常包括进水、吸附/反应和排气三个阶段。
1. 进水阶段：水通过进水管道进入除氧器。
在进水过程中，水中的氧气开始被吸附或反应。
2. 吸附/反应阶段：水经过活性炭层或化学反应层，其中的氧气被吸附或反应。
吸附层或反应层的设计和材料选择对除氧器的效果有着重要影响。
3. 排气阶段：除氧后的水通过出水管道排出，其中的氧气已经被去除。
排气过程中，除氧器中的氧气会被排放到大气中。
四、优点和应用领域除氧器的工作原理使其具有以下优点：1. 去除氧气效果好：通过物理吸附和化学反应的双重作用，除氧器能够有效地去除水中的氧气。
2. 操作简便：除氧器的操作相对简单，只需通过控制进水和出水的流量即可。
3. 适用范围广：除氧器可用于各种水质的处理，包括自来水、工业废水等。
除氧器的应用领域主要包括以下几个方面：1. 锅炉系统：除氧器可用于锅炉系统中，去除水中的氧气，减少锅炉腐蚀和氧化。
2. 发电厂：发电厂中的冷却水系统需要去除水中的氧气，以减少金属腐蚀和设备损坏。
3. 饮用水处理：除氧器可用于饮用水处理过程中，提高水质，减少氧化物的生成。
4. 化工生产：在一些化工生产过程中，水中的氧气会对反应产生影响，除氧器可以帮助去除氧气，提高反应效果。
除氧器的工作原理
除氧器的工作原理除氧器是一种常见的设备，广泛应用于工业生产和实验室中，用于去除液体中的氧气。
它的工作原理是通过一系列的化学反应和物理过程，将氧气从液体中分离出来，从而实现去除氧气的目的。
一、工作原理概述除氧器的工作原理可以分为以下几个步骤：液体进入除氧器→气体和液体接触→氧气从液体中分离出来→除去氧气的液体流出。
二、液体进入除氧器液体通常通过管道或者泵送进入除氧器。
在进入除氧器之前，液体可能会经过一些预处理步骤，如过滤、调节温度等，以确保液体的纯度和适宜的工作条件。
三、气体和液体接触液体进入除氧器后，与气体进行接触。
通常情况下，除氧器中有一种气体被注入，例如氮气或者其他惰性气体。
这种气体的作用是在接触过程中与液体中的氧气发生反应，促使氧气从液体中分离出来。
四、氧气从液体中分离出来在接触过程中，氧气会与注入的气体发生化学反应。
这个反应通常是氧气与气体中的某种成份发生反应，生成一种不溶于液体的物质。
这种物质会以气泡的形式浮在液体表面，从而将氧气从液体中分离出来。
五、除去氧气的液体流出经过气体和液体接触、氧气分离的过程，除去氧气的液体味从除氧器中流出。
这些液体通常会经过一系列的处理步骤，如过滤、再生等，以确保液体的纯度和质量。
六、应用领域除氧器广泛应用于各个领域，如化工、制药、食品加工等。
在这些领域中，去除氧气可以提高生产过程的效率和质量，减少氧气对产品的影响，保护设备的安全性和稳定性。
七、优点和注意事项除氧器具有以下优点：1. 去除氧气效果好：经过除氧器处理后的液体中氧气含量极低，能够满足各种生产和实验的要求。
2. 操作简便：除氧器的操作相对简单，只需设置适当的参数和监控设备，即可实现自动化运行。
3. 适应性强：除氧器可以适应不同类型的液体和工艺要求，具有较大的灵便性和通用性。
在使用除氧器时，需要注意以下事项：1. 定期维护：除氧器需要定期进行维护和清洗，以确保设备的正常运行和去除氧气的效果。
2. 安全操作：在操作除氧器时，需要注意安全事项，如避免接触有害物质、防止设备泄漏等。
除氧器的工作原理
除氧器的工作原理除氧器是一种常见的设备，用于去除液体中的氧气。
它在许多工业领域和实验室中被广泛使用，包括化工、生物技术、食品加工等。
除氧器的工作原理是通过物理或者化学方法将氧气从液体中去除，以提高液体的纯度和稳定性。
一、物理方法1. 膜分离技术膜分离技术是一种常见的物理方法，用于去除液体中的氧气。
膜分离器通常采用半透膜，该膜具有特殊的孔隙结构，使得氧气可以通过膜而其他物质无法通过。
当液体通过膜分离器时，氧气会被分离出来，从而实现除氧的目的。
