Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Из-за других сделанных допущений эта поправка не всегда оправдана, за исключением тех случаев, когда площадь поверхности коллектора становится очень большой. б. СОЧЕТАНИЕ ИНЕРЦИОННОГО ЗАХВАТА, ПЕРЕХВАТА И ДИФФУЗИИ Аэродинамический захват частиц происходит не по одному отдельному механизму, а по двум и более из них совместно, и поэтому необходимо рассмотреть расчет эффективности при комбинировании механизмов захвата.
Слияние перехвата с инерционным столкновением или с диффузией уже обсуждалось в предыдущих 316 разделах, но для практических расчетов, следует сочетать все три механизма. В ранее сделанных попытках сочетать все механизмы перехвата общая эффективность складывалась как сумма 18011, но это имеет смысл теоретически только для частицы, которая улавливается неоднократно, что является нереальным.
Поэтому лучшим подходом является допущение, что частицы, которые не уловлены по одному механизму, могут быть уловлены по другому. Это приводит к следующему выражению для комбинированной эффективности улавливания Чгсо - ' - (1 — Че) (1 — Чс) (1 - Чо) (Ч11.4б) Другой метод, предложенный Дэви 12071, состоял в том, чтобы сочетать параметр инерционного столкновения ф с параметром диффузионного улавливания 1/Ре и подставлять новый параметр в соответствующее уравнение, например, в (Ч)1.19) чгсо 0,16 [к + (0,80+ 0,8к) й) + 1/Ре) — 0,1052 0) + 1/Ре)е[ (ч11АБ) Более общий подход рассматривался Фридлендером [275, 2791, который использовал уравнение Смолуховского.
В нем скорость улавливания описывается в виде суммы члена уравнения, описывающего механизм диффузии [закон Фина, уравнение (Ч11.38)1, и члена, описывающего инерционное столкновение. Уравнение оказалось слишком сложным для того, чтобы можно было осуществить его полное решение, но были найдены частные решения„относящиеся к случаям когда лабо диффузия, либо инерционный захват преобладали в общем механизме процесса. Диффузионный механизм. Уравнение диффузии в стационарном потоке было решено с использованием уравнения распределения скоростей, рассчитанного Лэнгмюром 14891 для области вязкого течения.
Это дало пропорциональную зависимость Чор - (В'Ре)цэ (ЧП.47) Здесь В' — функция числа Рейнольдса,может быть записана в виде Враче, тогда как перехват будет учтен путем умножения обеих частей пропорции на )7 — параметр перехвата: ЧослРе (ВйейеЧ~Ре) П (ЧП.48) Перехват. Фридландер показывает, что эффективность перехвата может быть найдена из уравнения Чс = 28'ке 2океч')(е (Ч1! Аэ) Умножая обе части на Ре)7, получим нос)[ре = 2ВРе[(еЧ~Й' (Ч11.50) Комбинированная эффективность может быть найдена путем соединения двух отдельных эффективностей и определения численного значения коэффициента пропорциональности из эксперимеи- 316 10' )О' Дг 42 Ле'(Р 3 б ЯУ 7(И~Ряс гге Ззе глгг ггггзегге'/г Рис. Ч11-6.
Экспериментальная корреляция комбинированная эффективности улавливания: г — Ваиг и джоистои; г — Чои; Š†Том и покои Рис. ЧИ-9. Комбинироваггная эффективность улавливания по эксперименталь- ным данным. щ>. = 66с гуг)(е"Ча+ ЗР%етгг (Ч11. 62) Фридлендер н Пассерн [275] перестроили график в соответствии с уравнением ('Л1.52) (рнс.
ЧП-9) н показали его блестяшее соответствие известным экспериментальным данным. Позже Фридляндер [2781 предположил, что одновременное улавливание путем диффузии н перехвата может быть представлено уравнением одной функции: 1 ( ~2 (2 — 1п Гтег ~ (Ч1! .
63) Для предельного значения Я- О, что соответствует улавлнванию частиц за счет броуновокой диффузтвк, уравнение (Ч11.53) переходит в (ЧП.ЗЗ). Для улавливания крупных частиц, когда доминирует перехват, Ро†+-оо н уравнение переходит в уравнение (ЧП.! 8) . 317 тальных данных. Это было найдено путем построения графика зависимости т)пс)1Ре от ЙРеча)(ече в логарнфмнческом масштабе н в сочетании с даннымн Джонстона н Янга [9501, Чена [156)1, н Томаса и Иодера [857) (рнс. ЧП-8).
