Старк С.Б. - Пылеулавливание и очистка газов в металлургии, страница 2

Ь охала классификации лылвулввливавщих аппаратов Чаще всего эффективность пылеуловителя определяют на основании замера концентрации пыли в газе до пылеуловителя (Я,), и после него (Лв) Ч= их — их (1-3) — 1 — —, Утхд 1тхха где Ув и Ув — расходы газа на входе в пылеуловитель и выходе из него, отличающиеся на величину присоса воздуха в пылеуловителе, Как следует из выражения (1-3), абсолютные значения расходов газа Ув и У, находить не обязательно, достаточно знать их отношение Уп~У„которое можно определить по изменени)о концентрации какого-либо газообразного компонента, не 8 вступающего в пределах пылеуловителя в реакции, например З02.

Заменяя отношение объемов обратным ему отношением концентрации Сзо. получим ~ЗО 22 21 = 1— СЗО,~1 Следовательно, общий коэффициент очистки трех последовательно включенных аппаратов будет равен: Ч, = 1 — — ' = 1 — (1 — Ч ) (1 — Ч ) (1 — ~! ). 1 (1-7) В этом случае следует учитывать изменение фракционного состава пыли при переходе от аппарата к аппарату, что можно сделать по формуле 100 — Ч Ф1 иых = Фз зх = Фз их ! 00 — Чз э Известно, что эффективность очистки для частиц пыли различных размеров неодинакова.

В большинстве случаев лучше улавливается более крупная пыль и кривая парцнальных коэффициентов очистки, построенная для условий, при которых проводилось испытание, имеет вид, показанный на рис. 2. Под фракционным 100 коэффиЦиентом очистки Чфр понимают Д Е, ха массовую долю данной фракции, осазк- ф~ даемую в пылеулавливающем аппарате. ч йп",!, Фракционный коэффициент очистки мо- фа.» эта жет быть найден по рис. 2 как среднее н~йм ~рл значение парциальных коэффициентов частиц пыли, входящих в данную 0 гр 52 и ар ма 22 и фракцию. Диаметр частиц, мем Зная фракционный состав пыли и фраКционНЫе коэффициенты очистКи коэффициентов очистки пылепылеулавливающего аппарата (приве- р,'р,'2'„",',2'"'„"„"„"„'„"",'рл'„",„'„50,'„ ДЕННЫЕ К УСЛОВИЯМ ЕГО РабОТЫ), МОЖНО элемеитои О = 250 мм с эээих. рителем «розетке» при а= 30' ОцрздЕЛИТЬ Общий КОЭффнцИЕНТ ОЧИСТКИ р =- 2Л г!см", рг = 1,32 «г!м*, аппарата из выражения Г = 180' С, а = 18 Г/МЭ, Ыопт= = 4,5 м/с Чт'Рт + ЧзФз ! Чз'Рп (1 г) !00 !00 100 Коэффициент очистки в значительной степени зависит от свойств пыли и параметров газового потока.

При последовательном соединении нескольких пылеулавливающих аппаратов коэффициенты проскока через первый, второй и третий аппараты будут соответственно равны; пгз . Мз . Ме 1 Ч1 1 Ч2 1 Чз' (1-6) Мт тнз Мз где Ф„„п Ф,„„, — содержание данной фракции на входе в первый аппарат и на выходе из него, ою,' — фракционный коэффициент очистки данной фракции в первом аппарате; Ч, — общий коэффициент очистки первого аппарата. Остаточную запыленность газа легко найти по начальной запыленности и коэффициенту проскока: г,=К„„г,—, г~м'. 1/~ (1-9) Зная Л„можно подсчитать количество пыли, выбрасываемой в атмосферу, которое является исходной величиной для расчета приземных концентраций пыли и потерь металла.

Глава 2 ОСАЖДЕНИЕ ПЫЛИ В КАМЕРАХ И ГАЗОХОДАХ й 3. ДВИЖЕНИЕ ЧАСТИЦ ПЫЛИ В НЕПОДВИЖНОИ СРЕДЕ С момента начала движения частицы в вязкой среде возникает сила сопротивления этому движению Р, которая согласно широко известному закону Ньютона, выражается следующим образом: Р = Сг" —, (2-1) 10 где С вЂ” аэродинамический коэффициент; г" — площадь сечения, нормального к направлению движения, м', ш — скорость движения частицы относительно среды, м!с; р„— плотность вещества окружающей среды, кг(м'. Этот закон применим и в том случае, если частица неподвижна, а поток газа обтекает ее со скоростью и.

Г(ри движении частицы в неподвижной среде или обтекании неподвижной частицы потоком газа возможны ламинарный и турбулентный режимы движения. Основной характеристикой режима движения является в этом случае число Рейнольдса, опре- деляемое, однако, не по диаметру газопровода, а по размеру движущейся частицы и' и относительной скорости и, которое ю„4 ~ЙР„ можно найти из известного выражения Йс = В Численное значение Яе позволяет установить не только режим движения, но и численное значение аэродинамического коэф- фициента С (по эмпирическим зависимостям, проверенным прак- тикой). Так, для областей с ламинарным режимом, турбулентным режимом и промежуточной характерны значения )се, соответ- ственно ~2; )500 и <500 и значения С, соответственно равные 24%е; 0,44; 18 5Яео,о . При ламинарном режиме для частиц сферической формы после подстановки в уравнение (2-1) Е' = пг(в>4 и развернутого значения величины аэродинамического коэффициента получим (2-2) мгорг Этой формулой выражается закон Стокса, справедливый для ламинарного режима движения частицы сферической формы в однородной, не ограниченной стенками вязкой среде.