2. 溶解氧气法溶解氧气法是另一种物理方法，用于去除液体中的氧气。
该方法利用气体溶解度的差异，通过调节温度、压力和pH值等参数，使氧气从液体中溶解到气相中。
这种方法通常用于大规模工业生产中，可以实现高效的除氧效果。
二、化学方法1. 化学吸收法化学吸收法是一种常见的化学方法，用于去除液体中的氧气。
该方法通常使用化学吸收剂，如硫酸亚铁、硫酸亚铜等，与氧气发生化学反应，将氧气转化为其他物质。
这些化学吸收剂具有较高的亲和力，可以有效地吸收氧气，从而达到除氧的效果。
2. 化学还原法化学还原法是另一种常见的化学方法，用于去除液体中的氧气。
该方法通常使用还原剂，如亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等，与氧气发生化学反应，将氧气还原为水或者其他无害物质。
这些还原剂具有较强的还原能力，可以有效地去除液体中的氧气。
三、应用领域除氧器广泛应用于各个领域，以满足不同行业的需求。
以下是一些常见的应用领域：1. 化工工业：在化工生产过程中，除氧器可以去除液体中的氧气，以防止氧气对反应物质的影响，提高产品的纯度和质量。
2. 生物技术：在生物技术实验室中，除氧器可以去除培养基中的氧气，为细胞培养提供无氧环境，以促进细胞的生长和繁殖。
3. 食品加工：在食品加工过程中，除氧器可以去除液体中的氧气，以防止氧气对食品的氧化和变质，延长食品的保质期。
4. 医药行业：在药物生产和储存过程中，除氧器可以去除液体中的氧气，以保护药物的稳定性和有效性。
除氧器的工作原理
除氧器的工作原理除氧器是一种用于去除水中溶解氧的设备，广泛应用于水处理、供水、锅炉、汽车冷却系统等领域。
它的工作原理是利用特定的物理或化学方法，将水中的溶解氧转化为其他物质或去除氧气分子。
一、物理吸附法物理吸附法是除氧器常用的一种工作原理。
这种方法利用吸附剂的特性，将水中的氧气吸附到吸附剂表面，从而达到去除溶解氧的目的。
常用的吸附剂有活性炭、分子筛等。
活性炭是一种具有大量微孔和表面积的吸附剂。
当水通过活性炭床时，氧气分子会被活性炭表面的微孔吸附，从而实现除氧的效果。
活性炭的吸附效果与其孔径大小、表面积以及水流速度等因素有关。
分子筛是一种具有特定孔径大小的吸附剂。
通过选择合适的孔径大小，可以实现对溶解氧的选择性吸附。
分子筛的吸附效果受到温度、压力和水中其他成分的影响。
二、化学反应法化学反应法是另一种常用的除氧器工作原理。
这种方法通过添加化学试剂，使水中的溶解氧发生化学反应，转化为其他物质，从而达到除氧的目的。
常用的化学试剂包括亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等。
这些试剂可以与溶解氧发生还原反应，生成水和相应的氧化物，从而去除水中的溶解氧。
除氧器中的化学反应一般需要一定的反应时间和适宜的温度。
反应时间过短或温度过低可能影响除氧效果。
三、物理排除法物理排除法是除氧器的另一种工作原理。
这种方法通过物理手段将水中的溶解氧分离出去，达到除氧的目的。
常用的物理排除方法有加热、真空脱气等。
加热可以使水中的溶解氧蒸发，从而实现除氧。
真空脱气则是通过降低水中的气压，使溶解氧从水中释放出来。
除氧器中的物理排除方法一般需要一定的设备和能源支持。
加热需要加热设备，真空脱气需要真空泵等设备。
综上所述，除氧器的工作原理可以通过物理吸附、化学反应或物理排除等方法实现。
选择合适的工作原理取决于水处理的具体要求和条件。
除氧器的设计和运行需要考虑吸附剂的选择、反应条件的控制以及设备的选型等因素，以确保除氧效果的稳定和可靠。
除氧器的工作原理
除氧器的工作原理除氧器是一种用于去除液体中溶解氧的设备，其工作原理基于氧气在液体中的溶解度与温度、压力之间的关系。
除氧器广泛应用于水处理、化工、食品加工等领域，以提高液体的纯度和质量。
