Пономарёв В.Б., Замураев А.Е. - Аспирация и очистка промышленных выбросов и сбросов (1027477), страница 7
Текст из файла (страница 7)
3.20).Отводы для измерения статического напора подсоединены к обоим плечам U–образного манометра, во время анализа регулируют скорость отбора.Отбор запыленности производят аналогично замеру расхода воздухапневмометричечкими трубками, разбивая сечение воздуховода на условныекольца.53Средняя запыленность рассчитывается какС ср =гдеС1W1 + С 2 W2 + ... + С n WnW1 + W2 + ... + Wn,С1, С2, …,Сn – запыленность в отдельных участках сечения газохода;W1, W2, ...,Wn – скорость потока в отдельных участках сечения газохода.Рис. 3.20. Конструкция пробоотборной трубки нулевого типаКОСВЕННЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПЫЛЕННОСТИЭлектрические методы.
К этим методам относится контактно–электрический, основанный на способности пылевых частичек электризоватьсяпри контактировании с преградой, выполненной из контактно–активного материала и отдавать приобретенный заряд токопроводящим элементам преграды.Зависимость массовой концентрации частиц от силы зарядного тока в цепи токосъемного электрода имеет линейный характер при концентрации пыли54до 2 г/м3.
На электризацию частиц существенное влияние оказывает дисперсность, влажность, температура и другие свойства пылегазового потока.Акустический метод основан на измерении параметров акустическогополя при наличии частиц пыли в рабочем зазоре между источником и приемником звука. Метод имеет довольно сложную аппаратуру.Оптические методы наиболее просты и надежны.
В основу их положеныявления поглощения света движущимся пылегазовым потоком и рассеяния света движущимися частицами пыли. Точность и достоверность метода во многомопределяется стабильностью свойств частиц пыли. Изменение дисперсного состава пыли дает сильную погрешность определения концентрации.4. АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ СРЕДЫ ДВИЖЕНИЮ ЧАСТИЦВ процессах пылеулавливания основную роль играют такие процессы,как гравитационное разделение и центрифугирование, перехват и инерционноестолкновение или действие электростатических, термических или магнитныхсил.В сущности, установка для улавливания частиц представляет собой систему, через которую проходит газовый поток, и в которой частицы подвергаются воздействию некоторых сил, способствующих удалению этих частиц из потока.
Для эффективности работы установки, прилагаемые силы должны бытьдостаточно велики, чтобы удалить частицу из газового потока за время ее пребывания в улавливающей системе.Расчет сопротивления среды при наличии поперечного движения частицыявляется основополагающим для определения эффективности конкретного механизма удаления частицы из газовой потока. Например, в простейшей очистной установке – пылеосадительной камере, представляющей собой замкнутоепространство, через которое проходит газовый поток, действующему на частицы полю тяготения Земли противостоит сопротивление газового потока па55дающим частицам.
Крупные частицы, падающие быстрее, улавливаются, в товремя как более мелкие частицы, которые не успевают оседать за время пребывания газового потока в камере, могут проскочить.Рассмотрим методы расчета сопротивления среднему движению частицпод действием внешних сил.Наиболее простым примером расчета системы газ – частица является расчет сферической частицы, движущейся с установившейся постоянной скоростью в непрерывном бесконечном потоке. Поэтому вначале будет рассмотренэтот случай, а другие типы частиц и другие факторы будут связываться с этойсистемой.
В дальнейшем рассмотрим следующие варианты:· частицы, движущиеся вблизи стенки;· взаимодействие друг с другом нескольких частиц;· частицы несферические по форме;СОПРОТИВЛЕНИЕ СРЕДЫ В СЛУЧАЕ СФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ, ДВИЖУЩИХСЯ С ПОСТОЯННОЙ СКОРОСТЬЮДаже для упрощенной модели сферы, движущейся поперек ламинарногопотока с установившейся постоянной скоростью, уравнение зависимости междусопротивлением среды и скоростью частицы очень сложно.
Однако данные,связывающиеэтифункции,могутбытьпредставленыоднойкри-вой [18] (рис. 4.1). По оси абсцисс отложен логарифм безразмерной функцииотносительной скорости в виде числа Рейнольдса для частицыRe =udr,mгде u – относительная скорость;d – диаметр сферы (или линейный размер частицы);56ρ – плотность среды;µ – вязкость среды.Ордината представляет собой логарифм функции, называемой коэффициентом лобового сопротивления CD, определяемой уравнениемCD =F,A 1 ru 22(4.1)где F – функция сопротивления среды;А – площадь поверхности, перпендикулярной направлению движения;1 ru 2 – кинетическая энергия единицы поверхности среды, движущейся за2частицей.Рис. 4.1.
