Пономарёв В.Б., Замураев А.Е. - Аспирация и очистка промышленных выбросов и сбросов (1027477), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Если частицы имеют несферическую форму, то по скорости седиментации определяется эквивалентный радиус – радиус сферических частиц,оседающих со скоростью dh/dt.Проведение седиментационного анализа возможно только в условиях, исключающих агрегирование частиц, то есть для агрегативно устойчивых систем.Во избежание влияния соседних частиц на оседание отдельной частицы44дисперсная система должна быть достаточно разбавленной (с концентрациейдисперсной фазы не выше 0,5 – 1 %).Для седиментации пригодны порошки с частицами размером от 1 до100 мкм. Частицы размером более 100 мкм значительную часть пути движутсяс такой скоростью, при которой происходит турбулентное движение жидкости,и уравнение Стокса становиться неприменимым.
Частицы размером менее1 мкм оседают крайне медленно (сутки и более) и могут образовывать седиментационно – устойчивые системы, в которых седиментации заметно противодействует диффузия. Пределы значений радиусов частиц, которые можно определить седиментационным анализом, можно расширить, применяя в качестведисперсионной среды жидкость с большими значениями плотности и вязкости,а также используя центробежное поле (в центрифугах и ультрацентрифугах).При проведения седиментационного анализа (рис. 3.13) берут навескувещества для приготовления 0,5 % суспензии. Предварительно сняв с крючкавесов чашечку, в цилиндр с водой (не сдвигая его с места) всыпают взятую навеску вещества и тщательно перемешивают суспензию в течение 2–3 мин с помощью металлической дисковой мешалки, добиваясь равномерного распределения частиц суспензии по всему объему.Вынув мешалку, быстро погружают в суспензию чашечку и подвешиваютее к весам.
Приблизительно через 15 с, когда прекратятся колебания и затухнутконвекционные токи в жидкости, вызванные погружением чашечки, делаютпервый отсчет по шкале весов и одновременно включают секундомер. Этот отсчет соответствует начальному моменту счета времени (t = 0). Секундомер остается включенным в течение всего опыта.Скорость седиментации полидисперсной суспензии наибольшая в началеопыта, поэтому сначала отсчеты берут через 30 с. Через некоторое время промежутки между отсчетами увеличиваются до 1 мин, затем до 5 мин.
В концеопыта отсчеты делают через 10 – 15 мин.45Рис. 3.13. Седиментационный анализ на торсионных весахОпыт ведут до тех пор, пока не закончится процесс оседания, и два последующих отсчета, сделанные через 10 – 15 мин, не дадут одинаковых илиочень близких значений. По миллиметровым делениям на стенке цилиндра определяют и записывают высоту столба суспензии h, равную расстоянию отверхнего уровня жидкости в цилиндре до дна чашечки.Показания шкалы пропорциональны весу осадка, осевшего на чашечку кданному моменту времени.Кривая накопления осадка полидисперсной системы имеет начальныйпрямолинейный участок, который отвечает оседанию частиц всех размеров; онзаканчивается при времени tmin , когда самые крупные частицы с радиусомrmax = K(h/tmin)1/2 пройдут весь путь h от верха цилиндра до чашечки (рис.3.14).
После завершения оседания всех частиц вес осадка перестает изменяться;соответствующее время tmax позволяет определить радиус самых малых частицrmin = K(H/tmax)1/2.46Рис. 3.14. Кривая накопления осадкаНакопление осадка в процессе оседания частиц описывается уравнениемСведберга – Одена(Pi = q i + dP)t ,dt iiгде Pi – общий вес осадка, накопившегося ко времени ti,qi – вес частиц, полностью осевших к данному времени ti, т.е.
имеющих радиус1/2больший ri = (h/ti) ;(dP dt ) – скорость накопления осадка в момент времени t ,которая определяетiiся оседанием частиц с размером, меньшим ri.Это уравнение позволяет рассчитать фракционный состав дисперсной фазы, воспользовавшись ЭВМ или при помощи графического метода. Величина qiчисленно равна отрезку, отсекаемому на оси ординат касательной, проведеннойк седиментационной кривой в точке, соответствующей времени ti.47Результаты седиментационного анализа представляют в виде зависимостей, отражающих распределение частиц по размерам. Кривая интегральнойфункции распределения (рис. 3.15а) изображает содержание (в вес.%) частиц срадиусами, большими данного r.
Интегральная кривая обычно имеет S –образную форму с характерной точкой перегиба, соответствующей размеручастиц, весовая доля которых в данной дисперсной системе максимальна. Спомощью интегральной кривой распределения частиц по размерам легко определить процентное содержание частиц с размерами, находящимися в заданноминтервале от ra до rb: оно равно разности соответствующих ординат Qa – Qb.Рис. 3.15 Кривые распределения:а – интегральная, б – дифференциальнаяДля построения интегральной кривой распределения на оси абсцисс откладывают значения радиусов в интервале rmin – rmax , а на оси ординат относительное содержание по весу частиц с радиусом от rmax до данного радиуса ri, тоесть частиц с радиусами, большими ri.Дифференциальная функция распределения (рис. 3.15б) F(r ) =более наглядное представление о фракционном составе суспензии.48dQдаетdrЭлектрофотоседиментометрия основана на определении изменения интенсивности пучка света, проходящего на известном уровне от зеркала столбасуспензии, по мере осаждения дисперсной фазы, равномерно распределенной вначальный момент проведения опыта.На кафедре «Оборудования и автоматизации силикатных производств»УГТУ–УПИ разработан сканирующий фотоседиментограф.Сканирующий фотоседиментограф предназначен для гранулометрического анализа порошков и шликеров в диапазоне крупности частиц от 500 до 1мкм.
