Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 66
Текст из файла (страница 66)
В типичном случае, когда Ь-с=50 нм. при 45'<а<60' для воды значение Р„р составляет приблизительно от 0,8-10 — ' до 2,5 10-' Н. Таким образом, силы капилляр- ного притяжения имеют тот же порядок, что и силы Ван-дер-Ваальса и электростатические силы в благоприятных условиях. Экспериментальные исследования адгезии частиц Фотографические исследования Биллингса уже были описаны.
Двумя другими методами, использованными при изучении адгсзии частиц, являются цснтрифугнрованис и аэродинамический, или «продувочньгй» метод. Цснтрифугированне применяли Леффлср [526], Ларсен [495], Беме и др. [94], Кордецкий и Орр [461] н Корк и Штейн [179], в то врсмя как аэродинамические мстоды были использованы Джиллсспаем [297], Ларсеном [495], Коркам и Снльвсрманом.
[178] и Лсффлером [527]. Последний метод приводит к определению скоростей увлечения, хотя реальное определение адгсзионных сил нс совссм строго. Найдено [529], что рсальиыс адгсзноиныс силы, удерживающие частицу на поверхности волокна, больше гравитационных сил в 10з — 10' раз. Бемс [94], Кори [178], Ларсен [495] и Лсффлер [529] нашли, что адгсзионные силы увеличиваются с ростом размера частиц. Скорость фильтрации тоже влияет на эффективность улавливания, по- Рис. Ч11-18.
Точечный контакт с плоскостью, показываюгднй размеры жидкостного мостика 18281. скольку, когда частицы стремятся отскочить от коллектора или «проскользнуть» мимо него, то уловленные частицы сцепляются с поверхностью коллектора более крепко. Подобным же образом, если улавливающий элемент представляет собой мягкое вещество, то адгезия лучше. Это подтверждается работами Беме и др. 1931, которые нашли, что материал, деформирующийся при ударе сферы (например, золотые шарики на полиамидных волокнах), обеспечивает сцепление, в 7 — 10 раз лучшее — (70 — 100) 10 з Н, чем кварц или стекло. Исследования Леффлера 15281 по аккумуляции частиц показали, что после того как на волокне осел первый слой частиц, образовавшаяся шероховатая поверхность имеет больше адгезионных центров и, следовательно обеспечивает лучшее сцепление частиц с поверхностью.
Это несколько улучшает улавливание при увеличении скорости; Леффлер делает вывод, что осажденные частицы обладают ббльшим демпфирующим эффектом, чем чистая поверхность. Влияние повышенной влажности на увеличение сил сцепления гораздо более заметно при адгезии крупных частиц, чем мелких. Многие исследователи 1176, 495, 5281 отметили, что повышение относительной влажности улучшает адгсзию.
Леффлер 15281 проводил исследования улавливания частиц кварца в широком диапазоне влажности от 0 до 95$ и нашел, что наибольший эффект наблюдается для стекловолокна, и меньшие — для полиэфирных и полиамидных волокон. Значительный эффект для стекловолокна, вероятно, объясняется возникновением кондснсатных мостиков, тогда как в случае полиамидных волокон их поверхность уменьшается при высокой влажности, что и было подтверждено при измерении твердости по Виккерсу 1931. Леффлер 15291 проанализировал также явления срыва и увлечения частиц, установленные различными авторами, которые показали, что эти процессы происходят при скоростях, в 3 раза больших скорости осаждения.
Подобные результаты позволяют сделать вывод. что фильтры, изготовленные из мягких волокон с грубой поверхностью, могут эксплуатироваться при гораздо более высоких скоростях, чем вто практикуется в настоящее время. С другой стороны, частицы в газовом потоке бомбардируют уже осажденные частицы, которые могут быть выбиты с поверхности и увлечены потоком. ГЛАВА У1Ц ФИЛЬТРОВАНИЕ С ПОМОгцЬЮ ВОЛОКНИСТЫХ ФИЛЬТРОВ Как было показано, процесс фильтрования газов с целью удаления твердых частиц можно рассматривать как сочетание механизмов инерционного столкновения, перехвата и диффузии.
Такие дополнительные факторы, как действие гравитационных электростатических и тепловых сил также оказывают большое влияние на эффективность улавливания частиц. Установлено, что мелкие волокна являются более эффективными уловителями, чем крупные, так как они характеризуются более высокими параметрами инерционного столкновения и перехвата, а также большой общей площадью поверхности иа единицу объема, что создает благоприятныс условия для диффузии.
