ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Центробежное осаждение частиц аэрозолей

Этот метод отделения частиц аэрозолей от воздуха (газа) значитель­но эффективнее гравитационного осаждения, так как возникающая цен­тробежная сила во много раз больше, чем сила тяжести. Центробежная се­парация может применяться по отношению к более мелким частицам.

Скорость центробежного осаждения шаровой частицы можно опре­делить, приравняв центробежную силу Fn, возникающую при вращении пылегазового потока, силе сопротивления среды по закону Стокса

Fц = m4 wm/r, (3.34)

Где тч - масса частицы, кг; wm - скорость вращения потока вокруг непод­вижной оси, м/с; r - радиус вращения потока, м.

Отсюда, с учетом силы сопротивления среды (3.4):

W4 = (d42 P0/I8 ^0)(wro2/r) = Тр^«2/г). (3.35)

Таким образом, скорость осаждения взвешенных частиц в центро­бежных пылеуловителях прямо пропорциональна квадрату диаметра час­тицы.

Скорость осаждения wH под действием центробежной силы больше, чем скорость гравитационного осаждения, в (wm /r)/g раз.

Если по аналогии с гравитационным осаждением выразить параметр центробежного осаждения как отношение центробежной силы, действую­щей на шаровую частицу, к силе сопротивления среды, то получим:

F w2m ( Ч І^Рч wm

Т = ТГ=~Г Рч — іч wa ) = —---------------------------- . (3.36)

Fc 6 r / 18^0 r

Отношение в правой части уравнения (3.36) представляет собой не что иное, как центробежный критерий Стокса Stkm,

Stk = іч2 рч wm/(18 ц0 r), (3.37)

В котором линейный параметр r представляет собой радиус вращения га­зового потока. Это позволяет выразить коэффициент осаждения частиц под действием центробежной силы в виде:

ПТ= f (Re; Stkm). (3.38)

В аппаратах, основанных на использовании центробежной сепара­ции, могут применяться два принципиальных конструктивных решения:

- поток аэрозоля вращается в неподвижном корпусе аппарата;

- поток движется во вращающемся роторе.

Центробежное осаждение частиц аэрозолей

Центробежное осаждение частиц аэрозолей

Рис. 3.7. Схема циклона

Первое решение применено в циклонах (рис.3.7), второе - в ротаци­онных пылеуловителях.

Корпус циклона состоит из цилиндрической и конической частей.

По форме циклоны разделяют на цилиндрические (Нц > Нк) и кони­ческие (Нк > Нц), где Нц и Нк соответственно высота цилиндрической и ко­нической части циклона. Строение конической части определяет особен­ности движения пылевоздушного потока в этой части циклона и оказывает существенное влияние на процесс сепарации, а также коагуляцию некото­рых видов пыли в аппарате, на устойчивость его работы при улавливании данных видов пыли.

Улавливание частиц аэрозоля в циклонных аппаратах основано на использовании центробежных сил. Рассмотрим общепринятую схему дви­жения потока аэрозоля и сепарации его частиц в циклоне. Поток аэрозоля с большой скоростью по касательной поступает в цилиндрическую часть корпуса циклона и совершает движение по нисходящей спирали вначале в кольцевом пространстве между корпусом и выхлопной трубой и продол­жает это движение в конической части корпуса, делая несколько витков (рис. 3.7). Под действием центробежной силы, возникающей при враща­тельном движении потока, аэрозольные частицы перемещаются радиально к стенкам циклона. Взвешенные частицы отделяется от воздуха в основном при переходе потока в восходящий, что происходит в конической части корпуса. Поток, продолжая движение в корпусе циклона, поворачивая на 180°, входит в выхлопную трубу и, совершая в ней движение по восходя­
щей спирали, выходит из циклона. Частицы, выделившиеся из потока, по­ступают через нижнее выпускное отверстие в бункер.

В циклоне создаются два вихревых потока: внешний - загрязненного воздуха от входного патрубка в нижнюю часть конуса и внутренний - от­носительно очищенного воздуха из нижней части конуса во внутреннюю трубу.