Соотношение между коэффициентом лобовогосопротивления и числом Рейнольдса для сферических частиц572Для сферической частицы величина А равна πd /4, при этом уравнение (4.1) переходит в следующееCD =8F.pru 2 d 2(4.2)Кривую, представленную на рис. 4.1, можно разбить на четыре участка,каждый из которых характеризует особое явление, зависящее от вида обтеканиячастицы потоком, поэтому для расчета коэффициента лобового сопротивленияна каждом участке можно использовать соответствующие формулы.При очень низких скоростях, т. е. при числах Рейнольдса порядка 0,1, поток перед и за частицей обладает симметрией (рис. 4.2 а).Рис.
4.2. Стационарный поток вблизи сферической частицы при ламинарномтечении: а – область вязкого течения; б – переходная область (Re ~ 2).Элементы среды, набегающие на частицу, приобретают некоторое боковое ускорение, действие сил инерции слишком слабо, чтобы вызвать запаздывание в смыкании потока за частицей. Это область вязкого обтекания, или область Стокса.Для этих ycловий Стокс [17] нашел, что сопротивление потока может58быть определено следующим образомF = 3pmdu .(4.3)Это уравнение было получено при условии, что членами уравнения Навье– Стокса, характеризующими силы инерции для жесткой сферы в безграничномпотоке, можно пренебречь. Исходя из уравнения (4.2) коэффициент лобовогосопротивления для области вязкого течения может быть представлен в видеCD =24.ReПри Re = 0,05 сопротивление среды, рассчитанное из уравнения (4.2),совпадает с точностью до 1% с экспериментальными данными, но при Re = lрассчитанное сопротивление среды на 13% меньше экспериментальных значений.При числах Рейнольдса несколько больше 0,1 возрастает запаздываниепри смыкании элементов среды позади частицы, и начинается образованиеспутной струи.
Для учета этого явления Осин [9] предложил уравнение, в котором частично учитываются коэффициенты инерции в уравнении движения:CD =24 æ3öç1 + Re ÷ .Re è 16 øКоэффициент лобового сопротивления, полученный из этого уравнения,на 3% выше экспериментального значения при Re = l.Вначале при образовании спутной струи среда закручивается с образованием стационарных вихревых колец (рис.
4.2 б), причем размеры вихревых колец растут при увеличении скорости частицы. Это переходная область, назы59ваемая областью Аллена по имени Г. С. Аллена, одного из первых ее исследователей.Аллен экспериментально нашел, что в области 30 < Re < 300CD »10.ReЧасто удобно использовать это простое приближенное соотношение вуравнениях, требующих последующего интегрирования, поскольку более точные соотношения могут быть проинтегрированы только числовыми методами.Более сложное выражение, преимущество которого заключается в возможности его использования для аналитического решения задачи, было предложено Клячко [Страус]CD =244+ 1 .Re Re 3Результаты с точностью до 2% совпадают с экспериментальными данными в области 3 < Re < 400.Эмпирическое уравнение, основанное на обработке методом наименьшихквадратов доступных экспериментальных данных, было выведено Сиском [14].Оно справедливо с точностью до 2 % в очень широком интервале0,1 < Re < 3500 и оно может быть легко запрограммировано для расчета наЭВМC D = 29,6 Re (0,554 ln Re - 0,983) .При числах Рейнольдса несколько более 500, которое является верхнимпределом переходной зоны, вихревые кольца отрываются от тела и образуютвытянутую спиральную струю, устойчивую до Re = 1000, поэтому коэффици60ент лобового сопротивления остается практически постоянным на уровне 0,38 –0,5.
Следовательно, сопротивление среды тоже приблизительно постоянно, иможет быть найдено из уравнения1F = [C D ]const A ru 2 ,2выведенного Ньютоном, который предположил, что коэффициент лобового сопротивления равен единице. Обычно эту область называют областью Ньютона.При гораздо больших скоростях, в области Re = 2×105, пограничный слойпотока перед сферой становится неустойчивым, а при еще более высоких скоростях разделительный круг переходит к задней стороне частицы, что приводитк резкому уменьшению коэффициента лобового сопротивления от 0,4 до 0,1.Конечная скорость, которой может обладать частица, – это скорость, достигаемая при условии, что сопротивление среды становится равным внешнейсиле, прилагаемой к частице.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
