Теплонспользующие установки промышленных предприятий

Физико-химические свойства технологической пыли, силы взаимодействия между газом и пылью

Одной из основных характеристик технологиче­ских пылей, определяющих выбор аппарата для очистки, явля­ется размер частиц газа. По дисперсному составу технологи­ческую пыль делят на группы (фракции): крупнодисперсная пыль — размером более 100 мкм; среднедисперсная — 100— 10 мкм; мелкодисперсная — менее 10 мкм.

Частицы пыли размером более 60 мкм осаждаются легко из газового потока в аппаратах простейшего типа, поэтому фрак­ционный состав пыли определяют обычно для частиц размером до 60 мкм и представляют в таблицах.

Химический состав пыли всегда характерен для определен­ного производства или технологического процесса. Например, пыль, образующаяся во время плавки металлов, состоит из окис­лов этих металлов с примесью применяемых флюсов и добавок; пыль, выделенная в процессе холодной обработки металлов абразивным материалом, содержит мелкие частицы металла и абразивного инструмента; текстильная пыль образуется из мельчайших частиц волокон.

Одной из существенных характеристик пыли является ее плотность. Различают истинную плотность пыли и плотность насыпной массы пыли (кажущуюся плотность пыли). Так, на­сыпная плотность крупной пыли в 2,5 раза, а мелкой пыли в 20 раз меньше истинной плотности. Кажущаяся плотность частиц пыли представляет собой отношение массы частицы пыли к ее объему.

Способность пыли слипаться и образовывать более круп­ные частицы называют коагуляцией. Мелкая пыль (в том числе и возгоны — пыль, образующаяся в газах в результате конден­сации паров веществ и в процессе химических реакций газо­образных компонентов) склонна к самопроизвольной коагуля­ции. Частицы пыли размером более 100 мкм почти не коагу­лируют в газовом потоке.

Чем выше скорость газа, тем больше его турбулентность и вероятность столкновения частиц пыли, находящихся во взве­шенном состоянии. Частицы пыли разного размера укрупняются интенсивнее, чем одинаковые.

Способность пыли налипать на стенки аппарата называют слипаемостью. К неслипающейся пыли относятся глиноземная сухая и шлаковая, пыль. Доменная и коксовая пыль, аппатито - вая сухая пыль, летучая зола с недожогом принадлежат к сла­бо слипающейся пыли. К сильно слипающейся пыли относятся зола антрацитового штыба с недожогом, пыль асбеста, хлопка, шерсти, цемента, глины, гипса, каолина и др.

Способность частиц пыли абсорбировать влагу называют смачиваемостью. Чем меньше размер частиц пыли, тем слабее их смачиваемость. Смачиванию препятствует газовая оболочка, которая образуется вокруг частиц пыли. Чем крупнее частицы и чем они круглее, тем их смачиваемость больше. Смоченные частицы лучше отделяются от газа в аппаратах газоочистки.

Рассмотрим взаимодействие газового потока и частиц пыли. В движущемся потоке сила сопротивления частиц пыли

Р=Г^, (14.1)

Где Г — коэффициент сопротивления; Т7— площадь живого сече­ния частицы в направлении, перпендикулярном к движению; пи — скорость относительного движения частицы в газовом потоке;

Р — плотность газа. Величина X* -£■ оценивается по данным ра­боты [106] 0,0002 для гладких тел и 0,0005 для шероховатых.

При ламинарном режиме обтекания частиц газовым потоком

Йе = ^ < 2 (В — диаметр частицы).

Коэффициент сопротивления определяется как X* = 24/1?е. При турбулентном режиме (1?е> 500) принимаем X'= 0,44. В области переходного режима X* = 18,6/Ие0-6. Используя соотношения для коэффициента сопротивления, определяем силу сопротивления

Частицы (твердого тела) в ламинарном режиме

Р=2^^- = Зг^ш. (14.2)

Соотношение (14.2) известно как закон Стокса.

При турбулентном режиме обтекания частиц

Р = 0,173р82ш2. (14.3)

Рассматривая твердую частицу диаметром о, находим силу тяжести

0=^-м. (14.4)

Из равенства выражений (14.2), (14.4) получим

(14.5)

Уравнение (14.5) определяет скорость витания частицы. В непод­вижной среде это скорость падения частицы, а в подвижной —■ скорость, при которой частицы удерживаются от падения.

Задав скорость витания, можно рассчитать диаметр частиц, которые будут оседать под действием сил тяжести:

, Г

°”=1/ ТГ'

Следовательно, приняв скорость движения частиц равной скорости газового потока, всегда можно получить минимальный размер частиц, которые будут оседать под действием сил тя­жести.