Применяя для определения С дающую надежные результаты формулу о4 г' гг 0,667) Клячко: С = — (1+ — ), можно расширить пределы примеЯе пенна закона Стокса до )ге ~ 400. В наиболее простом случае, когда частица движется вниз под действием силы тяжести с возрастающей скоростью, вследствие возрастания силы сопротивления быстро наступает момент, когда обе эти силы приходят в равновесие. С этого момента частица начинает двигаться вниз по инерции с постоянной скоростью нг„которую легко определить из уравнения равновесия Ы~ ' — (р„— р,) д = Зл е(рн>„откуда (р р)я нгв 1вр Здесь р„и р, — плотность частицы пыли н окружающей среды; н>, — скорость витания. Очевидно, что н>, можно рассматривать и как скорость направленного вверх вертикального потока газа, при которой данная частица будет удерживаться в занимаемом ею положении. Из сказанного следует, что вес частицы 6 в пределах применимости закона Стокса может быть выражен через скорость витания следующим образом: во гг .= Ма = Сг — ' = 3 е(~ (2-4) Решая уравнение (2-3) относительно диаметра частицы, получим, что )З (рп — рг)а ' Полученное выражение показывает, что при постоянной плотности.р, и вязкости среды р каждой скорости витания соответствует свой размер частиц (рис.

3). 11 После разделения переменных и интегрирования получим 2гнпгп стрг( = (,в или, в соответствии с выражениями (2-1) и (2-4): ~~( .— .)'Р. с" вр 2 2 вг' (2-8) После разделения переменных и интегрирования получим гвп пгв ° ввг + гпв — 1п 2 пгв гпг пгв (2-9) Как следует из уравнения (2-9), при 1 = оо и„=- ш„— ю,. Как и в предыдущем случае, скорость частицы пыли, помещенной в газовый поток, сначала очень быстро нарастает, а затем начинает медленно приближаться к предельной величине, равной при движении потока вверх гэ„— нг„а при движении потока вниз и„ + ы,.

й 5. ОСАЖДЕИИЕ ЧАСТИЦ ПЫЛИ В КАМЕРАХ И ГАЗОХОДАХ В осадительных камерах выпадение частицы пыли из газового потока происходит под действием сил гравитации. Эффективность осаждения в значительной мере определяется временем пребывания частицы в камере, что вызывает увеличение размеров камеры. В наиболее неблагоприятных условиях находятся частицы под потолком камеры, которым для осаждения нужно пройти наибольший путь, равный высоте камеры Н (рис.

4). При приближенном расчете осадительных камер принимают, что частицы движутся вдоль камеры со скоростью ш„, равной ско- 13 Из этого выражения следует, что скорость пыли может сравняться со скоростью газа пг„ =- ш„ только при 1 = оо, Исследуя это уравнение, можно сделать вывод, что частица пыли, помещенная в поток газа без начальной скорости, сначала очень быстро набирает скорость, которая затем начинает асимптотически приближаться к скорости газа. Поэтому при грубых подсчетах скорость движения частиц в камерах и газоходах можно принимать равной скорости газа.

В случае вертикального движения газового потока дифференциальное уравнение движения вдоль вертикальной оси будет иметь следующий вид: Р— б= — М вЂ” ", рости газового потока пт„, и одновременно опускаются вниз со скоростью, равной скорости витания ш,. Для осаждения частица должна достичь дна раньше, чем газовый поток вынесет ее из камеры, поэтому время ее осаждения 1 = Н!ш, не должно превышать времени ее пребывания в камере 1, = (.!щ„ н ааа нгг (2-10) Выражая скорость газа через расход Р'„, деленный на пло- Н 1.ОВ щадь поперечного сечения камеры Н ХВ, получим — = —, 'на откуда следует, что л 1' = (.Вы~, = ЬВ ""~ .

(2-11) г а 48!4 Из формулы (2-11) находят предельное количество газа, которое можно пропустить через каРнс 4 Схема нылеосалнтеланол намеРы Мсру Прн усЛОВИИ Оеаждсиия Ча стиц диаметром 41. Рсшая обратную задачу, можно найти диаметр частиц, которые будут осаждаться при пропускании через камеру расхода газа Р'„: 4( у' 1вг44гг (2-12) Формулы (2-11) и (2-12) показывают, что решающую роль при осаждении играет площадь дна камеры, увеличение которой существенно улучшает условия осаждения. Уменьшение высоты камеры без увеличения площади диа камеры ниче4о не дает, так как одновременно уменьшается площадь поперечного сечения камеры, а следовательно, растет скорость газа и сокращается время пребывания частицы в камере.