Процессы, происходящие в циклоне, весьма сложны и зависят от многих факторов, поэтому при теоретических расчетах приходится делать много допущений и упрощений. Так, принимают, что частицы аэрозоля, поступающие с воздушным потоком в циклон, имеют сферическую форму, при входе загрязненного потока в аппарат равномерно распределены по сечению, частицы, которые при перемещении достигли стенок, осаждают­ся, хотя в действительности часть этих частиц будет выброшена в выхлоп­ную трубу вследствие турбулизации потока и т. д. Кроме того, не учитыва­ется такой фактор, как коагуляция частиц, происходящая в циклоне.

Рассмотрим силы, действующие на частицу, движущуюся в кольце­вом пространстве между цилиндрической частью корпуса циклона и вы­хлопной трубой.

Центробежная сила, действующая на частицу, может быть определе­на из выражения

Fc = тч wt2/R, (3.39)

Силу сопротивления среды определяем из формулы Стокса Fс = 3 п Wp d4 цо, (3.40)

Где wt - тангенциальная скорость пылевой частицы, принимаемая равной скорости газового потока при входе в циклон, м/с; wp - скорость движения частицы в радиальном направлении, м/с; R - расстояние от центра враще­ния газового потока (оси циклона) до частицы, м; тч - масса шаровой час­тицы, равная (п dH рч/6), кг; d4 - диаметр частицы, м; рч - плотность мате-

3 2

Риала частицы, кг/м ; ц0 - динамическая вязкость газа, Нс/м.

Через несколько мгновений после входа запыленного потока в ци­клон силы Fy и Fс уравновешиваются, т. е.

Тч wt /R = 3 п Wp dH ц0, (3.41)

И частица движется в радиальном направлении с постоянной скоростью,

Которую можно определить из написанного выше равенства

2 2 2 wp = тч wt /(R3 п dH ц0) = dH wt рч/(18 R ц0). (3.42)

Из движущихся в потоке частиц наибольший путь пройдет частица, которая при входе в циклон находилась вблизи выхлопной трубы. Ее путь равен (R2 - R1), здесь R1 - радиус выхлопной трубы циклона, м; R2 - радиус цилиндрической части циклона, м.

Время для прохождения этого пути:

Т = (R2 - Ri)/wv. (3.43) 21

Величина R переменная, ее среднее значение можно принять

(R2 +R1)/2.

Подставив в формулу (3.39.) значение wF из (3.40.), найдем т = 18(R2 - R1)( R2 +R1)M0/(2 wT2 d42 p4) = 9 ^R2 - R12)/(wT2 d42 рч). (3.44) Из этой же формулы можно найти размер самых малых частиц, ко­торые успевают пройти путь (R2 - Ri) за время прохождения циклона газо­вым потоком, т. е. за время нахождения частицы в циклоне

Dmin = [9 Ц0( R22 - R12)/pH Wт2 т] = [9 Ц0( R22 - R12)/2 п Рч Wт R n] = = [9 Ц0( R2 - R1)/ п Рч Wт n], (3.45)

Где n - число оборотов, которые совершает газовый поток в циклоне (обычно принимают n = 2).

Данные, полученные по формулам (3.44.) и (3.45.), значительно от­личаются от результатов экспериментальных исследований. Это объясня­ется тем, что в формулах не в полной мере учтены все факторы, влияющие на циклонный процесс.

В реальных условиях пылевые частицы, имеющий размер больше dmin, улавливаются в циклоне далеко не полностью. В то же время часть частиц, имеющих размер меньше dmin, осаждается в циклоне. Это можно объяснить тем, что в формулах не учитывается коагуляция, происходящая в циклоне. Кроме того, часть мелких частиц увлекается потоком и осажда­ется вместе с более крупными частицами.

ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Ветошкин А. Г. Цель курса «Процессы инженерной защиты окружающей среды (тео­ретические основы)» состоит в получении необходимых знаний об основ­ных методах и закономерностях физико-химических процессов защиты окружающей среды, основах технологий очистки …

Отстаивание сточных вод

Основным параметром, который используют при расчете осаждения, является скорость осаждения частиц (гидравлическая крупность). При падении частицы под действием силы тяжести сила, движущая частицу диаметром d, выражается разностью между ее весом …

Кристаллизация веществ из растворов

Для выделения веществ из концентрированных растворов использу­ют методы кристаллизации и сушки. Кристаллизация - это процесс выделения твердой фазы в виде кри­сталлов из насыщенных растворов, расплавов или паров. Создание необходимого для …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.