Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 58
Текст из файла (страница 58)
И-43, может привести к снижению количества пыли в отходящем газе в два раза, одновременно удваивается ее стоимость и эксплуатационные расходы. Он также рекомендует использование одного высокоэффективного циклона для достижения такого же результата. Экспериментально было найдено )2301', что критическим фактором в работе циклона является давление в пылесборнике.
Еслм допустить подсос воздуха в пылесборник, эффективность уменьша- Рвс. Л-$5. Циклов с регулируемой конической пробкой в конусе циклопа для иредотвращеияя обрааоваиия вихрей в пылесборкике. ется, тогда как отбор воздуха из пылесборника улучшает эффективность. Постоянное удаление пыли из вершины конуса и пылесборннка к второму коллектору (комбинацни 2 и 3) будет точно так же способствовать улучшению эффективности, поскольку газовая спираль из ядра циклона доходит до пылесборника, перемсшявает осевшую пыль н захватывает мелкие частицы. Это и было использовано во влажных циклонах для ускорения осаждения [4321.
В газовых циклонах часто в центр отверстия пыле- сборника помещают небольшой диск для предотвращения уноса частиц (рнс. Ч1-45). Второй циклон в системах 2 и 3 (см. рис. У1-44) представляет собой очень маленькую установку по сравнению с первым циклоном, и его эксплуатационные качества могут быть улучшены благодаря высокой концентрации пыли. Система 2 обладает значительно большей эффективностью, чем единичный циклон в связи с постоянным отсосом газа и удалением частиц, хотя возможность некоторой рециркуляции мелких частиц и существует. Даже когда (снстема 3) отходящие газы из второго циклона не поступают в поток очищенного в первом циклоне газа, общий результат очистки будет лучше.
В обоих этих сочетаниях (2 и 3) перепад давления будет лишь не намного больше, чем в одном циклоне. Предлагают и другие системы в сочетании с циклонами. Один нз путей улучшения рабочих характеристик циклона состоит в создании электростатического поля, которое будет способствовать дрейфу частиц к стенкам. Однако расчеты показали [8221, что эффект составляет около 2$ при использовании стандартного небольшого заземленного циклона, работающего при напряжении на коронирующем электроде 60 кВ и в нормальных операционных условиях (когда в циклон входят заряженные частицы). Эксперименты, проведенные в таких системах, не привели к каким-либо существенным улучшениям эксплуатационных качеств циклона [6391.
ГЛАВА 'Л1 АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ ЗАХВАТ ЧАСТИЦ Улавливание частиц волокнистыми фильтрами и в жидкостных скрубберах основано па том, что газовый поток, проходящий через фильтр или скруббер, подносит частицы вплотную к улавливающему материалу, при этом улавливапис осуществляется с помощью механизма близкого взаимодействия. В каждом частном случае относительная роль механизма близкого взаимодействия меняется в зависимости от относительных размеров и скорости частиц, от типа улавливающего материала, а также от присутствия электростатических, гравитационных или термических сил (как притягивающих, так и отталкивающих).
К основным видам близкого взаимодействия относятся: инерционное соударение, перехват и диффузия. Для каждого механизма были разработаны математические модели, обычные решения находят численными методами. Однако пока еще не разработана исчерпывающая математическая база, описывающая сочетание двух или болсс видов близкого взаимодсйствия, лишь для некоторых частных случаев найдены числовые рсшения. К счастью, в большинстве случаев доминирует один механизм, что позволяет сделать упрощающие допущения. Так, например, для частиц, измеряемых микрометрами, и более крупных основную роль играет инерционное соударсиие и перехват, тогда как диффузия имеет гораздо большее значение в случае субмикронных частиц.
Элсктростатичсскис, тсрмичсские и гравитационные силы значитслыю изменяют эффсктивпость фильтров и скрубберов в специфических условиях. Так, когда разбрызгиваюшие сопла в скруббере изолированы от камеры и находятся под напряжением 5 кВ, можно предположить значительное увеличение эффективности улавливания ~4631, хотя найдено, что небольшой заряд, приобретаемый частицами в процессе обычного распыления, практически нс влияет на эффективность ~4041. При нормальных условиях ролью термических сил в процессах фильтрации или мокрого пылеулавливапия можно пренебречь, поскольку для того, чтобы опи были эффективны, необходима очень большая разница тсмператур между частицами и улавливаюшим материалом.
