Пономарёв В.Б., Замураев А.Е. - Аспирация и очистка промышленных выбросов и сбросов, страница 5

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ ДВУХФАЗНЫХ СИСТЕМ3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ГАЗАДля проектирования пылеочистных аппаратов в первую очередь необходимо знать количество проходящего через аппарат газового потока.Расход газа V,м3/с определяется как произведение площади S,м2 поперечного сечения газохода на среднюю скорость газового потока Wср ,м/сV = S × Wср .Скорость потока W измеряется, как правило, пневмометрическими трубками, используя соотношениеW=где2Pд,rгPд – динамическое давление газов, Па, (Pд = Pполн – Pст);ρг – плотность газов, кг/м3;Pполн – полное давление потока, Па;Pст – статическое давление газов, Па.31Плотность газа при рабочих условиях исчисляется по формуле:r г = 0,359r0гдеВ + Pст,273 + tρ0 – плотность газа при нормальных условиях, кг/м3,В – барометрическое давление, Па,t – температура газа в газоходе, 0 С.Пневмометрическая трубка имеет два канала, один из которых всегдавоспринимает полное давление, а другой в зависимости от конструкции трубкистатическое, статическое за вычетом динамического или искаженное динамическое.При подключении обоих каналов к показывающему прибору, он фиксирует либо динамическое, либо примерно удвоенное динамическое давление.Поэтому для различных пневмометрических трубок вводят поправочный коэффициент К.ВИДЫ ПНЕВМОМЕТРИЧЕСКИХ ТУБОКТрубка Прандтля (рис.

3.1) состоит из полусферического наконечника 1 икорпуса с узкими щелями 2. Отверстие наконечника и каналы от щелей соединяются с патрубками отбора давления. Поправочный коэффициент трубки К =1 ± 0,04.Измерение трубкой расхода газового потока показано на рис. 3.2. В произвольном сечении внутренней трубки напор на величину W22gбольше, чемв расположенном в той же горизонтальной плоскости сечении внешней трубки;соответственно давление Ра во внутренней трубке больше, чем давление Рb во32W2внешней на величину r г g2.В соответствии с этим уровень жидкости в колене дифференциальногоманометра, присоединенном к внешней трубке, располагается выше, чем в колене, присоединенном к внутренней трубке.12РстРполнРис.

3.1. Пневмометрическая трубка ПрандтляP1WP2PаDhPbРис. 3.2. Измерение расхода трубкой ПрандтляЕсли Dh – разность этих уровней и r1 – плотность жидкости, залитой вдифференциальный манометр, тоPa = Pb + g(r1 - rг )Dh33.В то же времяW2Pa - Pb = r г g2ОтсюдаæröW = 2gLh çç 1 - 1÷÷ .è rгø.(3.1)Учитывая, что при замерах скорости течения газов, плотности которых втысячу раз меньше плотности жидкости в манометре, то есть симплексr1rгво много раз больше единицы, выражение (3.1) принимает видW = K 2gLhr1rгОсновной недостаток трубки Прандтля – высокая чувствительность трубки к забиванию узких щелей пылью.Меньше забиваются пылью трубки Пито (рис. 3.3) и НИИОГаз (рис.

3.4),но они имеют меньшую точность замера.12Рис. 3.3. Пневмометрическая трубка Пито (К = 1 ± 0,1):1 – трубка статического давления, 2 – трубка полного давления.34Отверстие для отборастатического давленияРис. 3.4. Пневмометрическая трубка НИИОГаз (К = 0,51 ± 0,023).Кроме обычных трубок ПИТО существует обратная трубка (рис.

3.5),преимуществом которой является простота ввода в газоход и большая разностьдавлений. Скорость газа может быть рассчитана из эмпирического соотношенияW = 1,256DP, м/с,rгде ΔP – разность давлений, Па;ρ – плотность газа, м3/с.В качестве регистрирующего прибора применяются U – образные манометры, тягонапорометры (ТНЖ), микроманометры (ММН) и др.35Рис. 3.5. Сдвоенная или реверсивная трубка Пито:1 – трубка из нержавеющей стали; 2 – муфта; 3 – переходникАльтернативой трубкам являются механические и электрические приборы замера расхода газа.АНЕМОМЕТРЫЧашечный анемометр (рис. 3.5) состоит из вертушки 1 (четырех чашечек), укрепленной на вертикальной оси 2, устанавливаемой перпендикулярнонаправлению потока.

Вращение вертушки под действием движения газов передается счетчику 3. Счетчик включается и выключается рычажком 4. Связь между числом оборотов вала и скоростью движения газов устанавливают при тарировке анемометра.361234Рис. 3.6. Чашечный анемометр:1 – вертушка, 2 – ось, 3 – шкала счетчика, 4 – рычаг.Для измерения малых скоростей (< 1 м/с) применяют термоанемометры(рис. 3.7), в которых активное сопротивление уменьшается в зависимости отскорости потока (интенсивности охлаждения).123Рис. 3.7. Термоанемометр:1 – термосопротивление, 2 – держатель, 3 – регистрирующий прибор.Для получения достоверных результатов замеров, необходим правильныйвыбор сечения трубопровода.37Сечение должно располагаться на прямом участке, расстояние от фасонных частей (колена, шибера, диафрагмы, …) не менее 8 – 9 условных диаметровтрубопровода.Измерение пневмометрической трубкой и анемометрами производят внескольких точках сечения и по ним определяют среднеарифметическое значение скорости потока.

