Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 107
Текст из файла (страница 107)
Х!-9. Сравнение звукового однослойного туманоуловителя (!) с классиче- ским двухслойным туюаиоуловителел~ (2). 11а рис. Х1-9 приведены сравнительные данные для двухступенчатого обычного туманоуловителя, перепад давления на котором более чем в два раза превысил перепад давления в туманоуловитсле на рис. Х1-8. Толщина слоя проволочной сетки в звуковом туыаноуловнтеле 150 мм, подача газа 110 м'/ч, скорость 4,4— 1,65 м/с, потеря напора в двухступенчатом уловителе (без звукового генератора) 1,07 — 1,19 кПа, в одпоступенчатом звуковом— 0,75 — 0,87 кПа. Рекомендована скорость газа около 1 м/с; исходя из этой скорости можно рассчитать диаметр камеры, необходимой для обработки данного объема газа. Медников !56?! считает также, что сочетание акустического аггСомерирующего устройства и электрофильтра позволит уменьшить размеры электрофильтра, поскольку для осаждения дыма, агломерпрованцого в звуковой установке, потребуется меньше пространства и меньшая площадь осаждения.
Ужов 1882) сообщил, что в установке по очистке доменных газов конечная концентрация частиц была уменьшена от 0,020 до 0,005 — 0,010 г/м', причем производительность электрофильтра возросла в два раза. Буммер !108) предложил использовать акустические генераторы для увеличения эффективности скрубберов. Проводились испытания звукового генератора со скруббером самопроизвольного орошения, изготовленным фирмой Шыиг Индастриз 111Ц; генератор аналогичен Ротоклону-)ч) (см. рис. 1Х-14 и 1Х-15).
Наилучшие результаты были получены тогда, когда давление звукового излучения было направлено против течения; при этом отмечалось увели- чение эффективности улавливания. Однако в связи с усложнением установки и увеличением ее стоимости она оказалась неэкономичной. Другое предложение Бумера [108) касалось использования акустического генератора вместе со скруббером Вентури типа 5-Е, что способствовало поверхностной кавптации в точке распыления жидкости и увеличению эффективности улавливания путем инерционного столкновения.
Как упоминалось ранее в главе Ч111, была использована звуковая установка для удаления слоя пыли с высокотемпературных рукавов фильтров. Акустическое агломерирование было с успехом использовано для решения цслого ряда сложных проблем практической газоочистки. Так, успешно осушсствлено агломерирование тумана серной кислоты [198), причем концентрация на входе 3,5 г/м' была уменьшена до 0,14 — 0,018 г/м', т.
е. эффективность очистки составила от 96 до 99,5% в зависимости от времени контакта (от 0,6 до 3 с), рис. Х1-1О [1981. Установка состояла из длинной колонны, где газы подвергались звуковому облучению, за колонной располагались мультициклоны [6061 Сажа [819) агломерировалась в звуковом поле интенсивностью 13 Вт/м' и частотой 3 — 4 кГц. При начальном содержании сажи 8 — 1О г/м' и времени контакта 4,5 с достигалась эффективность 82тя, при содержании сажи менее 5 г/м' эффективность снижалась. Добавление водяного тумана приводило к улучшению улав.пивания при низких концентрациях. Акустическое агломерирование было испытано для улавливания дыма в различных металлургических процессах: при выплавке ферросплавов [3961, ферромарганца [127), для улавливания дымов оксида цинка в медеплавильном производстве [1081 (средняя эффсктивность составила 7874), дыма оксида свинца (эффективность 95 — 98% нри использовании сирены 15 кГц), дыма мартеновских печей [?83, 883), дымя карбидных печей [107), конденсата крекинг- газа [284, 386) и каменноугольной смолы [484 — 486].
Эксплуатационные и текущие расходы при использовании си. стем акустической агломерации — улавливания довольно велики, хотя стоимость оборудования и монтажа на 15еь ниже, чем электрофпльтров такой же производительности [739). Эффективность акустической агломерации практически не зависит от температуры, и этот метод может найти применение при очистке высокотемпсратурпых газов. Если дымы отличаются коррозионной агрессив.
постыл, достато'вю изготовить агломерациовную камеру нз коррозионно-стойких материалов. Таким образом, метод акустической агяомерации применим и в случае образования агрессивных сред. Дальнейшее улучшение эффективности звуковых генераторов приведет к широкому промышленному применению методов акустического пылеулавливания. чз4 4. тнпй(Ис(ПСКОВ ОСЛЖДЕ((ИВ Силы, способствующие перемещению частиц от горячих к холодным областям, наблюдалнсь вначале Тиндаллем [874), а позднее лордом Реллеем 1674) в свободной от пыли области или в темном пространстве, окружаюшем горячее тело, которое помещено в облако дыма. Айткеи (4) показал, что такое свободное от пыли пространство полностью окружает горячее тело, и оно возникает не под действием гравитационных сил, испарения с поверхности либо электростатических или центробежных сил; оно создается чисто термическими силами, существующими в областях с температурным градиентом, и под влиянием этих сил частицы движутся от горячей поверхности к холодной.
