Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Однако, как отмечали Лью и Е 1523], средний свободный пробег ионов Хг па порядок меньше значения, которым пользовался 1~о!пэ, а хаотическое тепловое движение становится более важным для малых частиц и не может выражаться как упорядоченное движение вдоль силовых линий. В связи с этим исследователи разработали новую теорию, рассматривающую хаотическое двнжспне, а также зависимость такого движения от приложенного полн. Эти зависимости поддаются числовым решениям, которые вполне соответствуют экспериментальным данным.
4. ДРЕЛФ ЧАСТИП 1~ак только частицы пыли приобретут какой-либо заряд, они попадают под влияние поля электрофильтра. Большее число частиц будет мигрировать к осадительным электродам от корониру!оп!его элсктрода, имеющего одинаковую с частицами полярность, тогда как нскоторое число частиц, находящихся близ зоны короны или в самой зоне короны, заряжаются ионами газа противоположной полярности по отношению к короне и собираются на коронирующем электроде. В итоге получается очень сложная картина, так как электрическое поле уменьп:ается с удалением от короны, а частицы приобретают больший заряд по мере их продвижения в электрофильтре. Рядом с осадительным электродом образуется высокая концентрация заряженных частиц и будут происходить межчастичные интерференции, а также воздействие частично разряженного слоя частиц на собирательный электрод. Расчет скорости дрейфа частиц, который может быть использован для прогнозирования размера и к.
п. д. электрофильтра, строится на значительно упрощенной модели, исходя из следующих предположений: !) частица считается полностью заряженной в течение всего пргвгени ее пребывания в поле электрофильтра; 2) поток в электрофильтре является турбулентным и обусловливает равномерное распределение частиц в поперечном сечении электрофильтра; 3) частицы, двигаясь по направлению к электроду перпендикулярно потоку газа, встречают аэродинамическое сопротивление в режплге вязкого течения, что позволяет применять закон Стокса; 4) между заряженными частицами с одинаковой полярностью не существует никаких эффектов отталкивания; 5) для высоко концентрированной пыли рядом со стенкой не возникает никаких затруднений при осаждении; 6) эффект движения ионов газа, иногда называемый электрическим ветром, — не рассматривается; 7) скорость потока газа в электрофильтре не влияет на скорость миграции ионов; 8) частица движется со своей конечной скоростью.
Миграция, или дрейф, которые представляют собой движение частиц перпендикулярно потоку газа, с учетом указанных восьми предположений, вряд ли может отражать реальную картину. Однако известно, что во многих случаях она помогает правдоподобно оценивать скорость дрейфа в условиях поперечного потока, тогда как в других случаях она имеет тенденцию быть заниженной. Это относят за счет явления турбулентности в потоке газа, благоприятного направления электрического ветра и сопротивления газа, которое оказалось меньше сопротивления, предсказы.
ваемого для вязкого течения. С другой стороны, затрудненное осаждение и остаточный заряд на осажденной частице противодействуют быстрому осаждению. Сила Е частицы, несущей заряд д в электрическом поле с напряженностью Е, действует в направлении осадительпого электрода и выражается уравнением (х.з9) а сопротивление газа (при условии, что частица движется со сво- ей конечной скоростью) выражается уравнением С Р' = — А — (кат С ' 2 (х.4о) где ь> — скорость миграции частиц.
Приравняв уравнения (Х.39) и (Х.40), получаем выраженив для скорости миграции м =124СР(Сплр (ХЛ!) зс г = — ' — л'п— с+2 " 4 (Х. 42) (Х 40а) Прямое решение данного уравнения обычно не обходится без подстановки 24/)се вместо Сп (т. е. принимая закон Стокса] и предположив, что частицы имеют сферическую форму и они полностью заряжены в результате столкновений (уравнение (Х.З!)) в электрическом поле, имеющем напряженность Е. Тогда Для получения скорости дрейфа эти два уравнения можно <~бъсдпиитек Есд'да (Е+2) 4ня (Х.43) Если и зарядка, и осаждение происходят в одной зоне осадн- тсля, то уравнение (Х.43) упростится: ЕСС а 4п(Е+2) и (Х.44) Если частицы представляют собой проводниковый материал с большой диэлектрической постоянной, то а == 0,08СЕЫ/)е (Х.45) постоянную при если частица имеет малую диэлектрическую 3ы/(си+2) =1„75, то и — 0,046Сдеа/)е (Х 46) Если же частицы малы и для приблизительного расчета диффузионной зарядки применяется уравнение Ладепбурга (Х.37), то Сед.10е О =.
(Х.47) и Из этого уравнения следует, что конечная скорость миграции очень маленьких частиц (менее 0,2 мкм) представляет собой приблизительно постоянную величину и не зависит от размера частицы. Далее (см. стр. 472) скорости миграции, рассчитанные по привгдснным выше формулам сравнивают с эффективными скоростямп миграции (э.с.