一、工作原理概述除氧器通过物理或化学方法将溶解在液体中的氧气去除，以达到降低氧气含量的目的。
常见的除氧器工作原理包括热力除氧、化学除氧和膜分离除氧等。
二、热力除氧原理热力除氧是利用温度的影响来降低氧气在液体中的溶解度。
一般情况下，溶解氧在液体中的溶解度随温度的升高而降低。
热力除氧器通过加热液体，使其温度升高，从而降低氧气的溶解度，使氧气从液体中释放出来。
热力除氧器通常由加热器、除气塔和冷却器组成。
液体首先通过加热器升温，然后进入除气塔，在塔内与空气接触，氧气从液体中脱除，最后通过冷却器冷却后返回系统。
三、化学除氧原理化学除氧利用某些物质与氧气发生化学反应，将氧气转化为其他物质，从而达到去除氧气的目的。
常用的化学除氧剂包括亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等。
这些化学除氧剂在液体中与氧气发生反应，生成不溶于液体的物质，从而实现除氧的效果。
化学除氧器通常由反应器和分离器组成。
液体首先进入反应器，与化学除氧剂反应，然后进入分离器，将生成的不溶物分离出来，最后得到除氧后的液体。
四、膜分离除氧原理膜分离除氧是利用特殊的膜材料对氧气进行选择性分离的原理。
膜分离器通常由一系列膜模块组成，每个膜模块内部有许多微孔，这些微孔可以允许小分子（如氧气）通过，而阻止大分子和溶质通过。
当液体通过膜分离器时，氧气会通过膜孔进入另一侧，而其他物质则被阻止。
通过这种方式，可以实现对氧气的有效分离和去除。
五、除氧器的应用除氧器广泛应用于水处理领域，用于去除水中的溶解氧，以防止腐蚀和氧化反应的发生。
此外，除氧器还可用于化工、食品加工等行业，以提高产品的质量和纯度。
除氧器的选择应根据具体的应用需求、工艺条件和处理规模等因素进行综合考虑。
总结：除氧器是一种用于去除液体中溶解氧的设备，其工作原理可以通过热力除氧、化学除氧和膜分离除氧等方式实现。
除氧器的工作原理
除氧器的工作原理除氧器的工作原理：除氧器是一种用于去除水中溶解氧的设备，其工作原理基于物理和化学原理。
下面将详细介绍除氧器的工作原理及其应用。
一、工作原理：1. 物理原理：除氧器通常采用膜分离技术，其中最常见的是膜式除氧器。
膜式除氧器内部包含一个半透膜，该膜具有选择性通透性，能够让水分子通过，但阻止氧气分子的通过。
2. 化学原理：除氧器中的水与空气接触时，氧气会从水中溶解到气相中，这是一种物理过程。
除氧器通过提供一种化学剂，如亚硫酸钠或亚硫酸氢钠溶液，使溶解氧与化学剂发生反应，生成不溶于水的化合物。
这个化学过程称为还原反应。
二、应用领域：1. 污水处理：除氧器在污水处理过程中起到关键作用。
通过去除水中的溶解氧，可以防止污水处理过程中的氧化反应，从而提高污水处理效率。
2. 锅炉系统：在锅炉系统中，溶解氧会引起腐蚀和锈蚀，降低锅炉的寿命。
除氧器的应用可以有效地去除水中的溶解氧，保护锅炉系统的正常运行。
3. 饮用水处理：除氧器也常用于饮用水处理过程中。
去除水中的溶解氧可以提高饮用水的品质和口感。
4. 医疗设备：在一些医疗设备中，如人工心脏和人工肺等，需要使用无氧环境。
除氧器可以去除水中的溶解氧，确保这些医疗设备的正常运行。
5. 食品加工：在一些食品加工过程中，如饮料和啤酒的生产，溶解氧会对产品的质量产生负面影响。
除氧器的应用可以有效去除水中的溶解氧，提高产品的质量。
三、除氧器的类型：1. 膜式除氧器：膜式除氧器是最常见的一种类型，通过膜的选择性通透性来实现溶解氧的去除。
2. 热除氧器：热除氧器利用热量将水中的溶解氧转化为气态氧，从而实现去除的目的。
3. 化学除氧器：化学除氧器通过添加化学剂与溶解氧发生反应，生成不溶于水的化合物，从而去除溶解氧。
四、除氧器的性能指标：1. 去除率：除氧器的性能通常通过去除率来评估，即除氧器去除水中溶解氧的效果。