Другие факторы (шсроховатость и твердость поверхности волокон) также могут играть определенную роль. При плотной набивке волокон эффективность улавливания повышается за счет благоприятных интсрферснционных воздействий волокон. Однако туго набитые волокна способствуют увеличению псрепада давления, что нежелательно с экономической точки зрения. Наличие электростатических зарядов на частицах либо на волокнах повышаст эффективность улавливания частиц, если жс они несут заряды противоположныхзпаков, то можстбытьдостигнута сие более высокая эффективность.
И наоборот, если заряды частиц и волокон имеют одинаковый знак, и сила, возникающая в рсзультате кулоиовского отталкивания, превышает поляризационныс силы притяжения, эффективность улавливания частиц ухудщастся. Волокна могут использоваться в аиде неплотной набивки (в виде ткани) либо могут быть спрессованы в виде войлока. Волокна могут быть металлическими, природными или химическими, а также пеллюлозными или стеклянными. Выбор определенного материала зависит от цели применения. Так, если концентрация частиц высока (как, например, м сбросных газах плавильного процесса), фильтры будут чаще подвергаться очистке в непрерывной или периодической с небольшими интервалами, поэтому следует предусматривать более прочную ткань, способную выдержи~вать частые отмывки.
Если же концентрация частиц низкая (например, при фильтровании воздуха), фильтр в течение продолжительного вре- 22 1Ш 337 мени будет работать в непагружснном состоянии, поэтому для последующего использования его очистка не потребуется. В этом случае более подходящим может оказаться фичьтрующий слой пз неплотно набитого волокнистого материала. Фильтры, предназначенные для улавливания аэрозолей, состоят из волокон, по которым уловленные капли стекают в коллекторный узел. Волокна должны быть достаточно жесткими, чтобы выдерживать нагрузку от капель и давления газов, и не сваливаться, так как это приводит к снижению эффективности и росту перепада давления.
Высокис температуры и агрессивность среды ограничивают выбор волокнистых материалов. Стеклянныс волокна нс утрачивают своих свойств при температурах до 316'С, некоторые химические волокна и шерсть устойчивы к воздействию слабокислых сред, в то время как другие виды химических волокон могут долго работать в щелочных средах. Ниже будут рассмотрены конструкция фильтровальных установок и особенности применения фильтрующих сред для очистки промышленных дымовых газов, для улавливания аэрозолей и очистки воздуха. и КОнстРуКПия пРОмышленнОЙ ФилътРОВАльнОи УСТАНОВКИ Первые фильтры, использованные в промышленности для очистки газов, представляли собой длинные фильтровальные рукава, подвешенные рядами и перевязанные внизу.
Загрязненныс газы подавались сверху. Время от времени рукава встряхивались вручную и освобождались от твердыхчастиц. Такие фнльтрыполучиля название мешочных фильтров, оно сохранилось до сих пор и применяется в установках подобного типа. Последние еще встречаются в некоторых отраслях промышленности, где нагрузки невелики и диапазон применения неширок, например, для улавливания опилок, образующихся при работе электрического круглопильного станка.
Первое усовершенствование таких элементарных устройств заключалось в использовании электропривода для встряхивания мешков и установка агрегата в небольшом отдельном легко транспортируемом корпусе. Согласно патенту 1881 г., установка имела механизированное встряхпвающсе устройство, которое увеличивало и ослабляло натяжение мешков, помещенных в деревянный ящик (рис. ИН-1). На этой установке могли обрабатываться гораздо ббльшип объемы газов, чем на традиционной модели.
К сожалению, деревянный корпус первой модели быстро рассыхался, через появившиеся трещины засасывался избыточный воздух, что приводило к сокращению объема очищаемых газов. За годы, прошедшие с момента изготовления первых мешочных фильтров, в их устройство Рис, т111-1. Усовершенствованные иешочиые фильтры 1381). были внесены значительные усовершенствования, поэтому современная установка может обрабатывать большие объемы газов с высокой запыленностью и при сравнительно высоких температурах — до 350'С. Примсняемыс в фильтрах фильтровальныс рукава могут быть разделены на два вида: первый включает длинные круглые рукава, второй — плоскис фильтровальныс рукава.
Прсимущсство последних заключается в том, что в кожухе меньшего объема (чем в случае круглых рукавов) можно разместить рукава с большей фнльтрующсй поверхностью. Поток газов в круглых фильтровальных рукавах, как правило, направлен изнутри к внешней стороне рукава; для них нс требуются какие-либо внутренние опоры, хотя зачастую и предусматривается несколько колец, прсдотвраща1ощих опадапис мешка во врсмя встряхивания. Как правило, мешКи подвешивают внутри прямоугольного кожука и располагают сйммстрично; иногда для этих целей применяют цилиндрические контсйнсры. В случас применения прямоугольных контейнеров 1рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