Для этого сечение газохода разбивают условно на рядконцентрических колец. Замеры проводят в четырех точках каждого кольца повзаимно перпендикулярным диаметрам (рис. 3.8).В зависимости от диаметра газохода (D) выбирают количество условныхколец (n) (табл. 3.1):Выбор количества условных колец в зависимости от D Таблица 2.1D, ммn, шт200200 – 400400 – 600600 – 800800 – 1000> 10004568103Координаты точек замера каждого кольца:lx = R ×где2x - 12nlx – расстояние точки замера от центра газохода,x – порядок номера кольца,n – число колец.Средняя скорость газа по сечению газохода будет равнаWср =W1 + W2 + ...

+ Wm.mКоэффициент a распределения скоростей находится из соотношения38средней скорости и скорости в центре потокаa=WсрW0.Зная среднюю скорость газа в газоходе и его сечение, определяют расходгаза при рабочих условияхV = 3600 × Wср × F , м3/час.Для удобства оценки работы газоочистных аппаратов пересчитываютрасход газа к нормальным условиям по формулеV0 =гдеV(B ± Pст ),3,46(273 + t )(0,804 + f )f – влажность газа, кг/м3.132Рис. 3.8.

Схема замера скоростей потока:1 – штуцер, 2 – крышка, 3 – точки замера39ДИАФРАГМЫ И ТРУБЫ ВЕНТУРИДля измерения расходов жидкостей и газов с успехом применяют дроссельные приборы – диафрагмы и трубы Вентури, посредством которых междусечениями потока искусственно создают некоторый перепад давлений. По величине перепада давлений, пользуясь уравнением Бернулли, определяют расход жидкости или газа.Диафрагма (рис. 3.9) представляет собой плоский диск 1 с отверстием,зажатым между фланцами трубопровода 2. Труба Вентури (рис.

3.10) состоитиз двух конических участков, сопряженных узкими сечениями. Расход газа определяют по перепаду давлений между трубопроводом и наиболее узким сечением трубы, в котором поток плавно меняет скорость. У труб Вентури гидравлическое сопротивление меньше, чем у диафрагмы, но их размеры больше.Средняя скорость движения газа в сечении II – II за диафрагмой или в узком сечении трубы Вентури:W2 =2gDhæd ö1 - çç 2 ÷÷è d1 ø4.Действительный расход газа (м3/с)V = aF22 g Dhæd ö1 - çç 2 ÷÷è d1 ø4.Здесь a – коэффициент расхода, зависящий от диаметра сечений и числа Рейнольдса (Re),F2 – площадь сечения диафрагмы, м2,40Dh – разность статистических напоров, замеряемая манометром, м,d1, d2 – диаметры трубопровода и диафрагмы соответственно, м.IIIF1W1d1F2W2d2IIIDP=P1 – P2Рис.

3.9. Конструкция диафрагмыDP=P1 – P2Рис. 3.10. Конструкция трубы Вентури413.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ПЫЛИВ зависимости от изучаемого свойства частиц и выбранного метода определения дисперсного состава пыли, соответствующий анализ может быть выполнен либо с непосредственным отбором твердой фазы в соответствующийприбор, либо с использованием заранее отобранной и доставленной в лабораторию пыли.В последнем случае ее необходимо правильно подготовить к анализу.Если масса первичной пробы больше, чем необходимо для анализа, пробаподвергается перемешиванию и сокращению.Для достаточно больших проб предварительно производиться перемешивание по способу «Конус» (рис. 3.11). Для этого применяется воронка, установленная на штативе, через которую на плоскую поверхность насыпается первоначальная проба частиц. После этого воронка переставляется на другую плоскую поверхность и процесс повторяется.

Данная операция проводится не менее 3 – 4 раз.132Рис. 3.11. Перемешивание частиц при помощи конуса:1 – воронка, 2 – штатив, 3 – проба частиц.Сокращение пробы осуществляется методом квартования при помощикрестовины (рис. 3.12).422311Рис. 3.12.

Квартование пробы:1 – крестовина, 2 – проба частиц, 3 – плоская поверхность.Часть пробы в одной паре противоположных секторов отбирается, другаяснова перемешивается и квартуется до тех пор, пока не будет получена необходимая для анализа масса частиц.Для малых проб, частицы высыпают на лист гладкой бумаги, приподнимая один край листа, скатывают валик частиц к противоположному краю.

Процесс повторяют, пока не образуется один длинный во весь лист валик, лист разворачивают перпендикулярно и перемешивание повторяется 5 – 6 раз. Пробуберут из разных частей валика небольшими дозами.СЕДИМЕНТАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМОседание частиц в жидкости происходит под действием силы тяжести –веса частицы, который для частиц шарообразной формы с учетом гидростатической поправки равен4P = pr 3 (r - r0 )g ,3где ρ – плотность вещества частицы,ρ0 – плотность жидкости,43g – ускорение силы тяжести.Оседанию частицы противодействует сила вязкого сопротивления жидкой среды, определяемая по закону Стокса вязкостью среды, радиусом частицыи скоростью ее оседания dh/dtF = 6pmrdh,dtгде h – вертикальная координата,t – время.Скорость оседания и сила трения растут, пока не выполнится условиеP = F. Это дает связь радиуса r и dh/dt:é 9m dhùdtúr=êê 2 (r - r 0 )g úëû12= K dhdt,где величина К постоянна для данной системы и условий опыта.Таким образом по скорости оседания можно определить радиус частиц,например.