м.) еэ'„полученными на основании экспериментальных значсннй к, п.д. электрофильтра и удельной поверхности улавливания, которая в свою очередь является функцией размеров элсктрофильтра и его пропускной спосооности, 5. К.ПЛ. ЭЛЕКТРОФ)(ЛЬТРЛ 455 Если бы в электрофильтре не наблюдалось повторного увлечения частиц, теоретически можно было бы построить такой злектрофпльтр, который улавливал бы все частицы, входящие в этот электрофильтр. Размеры такого электрофильтра могут быть рассчитаны, исходя нз скорости дрейфа е» (которая принимается постоянной), средней скорости газового потока, диаметра коронирующего электрода, его потенциала и тока и относительных диаметроп трубок или расстояний между пластинами, которые нспользук>тся в качестве осадительного электрода.
Рассмотрим сначала трубчатый электрофильтр с радиусом )г и центральным расположением разрядного электрода. Если тече- Аналогичные уравнения могут быть выведены (704] для определения длины электрофильтра различного типа: Лвминвржж движение турбулентное движение Электроды трубчатые пластинчатые (оба электрода) проволочный (коронирующий) и пластинчатый (осаднтельный) П р н м е э в ни е. Ь н Е' — ржстоиние ролвмн. чрср/г/За рсрЕ/а о,р/с/ы осрЕ/О осрЕ'/ы ! /О между соответствующими элеит- 11а практике происходит повторное увлечение частиц, поэтому экспериментально было установлено, что к.п.д. злектрофильтра является функцией времени пребывания потока газа в поле электрофильтра. Дойч (2221 вывел уравнение такого вида, основанное на следующих предположениях: в начальной стадии пыль распределяется равномерно, несобранная пыль продолжает оставаться равномерно распределенной и скорость дрейфа является эффективной постоянной величиной. Тогда к.п.д.
(т)) определяют из следу!оп!их уравнений: для трубчатого электрофильтра Ч = ! — ехр ( — 2оэх/Зоср) (Х.53а) для пластинчатого электрофильтра Ч = ! — ехр ( — ых/!.рср) для любого из двух типов т! = ! — ехр ( — оэА//7) (Х.бзб) (Х.53а) ( Х.53г) В классическом уравнении Дойча величина Х=!. Следует отмстить, что уравнение Дойча предполагает полную зарядку частиц непосредственно на входе в электрофильтр. Погрешности, обусловленные этим предположением, невелики для »ромышлепных элсктрофильтров, но для высокоскоростных экспериментальных установок и для лабораторных пробоотборных гдс Л вЂ” плопгадь осаднтельной пластины злектрофильтра; Π— поток газа.
Ранее отмечалось, что предположение об однородной концентрации частиц не является необходимым условием для получения уравнения к. п.д. с показательным выражением как в уравнении (Х.63в). Если концентрацию частиц у стенки трубки злектрофпльтра обозначить через Сгж а через С вЂ” среднюю концентрацию частиц в электрофильтре и при условии, что отношение С„/С=у является постоянной величиной независимо от площади собирательной поверхности за входом в электрофильтр, то можно получить (6971 преобразованное выражение т! = ! — ехр ( — оэхА/ч) элсктрофильтров они могут быть значительными [6891. В этом случае к.п.д. может быть определено из преобразованного уравнения (Х.83): х -+ Ыа + отп ~эата/и ч=1— Ыа + г"гп (Х.54) где х — расстояние по направлению потока за входом в электрофильтр (типа «провод в цилиндре»); о †среди скорость газа; )г — радиус цилиндра; га — эквнвалеаггное время предварительной зарядки, определяется из уравнения: ча = Чглах1а/(1а + тп) ыа — диэлектрическая проницаемость (6,66 16 — 'а Фм), Фг — концентрация ионов в единице объема; е — ионный заряд; и; — подвижность ионов (см.
уравнение (Х16) и табл. Х-1). Указанные уравнения являются наиболее общепринятыми уравнениями, применяемыми для расчета к. п. д. электрофильтра. Когда скорость миграции, называемую эффективной скоростью миграции от', рассчитывают на основании уже определенного к.п.д. электрофильтра, уравнение (Х. 83в) принимает вид а) = 1 — ехР ( — ы'Юэл) (Х.56) где Бгп — удельнан поверхность осаждения на единицу объема потоха газа. Уравнение, идентичное уравнению Дойча, было выведено на более общем основании Уайтом (9281, который учитывал вероятность (Р) захвата частицы в электрофильтре.
Для того, чтобы частица была захвачена в течение времени ее пребывания М, она должна находиться в пределах расстояния цтМ от осадительного электрода. Так41м образом, для частицы, находящейся в трубчатом электроде, вероятность осаждения составляет отношение внешнего кольца, ширины отМ к площади поперечного сечения трубки ыа Ь 2лгт Р = — = ага Г11Г'1« пяа (Х.57) Возможность избежания захвата (1 — Р) в сечениях и электрофильтра выражается следующим уравнением: (1 р)л (1 агап)го)л = (1 Яы1Яп)л (Х.56) Для больших п возможность избежания захвата, равная (! — т)) составляет е-э"' н, выражая эту величину через среднюю скорость газа сер и ДлинУ электРофильтРа х(г=х/пер), Установим, что к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