一般要求除氧器的去除率达到99%以上。
2. 流量：除氧器的流量指的是单位时间内处理的水量。
除氧器的工作原理
除氧器的工作原理引言概述：除氧器是一种常见的设备，用于去除液体中的氧气。
它在许多工业领域中发挥着重要的作用，例如发电厂、化工厂、锅炉等。
本文将详细介绍除氧器的工作原理，包括氧气的生成、除氧器的结构、工作过程以及应用。
正文内容：1. 氧气的生成1.1 热除氧法热除氧法是一种常见的氧气生成方式。
当液体通过除氧器时，通过加热使液体中的氧气蒸发，然后通过排气系统将氧气排出。
1.2 化学除氧法化学除氧法是另一种常见的氧气生成方式。
通过在液体中添加化学试剂，例如亚硫酸钠，与氧气发生反应生成无害的物质，从而去除氧气。
2. 除氧器的结构2.1 进气口除氧器的进气口是液体进入除氧器的通道。
它通常位于除氧器的顶部，并与液体的供应管道相连接。
2.2 除氧室除氧室是除氧器的主要部分，液体在这里与氧气进行接触和反应。
除氧室通常由耐腐蚀材料制成，以防止氧气对设备的腐蚀。
2.3 出气口出气口是将去除氧气的液体排出除氧器的通道。
它通常位于除氧器的底部，并与排气系统相连接。
3. 除氧器的工作过程3.1 液体进入除氧器液体通过进气口进入除氧器，进入除氧室。
3.2 氧气的去除在除氧室中，液体与氧气进行接触和反应。
通过热除氧或化学除氧的方式，将液体中的氧气去除。
3.3 除氧液体的排出去除氧气后的液体通过出气口排出除氧器，进入下一个工艺环节。
4. 除氧器的应用4.1 发电厂在发电厂中，除氧器用于去除锅炉给水中的氧气，以防止锅炉腐蚀和气泡形成。
4.2 化工厂在化工厂中，除氧器用于去除反应过程中产生的氧气，以保证反应的正常进行。
4.3 锅炉在锅炉中，除氧器用于去除给水中的氧气，以防止锅炉管道的腐蚀和气泡形成。
总结：除氧器是一种重要的设备，用于去除液体中的氧气。
它通过热除氧或化学除氧的方式，将液体中的氧气去除。
除氧器的结构包括进气口、除氧室和出气口。
除氧器广泛应用于发电厂、化工厂和锅炉等领域，以保证设备的正常运行和延长使用寿命。
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[摘要] 除氧器的作用是除去溶于水的含氧,避免锅炉、汽轮机组各系统的金属部件在高温下发生过度的氧化腐蚀。
电厂早期使用淋水盘式除氧器,它对进水温度和负荷要求苛刻,其除氧效果较差,淋水盘的小孔易堵塞。
后使用喷雾填料式除氧器,其除氧效果比淋水盘式除氧器好,但只能除去水中溶解氧的80 %～90 %。
新研制的旋膜式除氧器,进一步强化了传热、传动、传质过程,旋膜式结构保证了“三传”过程的顺利实施,除氧效果较好。
[关键词] 除氧器除氧效果传热传动传质除氧器功能是:为降低锅炉水中的含氧量,使之达到要求,以保证锅炉、汽轮机组和整个系统的金属部件在高温下不发生过度的氧化腐蚀。
国内电厂早期采用淋水盘式除氧器,它对进水温度和负荷要求苛刻,适应能力较差,且淋水盘的小孔易被堵塞。
后来很多电厂改用喷雾填料式除氧器。
这种除氧器的除氧效果也不理想,溶解氧的合格率一股在65 %左右。
于是,后来又研制出泡沸式和旋膜式除氧器,其中,旋膜式除氧器的除氧效果远高于其他型式的除氧器。
各类除氧器的除氧效率如表1所示。
1 热除氧原理和条件目前使用的除氧器均采用热除氧法。
除氧原理根据享利定律和道尔顿定律,即在定压下,将水加热至饱和状态。
如果液面上气相中凝结气体的分压力小于其平衡压力,气体会在不平衡压差的作用下由水中离析出来。
若及时排出不凝结气体,不断破坏其平衡,保持不平衡压差,气体会不断从水中逸出直至液面上全压力等于水蒸汽压力时,其他气体的分压力趋于0 ,溶于水中的气体全部逸出而除去。
因此,热除氧必须具备2 个条件: (1)快速将水加热到相应压力下饱和温度的传热条件; (2)使气体从水中迅速离析并排走的传动、传质条件,2个条件紧密相连。
