Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 63
Текст из файла (страница 63)
ЧП-12. Влиниие температуры на г — лиффувии; 2 — инерционное глт зе у11 гп д гвв чван ие лю г,'х основные механизмы захвата [8Щ столкновеииег 3 — перехват. Рис. Ч11-13. Влиииие температуры газа иа эффективность инерционного захвата (частикы ВсО диаметром 1,0 мкм в токе СОв пропускают через волокна диаметром 1О мкм со скоростью 280 ммlс) [8291: à — плотность гвва 2 кг/мь 2 — то тке, ЗО кг1м'. (ЧП.23) 1 прямо пропорциональны поправочному коэффициенту Каяингхсма С [уравнение (11г.31) и, в свою очередь, пропорциональны средней длине свободного пробега молекул газа Х. Отсюда следует, что влияние давления будет одинаково независимо от механизма улавливания.
Поскольку при увеличении давления газа уменьшается длина свободного пробега, эффективность улавливания по этим механизмам будет уменьшаться с ростом давления [8291. Обратное явление — улучшение эффективности улавливания с уменьшением давления было подтверждено экспериментально Штсрком, Цсллсром и Шекманом [8!61 и Шустером [7421. В исследовании Шустера, о котором сообщил Леффлср, использовали фильтр из поливннилхлоридных волокон диаметром 19,5 мкм с удельным объемом волокна (1 — ~) =0,301, на котором улавливались шарики из полистирола диаметром 0,1 — 1,3 мкм и капли парафинового масла диаметром 1,08 мкм.
Найденная эффективность составляла 55% при давлении 86,5 кПа, 82% при давления 6,65 кПа и 98г)о при давлении 0,25 кПа, что согласуется с данными Штерна и др. [8161. Количественное определение комбинированного влияния давления и температуры на инерционное столкновение было сделано Штраусом и Ланкастером [8291. Это влияние на примере аэрозоля оксида бериллия с диаметром частиц ! мкм в среде диоксида углерода, который образуется в газоохлаждасмом ядерном реакторе, показано на рис. 'Ч[[-!3. Хотя эффективность улавливания путем диффузии улучшается при увеличении температуры, влияние давления стремится перевесить этот эффект, н таким образом эффективность диффузионного улавливания уменьшается прн высоких температурах и давлениях. 7.
ВЫДЕЛЕНИЕ ЧАСТИЦ ПРИ ГРАВИТАЦИОННОМ ОСА)КДЕНИИ Когда скорость газового потока через фильтр невелика, момент инерции даже крупных частиц может быть недостаточным для нх улавливания путем инерционного столкновения. В таком случае осаждение под действием силы тяжести может играть важную роль в улавливании пыли, благодаря относительной продолжительности пребывания газового потока в фильтре.
Так, гравитационное осаждение представляет собой основной механизм улавливания в случае, когда частицы диаметром 1 мкм проходят через фильтр с волокнами диаметром 10 мкм и со скоростью менее 0,5 мм1с. Эффективность осаждения может быть рассчитана с помощью параметра гравитационного осаждения, предложенного Ранцем и Вонгом 1672]: й1) слвр,й по=6 — „Ф= — „„ в' 1Зри (Ч11.551 Это уравнение показывает, что осаждение начинает играть важную роль, когда дб/от становится больше ф. Было найдено, что процесс седиментации играет важную роль при очистке газа от пыли, когда запыленные газы проходят через пасадочные башни с небольшой скоростью.
Эффективность фильтрации крупных частиц выше, когда газовый поток поступает в башню сверху вниз 18571. Типичные кривые проникновения капель диоктилфталата в башню со свинцовой дробью представлены на рис. Ч11-14. Улучшение проникновения в колонне с нисходящим потоком свидетельствует о том, что гравитационное осаждение улучшает улавливание.
В оросительных башнях и скрубберах относительные скорости частиц и капель почти всегда слишком велики, поэтому гравитационное осаждение там не имеет такого большого значения. «1 — 1! 44 Рис. Ч11-14. Проникновение кавсль диоктилфталата в башню с насадкой ив свинцовой дроби: 1 — «окоивв с восковяшвм истокам: 11 в та мс, с иис«авив«им ватокам; 1 — скорость ~4,В ми1с; 1 — скорость 7,46 мкис. Ж кт Х ~~ ю сь ~7 Я 2 в ой 115 и йр дд йг йб я,р 1141ггв1 тр чаипиц, ики з.
элеКтРОстАтичесКие силы В теориях аэродинамического захвата частиц, рассмотренных в предыдуших разделах, не обсуждался вопрос о влиянии электрических зарядов на частице, иа пылеуловителе либо иа обоих. Тот факт, что электростатические силы могут способствовать фильтрованию, установлен в 30-х годах 1331], и это привело к созданию пропитанных смолой фильтров с повышенной эффективностью.
В последние годы внимание исследователей было обращено на выбор фильтровальных тканей с наилучшими электростатическими свойствами для улавливания специфических пылей Т273]; применялось также механическое нанесение заряда 1770]. Электростатический заряд может быть нанесен на фильтровальную ткань при трении, например, при натпранпи тканью люситовой полочки 1770] или путем пропускания через ткань запыленного газового потока. Когда поток воздуха проходит через фильтр из синтетического волокна со скоростью 1,7 — 2,0 м/с, возникает заряд около 1,2 кВ 1239]. Анализ влияния электростатических сил и нх сочетания с основными механизмами аэродинамического захвата чрезвычайно труден.