Среднее время анализа 5 – 15мин, воспроизводимость анализа не хуже 2%.При прохождении света через слой суспензии происходит его рассеяниечастицами. При этом интенсивность света, прошедшего через слой суспензии,уменьшается в соответствии с законом Бугера – Ламберта – Бера. В качествеизлучателя используется светодиод, работающий в инфракрасном диапазонедлин волн. Это обеспечивает помехоустойчивость в видимом спектре и высокую точность измерения.СИТОВОЙ И МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗСитовой анализ основан на механическом разделении частиц по крупности путем просева через сита различными размерами отверстий.
Навеска пылипри ситовом анализе разделяется на фракции крупнее и мельче ячейки данногосита.Навеску пыли равную 100 – 200 г, обычно помещают на сито с самымибольшими отверстиями. Прошедшие при просеве частицы поступают на следующее сито с ячейками меньших размеров и т.д. После самого мелкого ситаустанавливают сплошное дно, на котором собирается самая мелкая фракция.Взвешивая остатки пыли на каждом сите, получают данные о распределениипробы пыли по фракциям. Просев может быть как ручным, так и механическим.Лабораторные сита выпускаются крупностью от 40 мкм до 2500 мкм.
Для час49тиц меньше 40 мкм ситовой анализ не проводится.Микроскопический анализ применяется для определения формы и размера частиц от 1 до 50 мкм. При определении дисперсного состава подсчитываютв поле зрения микроскопа число частиц каждой выбранной фракции.КАСКАДНЫЕ ИМПАКТОРЫРаботают по принципу инерционной сепарации частиц по размерам припропускании пробы газа через ряд последовательно установленных сопел илисопловых решеток с расположенными под ними осадительными поверхностями(подложками) (рис. 3.16).Рис.
3.16. Схема каскадного пылеуловителяСопло и подложка образуют каскад прибора. Диаметры сопел или соловых решеток подбираются таким образом, чтобы размеры частиц, которые могут осесть в данном каскаде, были меньше размеров частиц, способных осесть впредыдущем. Таким образом, число фракций частиц равно общему количествукаскадов импактора, включая фильтр (рис. 3.17). Для того, чтобы частицы,столкнувшись с подложкой не отскакивали и не выдувались из нее, на поверх50ность осаждения наносится специальная липкая смазка или волокнистый материал (фильтровальная ткань, стекловата, …).С помощью импакторов определяется относительная доля и размеры частиц, осевших в каждом каскаде после отбора через прибор пробы газа.Рис.
3.17. Схема шестиступенчатого каскадного импактора Баттеля [10]:1 – крышка; 2 – уплотнительные кольца; 3 – стенка стальная; 4 – соленоид; 5 – мундштук из моннель–металла; 6 – опоры отбойника; 7 – стеклянныйотбойник (3,8 мм); 8 – крепящие стержни; 9 – фильтр (стекло Гурлбата); 10 –измерительная диафрагма; 11 – отводы для измерения давления.513.3.
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИЗапыленность (концентрация частиц) – это масса частиц в одном кубическом метре газа при нормальных условиях.ПРЯМОЙ МЕТОДВ прямом методе определения запыленности газового потока одновременно снимается поле скоростей и поле запыленности (рис. 3.18).3745612Рис. 3.18. Прямой метод определения запыленности газа:1 – пневмометрическая трубка, 2 – манометр, 3 – пылезаборная трубка,4 – циклончик, 5 – фильтр, 6 – расходомер, 7 – отсос газаДля получения требуемой пробы необходимо применять специальныеприемы. При отборе частиц размером 10 мкм и более и при скорости отбораменьше скорости потока, в газоходе (рис. 3.19 б), часть газового потока будетоткланяться от заборной трубки, тогда как некоторые частицы по инерции будут залетать в заборную трубку, и таким образом в отобранном образце ока52жется большее число крупных частиц. И наоборот, если скорость отбора пробывыше скорости потока в газоходе (рис.
3.19 в), некоторые крупные частицы будут проскакивать мимо сопла заборной трубки. Только в том случае, когда скорости отбора пробы и потока в газоходе равны, т. е. скорость изокинетична – впробоотборникебудетсобранполноценныйобразецкрупныхчастиц(рис. 3.19 а).Рис. 3.19. Потоки газа на входе в пробоотборники:а – изокинетический отбор; б – при малой скорости отбора;в – при очень большой скорости отбора.Изокинетический отбор может быть осуществлен одним из двух путей:либо с использованием трубки нулевого типа, либо измеряя скорость газовогопотока с помощью трубки Пито как можно ближе к заборной трубке (не нарушая режима потока) и регулируя скорость отбора. В трубке нулевого типа поддерживается статическое равновесие между напорами внутри канала трубки ина ее внешней стенке (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