实践表明:条件(1)较易满足;条件(2)是彻底除氧的关键,也是更新除氧器考虑的主要因素。
2 喷雾式除氧器的除氧效果2. 1 喷雾式除氧器的传热过程我国目前使用最多的是喷雾式除氧器。
在该除氧器中,喷嘴以雾的形式将水喷出,液相雾滴与加热蒸汽接触,因此汽、液相接触面积很大。
蒸汽加热雾滴时,属高强度凝结换热,换热系数为1. 3 ×104～1. 5 × 104W/ (m2·℃) ,瞬间可将雾滴加热到饱和温度。
此时雾滴中80 %～90 %的溶解气体被离析。
2. 2 喷雾式除氧器内动量与质量的传递由于雾滴颗粒小、表面张力大,加之气体在雾滴内、外的不平衡压差变小,使雾滴中的剩余气体逸出受阻,不利于深度除氧。
为此,所有喷雾式除氧器的下部都加了1层固体填料层、网栅或淋水盘等,使水再分散成极薄的水膜,减小了表面张力,完成深度除氧。
但实际效果往往不理想,如珠江电厂4 ×300MW 机组的除氧器,溶解氧的合格率平均在80 %左右,出水溶氧量波动较大,一般为12～78μg/ L ,长期运行对机组危害很大。
在喷雾式除氧器中,由于所喷雾滴很小,表面张力大,只能完成初期除氧的任务。
残存在雾滴中的少量气体,因不平衡压差很小,虽然雾滴在除氧器的容积空间内不停地运动,但气体分子在雾滴中是相对静止的,只能靠分子扩散的方式渐渐逸出,传动、传质效果差,给深度除氧造成困难.据威尔克提出的非电介质在稀溶液中的扩散关系式,其扩散系数DAB与水温的关系如图1 所示。
虽然DAB随T的升高而增大,但其绝对值很小,如空气在100 ℃的水中,其DAB为0. 7×10 - 5cm2/ s。
分子扩散通量如(1)式所示:J A = - DABd CAd r(1)式中J A ———扩散摩尔通量,kmol/ (m2·s) ;d CA/ d r ———摩尔浓度梯度;CA ———扩散组分的摩尔浓度。
由于扩散系数DAB很小,雾滴中空气的浓度梯度d CA/ d r 很小,且越来越小,所以扩散通量小,即通过扩散逸出的气体越来越少。
这是影响深度除氧的关键。
因此,具有较好的传热效果并不是除净溶氧的充分条件。
2. 3 喷雾式除氧器的深度除氧层在喷雾除氧器下部往往加1 层固体填料、网栅或淋水盘作为给水深度除氧的区段,固体填料层可使比表面积(单位体积的表面积)达到200 m2/ m3左右,有利于进一步除氧。
喷雾除氧中的深度除氧层起强化传动、传质作用,被除氧的水流经不规则填料层时,处于紊流状态,液膜表面不断变换更新,使水中的部分气体分子有机会冲破液膜表面张力而逸出,使给水含氧量不超过7μg/ L ,满足超高压机组电厂的除氧指标。
3 旋膜式除氧器的除氧效果3. 1 旋膜式除氧器的传热过程旋膜式除氧器由于结构的特点(见图2) ,除氧效果明显提高。
其传热、传质方式与液柱式、雾化式和泡沸式不同。
它是将射流、旋转膜和悬挂式泡沸3种传热、传质方式缩化为一体。
射流、旋转膜和悬挂式泡沸3种传热、传质方式源于喷射、降膜和泡沸传热、传质方式。
不同的是将喷射冷凝扩散管取消;仅利用喷嘴的射流改为飞行冷凝,它不仅具有很大吸热功能,而且有很大的解析能力。
将自然降膜改造为强力降膜,增加液膜的更新度,造成液膜沿管壁强力旋转卷吸大量蒸汽,增强传热、传质功能。
将相向泡沸改为悬挂式泡沸,提高层中蒸汽流速高时泛点(飞溅) ,并能保持汽(气)体通道,将独立的3 种传热、传质装置缩化为一体,在1 个单元的部件内完成,具有很高的除氧效率。
3. 2 旋膜式除氧器传动、传热、传质的传递过程旋膜式除氧器的除氧效果、稳定性、负荷适应性都比喷雾式除氧器好,且除氧强度大,体积较小。
理论分析和运行效果表明:热除氧过程实际上是传动、传热、传质(以下称“三传”) 3 种过程密切相关的传递过程。
如保证了传热条件,传动就是影响传质的主要因素。
旋膜除氧器比喷雾和淋水盘式除氧器效率高,主要是其增强了传动、传质的效果。