Экспериментальные результаты в приблизительном выражении имеют внд: ПосРРе = 6)1Ренойечо + 3)(аре 1(енг (ЧП.61) В более удобной форме зто комбинированное уравнение можно записать Стечкина и Фукс 1286) решили уравнения конвекции и диффузии в пограничном слое и нашли, что их численные результаты соответствуют следующему выражению: 1,24 Д~~з (2 — 1а Ке)Ц~ Ре'Н 1211. 84) 318 где 41в определяют по уравнению (ЧП.16), а цс — по уравнению (Ч11.42) .
В более поздней работе Билленга 1781 сравнил уравнение (ЧП.51) с экспериментальными результатами, полученными как на твердых частицах, так и на каплях жидкости (рис. ЧП-10) [379, 669, 816, 856, 8571. Он нашел, что эффективность улавливания капель жидкости соответствует результатам по уравнению Фридландсра — Пассери (ЧП.15), тогда как твердые частицы улавливались с гораздо большей эффективностью, чем предсказа. но уравнением. Причины этого расхождения неизвестны, но они могут быть связаны со способом образования аэрозолей, возмож. постыл возникновения некоторого электростатического заряда в случае твердых частиц или эффектом аккумуляции частиц 1781.
Хазе44клевер 1342] также нашел, что уравнение Фридлаидера— Пассери дает хорошее совпадение с наблюдаемой им экспериментально эффективностью улавливания капель масла диаметром 0,01 — 0,5 мкм и самопроизвольно возникающих аэрозолей синтетических (полимерных) волокон диаметром 1 мкм. Вайтби 19231, однако, находит, что уравнение Торгесона (ЧП.43) лучше соответствует эффективности улавливания на одном волокне, установленной им. Другие расчеты, основанные на применении дифференциальных уравнений конвекционной диффузии для процессов осаждения, дали сходные результаты 16671 и не будут здесь приводиться. Если частицы с уменьшающимися размерами и движущиеся с постоянной скоростью приближаются к пылеуловителю, то эффективность улавливания путем инерционного столкновения и перехвата уменьшается с размером частиц, тогда как улавливание путем диффузии улучшается. Таким образом, при определенных условиях можно предсказать размер частиц, для которых эффективность улавливания будет минимальной.
Такие минимальные значения были указаны в теории фильтрации Лзнгмюра 14891, Дэви 12071, Стайрманда 1801) и Фридлаидера 12751, они легко могут быть найдены при дифференцировании уравнения (ЧП.51), вторая производная которого имеет положительное значение 14251, Стайрманд 1801), используя упрощенную модель, предсказал, что минимальная эффективность улавливания будет осуществлена для частиц диаметром 0,9 мкм (плотность 2000 кг/ма), улавлн.
ваемых на волокнах диаметром 10 мкм из газового потока, двн. [0000 ф ,р [иии $ [ии ь о[и ц) ч,, 4/ [т Ю' Р- Вг йр иб 40 40 4г лт, или /08 Рис. ЧП-11. Теоретические 12071 и вксперимеитальные размеры частиц с минимальной эффективностью улавливания: ! — Хаасньлсвср; У вЂ” Томас н Иодср: нунктнрная линка — экспсрнмснтальная кривая; сплошная лнння — тсорстнчсскав кривая [дэвид Йч /йр кРе'/а Рис.
Ч11-10. Сравнение экспериментальных и расчетных (кривая) данных по уравнению (Ч11Д1) для улавливания путем диффузии и перехвата: 1 — хэнфрн я Годен [втч), твердые частицы; у — Рамскнлл н андерсон 1669), жалкость; 3— шкрн н др. [8)6), твсрдыс частицы; а — томас н лапин [866), твердые частяцы н жнд кость; б - Томас к Иодср [абт[, жидкость. жущегося со скоростью 30 м/с. Подобные идеи были использованы Ландтом 1488]; Дэви предложил ряд минимумов для некоторых скоростей потока (см. Рис.
ЧП-11). Существование минимальных размеров частиц было подтверждено многими исследователями на примере радиоактивных частиц известных размеров 1343, 816, 856, 8571, однако выяснилось, что минимальная эффективность достигается при гораздо меньших размерах частиц, чем предсказано Стейрмандом. Экспериментальные данные также приведены на рис. ЧП-11.
6. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЗАХВАТА Хотя влияние температуры на эффективность инерционного столкновения, перехвата или диффузии специально не изучали, однако его можно предсказать с помощью члена ураанення, зависящего от температуры в уравнении (ЧП.10), от эффективности персхвата в уравнении (ЧП.16) и от коэффициента диффузии и эффективности диффузионного улавливания в уравнениях (ЧП,25) и (ЧП.41). Результаты расчетов с использованием названных уравнений приведены на рис. ЧП-12 18341. Как параметр инерционного столкновения ф (уравнение (ЧП.10)), так н его коэффициент диффузии частиц [Уравнение з[9 1О е йр фу 11 РОЮ ИЮ ИЮ Уж х,Ъ' Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
