Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Приближенные решения приведены в табл. Ч11-4. Однако эти решения очень ограничены. В них не учитывается совместное действие двух или более форм электростатических сил; они не могут применяться в случае незаряженного коллектора, в них не учитывается эффект перехвата. Более того, оценка эффективности улавливания основана на разумных предположениях только в том случае, когда эффективности намного больше единицы [4631 (под эффективностью понима!от отношение величины Хн к фронтальной площади коллектора). Натансон [5941 рассматривал также наличие кулоновских и поляризационных сил взаимодействия между частицами и цилиндром и вывел уравнения для эффективности захвата, подобные уравнениям Кремера и Джонстона. Они были рассмотрены в обзоре Пмча [6431 и алесь приводиться не будут.
Гора более реалистические решения были получены при рассмотрении полного баланса сил для частиц и с учетом соотношений для линий тока вокруг коллектора как при потенциальном, так и вязком течениях. Этн решения были получены на ЭВЦМ. ".и М-т 10' 20' 10 маем «0 тпт 20т 10 и ««т латка-лв л~м . ' - 10- 10- гй р.« И Р а Л2 Рис. Ч!1-15, Эффективиосп улавливвиии сферических чвстиц сферическим коллектором 146311 а — наряжены н частицы н коллектора 6 аарижсв коллектор; а — а*ряжснсл частицы; ! — потенциальный поток; «в потенциальный и вяакий 1оток: 2 внакнй ноток 1криаые рассчитаны нв вычислительной вешние). 10 у«2 102 10 т «02 10' 10 лл мп Здесь жс представлены графики для трех возможных случаев, когда заряжены и частицы, и коллектор (рис. ЧИ-15,а), когда заряжен коллектор, а частицы нейтральны (рис.
Ч11-15,6) и когда не- заряжен коллектор и заряжены частицы (рис. Ч11-15, 0). Зти расчеты дают меньшие значения эффективностей, чем значения, рассчитанные путем суммирования приблизительных эффективностей для различных механизмов. Разница колеблется между 1 и 2511о и в среднем составляет около 5Р1(1. Экспериментальные результаты хорошо совпадают с теоретическими (рис.
Ч11-16), хотя при низких значениях эффективности они не учитываются теорией. Расчеты и эксперименты показывают, что эффективность намного выше тогда, когда заряжены и частицы, и коллектор; пыле- улавливание улучшается даже в тех случаях, когда заряжен только один нз элементов. Джиллеспай [2971 показал, что электростатический заряд увеличивает размер частиц для максимального проникновения в слой фильтра (рис. Ч11-17).
Это отчасти может служить объяснением аномальности результатов, полученных Хэмфри и Галеном (3791, которые нашли, что размер для максимального проникновения спор В. зиЫШз, несущих некоторый электростатический заряд, составляст 1,15 мкм. Зта величина больше, чем э1в = 1,5К'~в [ЧП.Е71 где е1-1 4 Е1 + 1 '1~ еэо'рл о [Чн.аз[ и еиа — диэлектрическая проницаемость волокна. Остальные обозначения имеют тот же смысл, что и в уравнении [ЧП.56). В обзоре Леффлер 15291 подчеркивает, что эти исследователи, а также Джиллеопай,пришли к выводу, что электростатические си- 10 1Р' «и «-и «1Р « КР. Ф~'-Иа). КЛКК~-КД Рис.
ЧИ.1б. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов при улавливании аэрозоля диоктилфталата на сферическом коллекторе [4Щ т — заряженный коллектор, аэрозоль заряжен в коронарном разряде. параметр (Кп — Кдр 3 — коллектор эаряасен, аэрозоль с естественным зарядом. параметр ГК вЂ” Кпи 3 — ноллентор, аэрозоль заряжен в коронарном раэрвде, параметр кп; сплошала лнння — теоретняесная крнвая. можно было бы ожидать, исходя из рис. 'ЧН-11, как для теоретического, так и для экспериментального максимумов. Лу1йдгрси и Вайтби 15371 получили эмпирические уравнения для эффективности осаждения частиц с большим электростатическим зарядом на основе экспериментов с частицами метилснового голубого диаметром 1 мкм. Онн нашли, что эффективность фильтра из шерстяного фетра, составлявшая 16тэ для незаряженных частиц, достигала более чем 997о, когда частицы приобретали 13201 элементарный заряд.
На основании этого Лундгрен и Вайтби предложили следушшсс уравнение для расчета эффективности осаждения заряженных частиц на незаряженном фильтре при Ко<1 1ПП Ж Ъ пп % и пг пф пп пв ),п 1г диампл)п таппи(7, мам Рис. НП-17. Влияние электростатического заряда на диаметр частиц лля макси- мального проникновения 1ловеряностная скорость газа 113 иы/с) [2971: ! — 3 — экспериментальные лаиные; à — заряженный аэрозоль — заряженный фильтр (частицы полистирола — облучеиное сийтетическое волокно); 2 — незаряженный аэрозоль — заряженный фильтр (стеариновая кислота — облучсииое синтетическое волокна); 8 — незаряженный аэрозоль — незаряженный фильтр (стеарииоваз кислота синтетическое волокно)Г 4 — 6 — расчетные Лаииые; 4 — гетерогеинЫй заряженный аэрозоль — заряженный фильтр (420 В)м); Б — гомогвнный аэрозоль — заряженный фильтр (420 В)м); б — гомогеиный аэро- золь — незараженный фильтр. лы не имеют большого значения в случае крупных частиц, так как здесь доминирующими явля)отея силы инерции, но становятся основным фактором в случае улавливания частиц субмикронных размеров.