Известны две попытки решения этой проблемы, увенчавшиеся некоторым успехом. Джиллеспай 1297] применил подход Лэнгмюра для захвата частиц 1489] с учетом электростатических зарядов, возникающих при перехвате или в процессе диффузии частиц, а также использовал условия ламинарности для оценки скоростей потока при его прохождении через фильтр.
Результирующие уравнения очень сложны и не будут приведены в настоящей работе. Более практическими являются графические решения, предложенные Кремером и Джонстоном 1463]. Расчеты основаны на том, что либо частицы аэрозоля, либо фильтр, либо оба вместе несут заряд. Эффективность улавливания была найдена с помощью ЭЦВМ решением уравнений потенциального и вязкого потока. Существует четыре вида действия электростатических сил в системе частиц, подходящих к пылеуловителю, которые следует учитывать.
1. И частицы, и пылеуловитель заряжены, действуют кулоновскне силы притяжения или отталкивания в зависимости от относительных знаков зарядов частиц и фильтра. Заряды рассматриваются квк точечные..Кулоновская сила имеет величину гас. 2. Коллектор, несущий заряд, индуцирует на поверхности частиц заряд, противоположный по знаку заряду коллектора. Кулоновская сила величиной г"с~ является еще одной внешней силой, действующей на частицы. 3. Частица заряжена и, в свою очередь, индуцирует на коллекторе заряд, противоположный по знаку.
Таким образом возникает сила Рвм, представляющая собой, как и в предыдущем случае, 322 силу дополнительного взаимодействия между частицей и коллектором. 4. Частицы несут заряд одного и того же знака и отталкиваются друг от друга с силой Рее. Это явление называется эффектом пространственного заряда.
Сила Е между заряженной частицей аэрозоля н заряженным сферическим коллектором (при постоянном заряде) определяется из выражения: ~ед = лес+ д'е! + д'ем + лез (Ч11. 56Р Причем где 0 и д~ — соответственно заряд коллектора и частицы; г — расстояние между частицей и коллектором; )Ч вЂ” объемная концентрация частиц; аи и она — диэлектрическая проницаемость, соответственно частицы аэрозоля и пространства (д-=а 8,85 10а Аг(Н мд)).
Если и сферическому коллектору приложено постоянное напряжение Уд, то необходим сщс один добавочный член Гет в выражении для общей силы Ред между частицей зарядом а)д и общим зарядом, индуцированным на коллекторе всеми окружающими его в радиусе гс частицами: д'Ед = рЕС+ рЕГ+ а'ЕМ + д'Ед+ г'ЕТ (Ч11.61г В этом уравнении составляющие силы, выраженные через напряжение Уь записываются в виде и,н0 ~ес 2гд (Ч11.
62г (Ч11.63г Š— 1 'д 0д0'прог(а 6+2 ) 4па =-( ) ''- а)д0 2г)ад0г ~~~ба~~ пЕо (4гд 0а) (Ч11.64) дд0а)Ч 24Еогд дд0дпИ(а (Ч11.66г Эти силы выражаются через безразмерные параметры К, получаемые путем деления сил в приведенных выше уравнениях на (Ч11.65г 21' 323 ~~с~ 4пЕ г' 4п бог' г ~-1 ) Р()Д '1 Е+ 2 / 1бпЕога чда0 2гЯ0г ем = 8пЕаго пЕа (4га — 0д)д 4,0Л 24Еот' (Ч11. 57) (Ч11. 58) (Ч11.59) (Ч11.60) 6 к к. ССС о «с о кс х СЭ О' о С"3 С~ Ф-4 х. С". МР о ~ 3. СО йю о х $ 2$ Ж ГС о х о о х к к а.
к хй к к х х Ф СС Х хо Ю Р'СС х о ЙФ~ м х х о. и о х й Й ы х о Ю х з х х х о о, х х о Й И х С" Р о хо У3 х хх о х Р х СС х ххх х х х ЦЙ" ххо, „о хх хЦ Р о о о хс. м х к а 1 к к О. к Б к с х й к,к к к х 3 . к к «С ° С к а а Ф ТАБЛИПА РП-4 Приблиисеиные значения эффективностей улавливания 14бз) Уравнение дли вфйекчивности улавливании Номер уравнения Электростатическая сила Коллектор Сфера и — 4Кн Н П.44 НП.50 Кулоновская Поляризационная" Цилиндр в Кулоновская Поляризациоиная» Пластина НП.44 Кулоновская НП!.45 в Поляризациоииая» Цилиндр поль) Кулоновская При м е ч а вне.
Для всея видов коллекторов — заряд несет и коллектоР, н аэрозоль, Исключение составляют коллекторы, отмеченные звездочкой — для ния зарял несет только коллектор. силу в уравнении Стокса — Канингхема г"=ЗИ1зс(ов/С [уравнение (1Ч.34)1. Параметры сил и их определение приведены в табл. Ч11-3. Приближенные уравнения для расчета эффективности улавливания могут быть получены только в том случае, если учитывается только один член из уравнения электростатических сил [уравнение (Ч11.56) нлн (ЧП.61) ] и при условии, что параметр перехвата )к=О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