若在旋膜管的中、下部钻有一定数量的切向小孔,部分蒸汽由此喷入,则效果更佳。
它能扰动水膜的层流底层,使“三传”递过程进一步强化。
从机理看,由于旋膜管能使水形成旋流膜,使流动提前进入紊流状态,水在压力作用下高速旋转向下流动,在垂直于水膜流动方向上面传热、传质主要靠旋涡扰动的混合作用,即紊流扩散。
紊流核心的热量与质量传递都很快,越靠近壁面紊流度越小,邻近壁面则基本消失。
此时,气体分子主要以分子扩散的方式传质,传递作用弱,因此,传质、传热的阻力产生在靠近壁面的层流底层中。
由实验结果,影响传质的主要因素如(2)式所示:KL = f ( u , p ,μ, t , DAB , L) (2)式中KL ———传质系数,m/ s ;L ———特性尺寸;u ,ρ,μ, t ———水膜的流速、密度、动力粘度、温度。
可见在定温下定型结构的除氧器中,影响传质系数的主要因素是旋膜的速度和膜中的质量扩散系数DAB。
实质上旋膜除氧就是因为增大了液膜流速,从而使传质系数增大,提高了除氧效果。
3. 3 旋膜式除氧器“三传”过程的数学模型实际上,除氧过程是由3个局部过程组成,即液相与其界面的对流传质,界面上溶质组分的离析,界面与气相的对流传质。
根据传质方程(3) : NA = KL ( CA - CA0) (3)式中NA ———传质摩尔通量,kmol/ (m2·s) ;KL ———总传质系数,m/ s ;CA , CA0 ———在水膜与气相中,不凝结气体的摩尔浓度,kmol/ m3。
总传质阻力为1/ KL ,它包括液相、气相两相中的局部扩散阻力,对于低溶解度的体系,如空气在水中的溶解,它的溶解度系数很小,其值随温度升高而降低。
在这种体系中,传质阻力集中在液相,而气相中的阻力可以忽略不计。
显然除去水中溶氧的过程属液相阻力控制体系,强化传质过程必须在减小液相扩散阻力上下功夫。
提高液相流速,改变流态是提高液相传质分系数的有效措施和途径。
3. 4 旋膜式除氧器的结构与“三传”的关系旋膜除氧器的结构强化了“三传”效果。
在旋膜管中,旋膜速度可高达3. 0～3. 5 m/ s。
由于离心力的作用,将出现以主流方向为轴的旋速涡流速。
由旋膜管中、下部小孔喷入的高速蒸汽,进一步扰动了旋膜,使其迅速过渡到紊流旋涡状态。
此时,由于旋涡的卷吸、扰动作用,使旋膜表面不断被内部移来的旋涡更新,旋膜内的任何紊流旋涡都有机会直达液面,取代原来的液体微团在界面的位置。
新到达界面上的微团对气相来说,就变成了暴露状态,使得溶于液相中的气体较容易离析出来。
由于流速增加,气体分子动能增大,具备了克服液膜表面张力而离析的能力,因而扩散阻力减小。
事实上,紊流越强烈,表面更新的置换频率也越快。
对给定的紊流度,界面更新的频率S 是常数。
对于随机的界面更新,其传质通量可用(4)式表示:NA = DS ( CA - CA0) (4)只有当界面更新较快时,上述概念才正确,因为只有这样,才能连续不断地向界面提供新鲜的单元,使液膜中溶剂的气体有更多机会到达液面而离析。
将(3)式代入(4)式得:KL = D· S (5)该式中的总扩散系数包括了分子扩散系数与紊流质量扩散系数。
以上从瞬时微观的角度分析了液膜除氧器中的传动、传热、传质的机理。
4 结论4. 1 由喷雾除氧改为旋膜除氧,传热的增强不明显。
因为在同样出力的条件下,两者都能瞬间将水加热到饱和温度,其传热能力都很强。
4. 2 旋膜除氧器的结构有利于深度除氧。
由于溶速高、紊流度大、传动效果强,溶于液膜中的气体分子有较大的动能,增大了克服表面张力而逸出的能力;由于旋涡不断地卷吸、扰动,使液膜中任何微团有机会到达液面,有利气体分子的离析;旋膜管是良好的气体通道,有利于逸出气体的排除,因而总传质阻力减小,传质系数增大,除氧效率高。
4. 3 除氧器的改进应强化传动、传质效果,才能提高除氧效果。