9. СИСТЕМА УЛАВЛИВАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ Обсуждение проблемы улавливания частиц системой улавливающих элементов, т. с. с помощью набора беспорядочно расположенных цилиндров, имело ограниченный характер до тех пор, пока нс стало известно уравнение Кувабары — Хаппеля. До этого времени обычно вначале рассматривали единичный улавливающий элемент и затем переносили полученные данные на систему из многих таких элементов. В связи с этим ниже будут рассмотрены методы эмпирического распространения данных по эффективности единичного элемента на реальные многоэлементные системы. В газоочистительных аппаратах 1волокнистые фильтры или оросительные башни) частицы сталкиваются с улавливающими элементами при прохождении через аппарат.
Процесс можно рассматривать в виде двух отдельных моделей. В одной из иих все элементы идентичны и действуют независимо друг от друга, а в другой будет рассмотрено влияние размеров, ориентации и интерференции различных элементов. Примером модели первого типа является оросительная башня (глава 1Х), где образуется большое число практически одинаковых капель жидкости сферической формы. Они падают вниз, проходя через медленно поднимающийся газовый лоток. После того как будет определена комбинированная эффективность улавливания для единичной сферической капли г)гсо, общую эффективность х), можно найти из выражения гЬ = 1 — (1 — Чгсо) где л — число улавлнвакипих капель, встреченных частицей. В большинстве случаев на практике л велико (болсе чем 25) и уравнение (Н11.69) может быть видоизменено 1 е /СО лч Для оросительной башни значснле и можно определить, зная расходы газа и промывной жидкости и средний размер частиц; и если предположить, что для эффективного столкновения капли должны целиком покрывать поперечное сечение башни л = — 3,93.)оз (гг )7 Я() (Н11.71) где 1Ъ и 0 — соогвегственно расход жидкости и газа, мз/с; г( — высота башни, м; 0 †средн диаметр частиц, мкм.
Из уравнения (Ч11.71) видно, что значение п возрастает при уменьшении размера капель или увеличении расхода жидкости. Подобным образом, если предположить, что волокнистый фильтр состоит из идентичных пилиндрических улавливающих элементов, расположенных на равном расстоянии друг от друга без взаимного влияния волокон и под прямым углом к газовому потоку, то можно воспользоваться уравнением (Ч11.69). На самом деле волокнистые фильтры состоят из беспорядочно ориентированных волокон различного диаметра. Можно предположить, что в матерчатых (например, в рукавных фильтрах) и других промышленных фильтрах с низким сопротивлением газовому потоку волокна находятся относительно далеко друг от друга и расположены уступами.
Рассмотрим элемент толщиной г(Ь площади фильтра с(А, расположенный под прямым углом к газовому потоку. Если скорость газового потока в свободном пространстве равна ов и плотность упаковки фильтра а, то средняя скорость в газов внутри набивки фильтра равна и = из/(1 — сх) (Ч11.72) Если средний диаметр волокоиа В, общая длина волокон Е и полная эффективность улавливания для волокна в слое (с учетом взаимодействия линий обтекания) г)о, то число частиц, задержанных волокнами в единицу времени, будет равно и = )гдАВл0(.
(Ч11.73) где )ч' — число частиц. входнщих на единицу объема элемента фильтра. Изменение концентрации частиц выражается как — изолл)т' (ЧП.74» Если вместо оз подставить его значение в (Ч)1.74) и сочетать его с (Ъ'11.73), получим (ЧП.75) что после интегрирования дает Н 1 .Ч()ра = Ч„И (ЧП.76).
где Н вЂ” глубина слоя; Фа и Ф вЂ” соответственно начальная и конечная концентрации. Далее, реальный объем волокон в единице объема фильтра, т. е. плотность набивки фильтра, равен сг = я0Ч.|4 (ЧП.771 Подставляя в (Ъ'11.76) вместо а его значение из (Ъ'11.77), получаем (ЧП.78» Чек [156)подчеркивает, что средвий диаметр волокна Р, используемый в уравнении (Ъ'11.78), можно определить из отношения Р',)Р, где Ря — поверхностньгй средний диаметр волокна (при рассмотрении всей площади поверхности) и Р— средний арифметический диаметр. Влияние взаимодействия волокон. Волокна в слое фильтра расположены близко друг к другу, причем чем больше плотность набивки фильтра, тем выше скорость, Кроме того, при взаимодействии соседних волокон произойдет изменение спектра потока, обтекающего данное волокно. Оба этих взаимодействия увеличивают эффективность улавливания путем перехвата и инерционного столкновения.
Однако при повышенных скоростях потока уменьшается диффузионное улавливание, хотя сглаживание линий обтекания может несколько снизить этот эффект. Для количественной оценки взаимного влияния волокон (эффект интерференции) Дэвис предположил, что оно будет одинаковым для всех механизмов. Чтобы определить поперечный сдвиг линий тока вблизи улавливиощего элемента путем решения уравнения движения, Дэвис рассчитал, что эффективность улавливания путем перехвата для одного волокна в слое с плотностью набивки а будет равна Ч„ = Я (0,16 + 10,9сг+ 17сс') (ЧП.79).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