Природа термических сил была частично объяснена при разработке теорий, позволяющих оценить эти силы. Выяснилось, что она зависит от того, больше или меньше размер частиц средней длины свободного пробега молекул газа. В том случае, когда размер частицы меньше средней длины свободного пробега газа )ч, соотношения, предложенные Эйнштейном 1197) и Кавудом (1ЬЦ и позхсе видоизмененные Вальдманом 1896), дают удовлетворительное совпадение с экспериментальными результатами. Предложенные уравнения основаны на расчете термических сил, прилагаемых к молекулам газа, которые находятся в поступательном движении, и переносящих тепло от горячих областей к холодным. При этом молекулы газа сталкиваются с частицей со стороны, обращенной к горячей области, с большей силой, чем со стороны, обращенной и холодной области.
Эйнштейн «197), а позже Кавуд (1541 вывели выражение для расчета термической силы, действующей на маленькую частицу. Онн рассматривали эту силу как результат разности столкновений молекул с обеими сторонами частицы, используя кинетическуго теорию газов 1 нг(т г(Т Е = — ХР—— г 2 4 лс (х!.34) где Р— давление газа; Х вЂ” средняя длина свободного пробега молекул газа; г(Т(г(в — термический ~ радиснт в газе ЛТ)Лх; ЛТ вЂ” разница телгператур на расстоянии Лх (отридательгняй знак означает, что сила действует в направлении, противоположном градиенту температуры). Подставляя значения й из уравнений (111.3) и (1Ч.29) в уравнение (Х1.34), получаем (х!.зб) Более сложные расчеты, основанные на тех же предпосылках, были осуц(ествлены Вальдманом (896), который принял, что часть о5 теплопроводности газа нп1, приходится на поступательное движе- ние, и получил следующее выражение: 4 1 ( .
~и ! г(Т 15 г гг ~,, (т2ЯТ ! г(л (Х!.35) где 15 к„г,=-2,5с,р = 4 (Йд!1)1г (теория Энкена) (Х! . 37) с„ — удельная теплоеикость при постоянпои объеме. Подставляя (Х1.36) в (Х1.38), получают и Г Т~ ЛТ '"'н У тт ' и (Х!.38) Сопротивление ~азовой среды движениго маленьких частиц мо.жет быть найдено нз формулы Эпштейна [243) для сопротивления потока: 3, / М т л 4 л 2тБ,'Т((+ 8 )" (Х!.Зп) ! '-г,Гг г(Т и (х! Эо) + 8 ) Это уравнение аналоги:!ио уравнению Эпштейна при условии, что коэффициент диффузионного отражеикя ранен нулю, и замене постоянной г/в на '/4. Показано (732), что для частиц размером ,менее '/ав средней длины свободного пробега молекул газа (т.
е. =),/35) и при коэффициенте диффузионного отражения от 0,8 до 1 уравнение (Х1.40) дает результаты, хорошо совпадающие с вкс периментальными данными (рис. Х1-11), тогда как для частиц размером Х лучшие результаты получены из уравнения Эпштейна. Для истиц, размеры которых равны средней длине свободного пробега Х или превышают се, можно использовать теорию терми1еской гголзуессти, или термоосаждепия.
Теория основана на возникновении силы на поверхности раздела твердое тело — газ между частицей и окружаю1цим ~азом. Еслц температура газа у поверхности твердого тела возрастает, то компонента скорости молекул в направлении увеличения температуры газов, покидающих поверхностгь будет больше, чем в направлении газов, подошедших где и —.скорость настины; а — ковффипнснт диффузионного огра>кения (Милликеи), или константа аккоиодапин (Эйнгптейи); при а=о все столкновения абсолютно упруги; при и=! все столкновения диффупионпы. Экспериментально было найдено, что значение а может быть принято раиным 0,81 (732). Из уравнений (Х1.38) и (Х1.39) Вальдман (896) сделал вывод, что скорость очеш, маленьких частиц в присутствии градиента температур равна 1>пс.
Х1-!1. Зависимость скоро- й)кии с>п частицы в термическом поле от средней длины свободно. го пробега молекул [732)г лу((р 1-3 эксаеримгнтальиые результаты Шмитта, полученные али частна н гргы аргоиа размерои еоогвгтггвгино 1,230; РРВ> и 0,7>5 мим; 4— р; чет ио уравггеиив> эанмтгаьа; РОуи расчет ио уравиеииы Эвниеиы 121.42Н б — расчет по уравнена>о гиггнаиаиа нри а=о !х1.401, 7 — о йдрг к поверхности. В результате этого возникает «сползанпе» газа с холо, кого участка поверхности частицы к ее горя- Х чему участку.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