На практике, в связи с небольшими размерами улав- 2эз ливающих волокон или капель, их теплосмкость нсвелика, к опи быстро принимают температуру газового потока и частиц, проходящих через фильтр или скруббер, Вследствис того, что разница температур существует очень короткий промежуток времени, обычно действие термических сил не учитывается, и оно не будет рассматриваться в этой главе. Следует различать две области применения фильтров. В одной из них относительно чистый газ, например, атмосферный воздух, фильтруют для получения кондиционированного воздуха, тогда как другие фильтры служат для очистки промышленных газов с высоким содержанием пыли. Улавливание частиц в первом случае и на первой стадии второго случая редко происходит в результате сигового эффекта, поскольку размер частиц намного меньше расстояния между волокнами фильтра.
Более того, частицы, улавлнвасмые в промежутках между волокнами, быстро забивают фильтр, что приводит к резкому снижению напора. Фильтры в кондиционерах воздуха должны заменять в тех случаях, когда частицы пыли проходят через них, а напор снижается более некоторой (небольшой) величины; о1ии пс очищаются 1п з)ти. С другой стороны, на фильтрах для очистки промышленных газов после улавливания некоторого количества пыли образуется плотная лепешка, которая должна удаляться довольно часто.
Влияние образования лепешки на перепад давлений и хрономстрирование циклов очистки промышленных фильтров будет рассмотрено в следующем разделе. В этой главе будут рассмотрены трн основные механизма аэродинамического захвата: инерционное столкновение, перехват и диффузия отдельно, а затем в сочетании друг с другом. Будет также детально обсуждено влияние температуры, внешних сил (гравитационных к электростатических), а также работа серии уловителей, 1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕГ1 ПОТОКА, ОБТЕКАЮ11[ЕГО ЦИЛИНДР Когда движущийся газовый поток приближается к бесконечно длинному цилиндру, расположенному перпендикулярно направлению движения газового потока, или к сфсре линии потока растекаются вокруг тела. Конфигурация линий зависит от скорости потока.
При высоких скоростях расхождение линий тока начинается резко, цспосредствецпо перед телом, тогда как при низких скоростях расхождение линий тока начинается на значительном расстоянии перед препятствием. Число Рейнольдса может быть определено как функция размеров улавливающего материала и относительной скорости потока: йе, = (Ч11.1) где ос — неоозмущенная скорость набегающего потока; 0 — диаметр улавливающего тела; р — нлотность среды; р — вязкость срелы. Ф = о,г яп О (1 — Аа/гаг (УП.2) где г и Π— полирпые координаты; Я вЂ” радиус волокна.
Компоненты скорости и. и оо можно определить из функции тока 1 дО и г д(р (и1.3) Вследствие разделения потока и влияния спутных струй эти уравнения неприменимы для описания течения за цилиндром. Для чисел Рейнольдса асеч."1 применяют приближение Овика для уравнения Навье — Стокса, приведенное Ламбом. Функция потока ~р в области ламинарного течения записывается в виде йпаяпО Гй г 2г г 1 гр= ~ — — — + — 1п — ~ 2(2 — 1пйе) ~ г 11 гс гг ~ (у11.4) Это уравнение справедливо только для обтекания цилиндрической поверхности. Как было отмечено ранее, в противоположность системам с безвихревым течением при малых числах Рейнольдса линии потока начинают отклоняться на значительно больших расстояниях перед цилиндром и более плавно расходятся по сторонам.
Более сложное соотношение для малых чисел Кнудсена для данного цилиндра (т. е. отношение длины свободного пробега молекул газа к диаметру цилиндра) )с/Р«с.'0,25 было выведено Натансоном 15961'. Это соотношение переходит в уравнение (Ъ'П.4) при )Дг †г- 0; для переходной области поле скоростей было исследовано Величко и Радушкевичем (88Ц. Приближенные уравнения описывающие обтекание цилиндра, были эмпирически выведены Селлом (750) и методом последовательных приближений Томом [855) и Дэви 12061.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
