Як вказувалося у пристрій пінних апаратів грунтується освіті водовоздушной емульсії шляхом пропуску під тиском через шар води потоку повітря. При цьому виникає досить складне турбулентний рух мас води і повітря з безперервно оновлюваною добре розвиненою поверхнею контакту, що сприяє інтенсифікації процесів тепло- і масообміну.
У пінних апаратах, широко використовуваних в хімічній промисловості, здійснюється взаємодія різних газів і рідин.
В даний час знаходять застосування три різновиди цих апаратів: апарат поличного типу, Циклон-пінний апарат, запропонований С. А. Багатих, і ударно-пінний апарат, розроблений в ВВІТКУ.
Пінний апарат поличного типу
Пінні апарати поличного типу можуть бути Однополичний (рис. 4.42) і багатополичний (рис. 4.43). Вони широко застосовуються в хімічній технології і досить детально досліджені.
Принцип роботи Однополичний пінного апарату полягає в наступному. Вступник знизу через отвори в решітці повітряний потік зустрічає шар води, яка подається на решітку через спеціальну водорозподільчу коробку. Вихідні з отворів решітки повітряні струмені пронизують шар води, що веде до утворення вельми рухомий водовоздушной емульсії, або піни, в якій і відбуваються процеси взаємодії повіт
ха і води. Повітря після виходу з шару піни набуває потрібні параметри і прямує вгору.
Водоповітряних емульсія (піна) видаляється з решітки через спеціально влаштовується поріг в зливний отвір, розташоване на деякій висоті від поверхні решітки. Висота розташування зливного отвору і його розмір встановлюються і регулюються порогом і заслінкою, що дозволяє підтримувати певний рівень піни на решітці. Перелом через поріг піна руйнується в пінної камері, використана вода надходить в відвідну трубу. Частина води (досить мала при добре відрегульована процесі) провалюється через отвори в решітці в нижню частину пінного апарату, звідки відводиться в каналізацію або йде на обробку (наприклад, на охолодження в холодильній машині).
Для вирівнювання надходить на решітку повітряного потоку часто встановлюються додаткові ґрати або направляючі лопатки.
Багатополичний апарат являє собою колону з декількома розташованими одна під інший гратами. Повітря надходить знизу і проходить послідовно всі решітки, починаючи з найнижчого. Вода подається окремо на кожну грати або тільки на верхню з подальшим перетіканням на інші.
Основним робочим елементом пінного апарату поличного типу є решітка, отвори в якій бувають прямокутними, круглими або трикутними.
Мал. 4.42. Пінний апарат поличного типу (Однополичний): - патрубок для видалення води; - воздухоподающий патрубок;
3 - піддон; 4 - водорозподільна коробка; 5 - решітка; 6 - патрубок для виходу обробленого повітря; 7 - корпус апарату; 8 - переливної поріг; 9 - коробка для зливу води: 10 - патрубок для відводу води
Від правильного вибору решітки залежить якість піни. При великій відстані між отворами і малій величині живого перетину решітки газ (повітря) може прориватися через шар рідини (води) окремими струменями без утворення піни.
У разі великої величини живого перетину утворюється малорухлива крупноячеистая піна.
Гарна піна виходить при живому перетині решітки в межах 10-8%. Швидкість повітря в отворах решітки повинна бути не менше 9-10 м / сек і зазвичай не перевищує 18- 20 м / сек. Якщо швидкість повітря в отворах решітки знижується нижче зазначених граничних значень, це призводить до істотного збільшення кількості провалилася через решітку води, що знижує повноту її використання. Перевищення швидкості повітря веде до зростання аеродинамічного опору апарату.
Мал. 4.43. Пінний апарат поличного типу (багатополичний):
1 - коробка для подачі води на нижню решітку; 2 - коробка для зливу води з середньою решітки; 3 - решітка
Поряд зі швидкістю в отворах решітки важливим фактором є швидкість повітря в повному перерізі апарату. Від величини цієї швидкості залежить рухливість піни і її структура. Піна починає утворюватися при швидкості повітря близько 0,5 м / сек. Зі збільшенням швидкості зростає рухливість піни, яка набуває крупноячеистой структуру. При швидкості повітря в перерізі апарату близько 3,5 м / сек починається значний бризгоунос, тому її слід обмежувати величиною 3,0 м / сек. Висота піни в апаратах поличного типу зазвичай коливається в межах 150-300 мм, при цьому відносна вологість повітря, що залишає апарат, дорівнює 90-95%.