Файл: Пирумов, А. И. Обеспыливание воздуха.pdf

должна быть достаточна для преодоления сопротивления воды

энергии частицы на удар и на движение в жидкости происходят при всех условиях ее взаимодействия с жидкостью. Если пре­ небречь потерями энергии на брызгообразование и струйные явления, которые в данном случае не могут быть велики, то удар можно рассматривать как быстрое погружение свободно летящего тела [51, 87, 93].

При неравномерном движении частицы в воде нельзя пре­ небрегать присоединенной массой, как это делается при иссле­ довании движения частицы в воздухе. Кроме того, ввиду боль­ шей вязкости воды значение Re в начале движения оказывает­ ся 'больше 1 даже при движении с малыми скоростями и очень небольших размерах частиц. С учетом этого уравнение движе­ ния частицы имеет вид

где К — коэффициент сопротивления сферы.

В данном случае для определения коэффициента сопротив­ ления сферы удобно применить формулу (1.2). Имея в виду эту формулу, а также то, что присоединенная масса сферичес­ кой частицы равна половине массы жидкости в объеме сферы,

39

г. Разделяя переменные и подставляя w3 = Re, после интегри­ рования получим:

Рж

Гб arctg =

Постоянная интегрирования с определяется из условия: при дс=0 имеем v = v0\ Re = Reo. Тогда

(1.50)

+ arctg “F ^ - arctg W

Для воды рж= 1 г/см3. Принимая р=2,5 г/см3, получим, что общая длина пройденного частицей пути хк (при о = 0) опре­ делится выражением

На рис. 1.7 показана зависимость пути xjd, проходимого частицами в воде, от Re0, подсчитанная по формуле (1.50)*. Как видно из графика, скорость крупных частиц убывает быстрее, чем скорость мелких, движение которых в воде подчиняется формуле Стокса. Мелкие частицы (размером до 5 мкм) при таких больших начальных скоростях движения в воде, как 2 м/с, проходят путь не более 1,2 d. Влияние размера частиц на абсолютную длину пути хк больше, чем влияние скорости. Из графика видно, что смачиваемая частица размером, например, 100 мкм при начальной скорости движения 10 м/с проходит до нулевой скорости путь 20,5 d, т. е. более 2 мм.

* В целях облегчения расчета на рис. 1.8 дана номограмма значений Re для движения частицы в воде при /=20°С.

40

41

Согласно изложенному, для удержания на поверхности во­ ды хорошо смачиваемой частицы достаточно их точечного кон­ такта. Плохо смачиваемые частицы, включая все мелкие, будут уловлены в том случае, если глубина погружения в жидкость их центра превышает их радиус г {xjd>0,5), так как при этом можно ожидать захлопывания каверны за погрузившейся части­ цей. Как видно из графика на рис. 1.7, этому условию соответ­ ствуют значения Re>5. Из графика видно также, что для тор­ можения крупных частиц требуется большая толщина пленка воды. Например, смачиваемая частица (-&«л/2) размером 40 мкм, ударившись о поверхность воды со скоростью 18 м/с, что вполне реально для условий пылеулавливания, пройдет в воде до полной потери скорости путь, равный около 16 d. Пред­ ставим, что толшина слоя воды равна 0,3 мм, как это имеет место в центробежных скрубберах [30]. Пройдя через такой слой воды, частица ударится о поверхность металлической стен­ ки со скоростью 5,2 м/с. Пренебрегая потерями энергии части­ цы я,ри ударе ее о твердую стенку, получим, что она покидает поверхность воды со скоростью примерно 0,6 м/с. Вылетевшая из воды частица может быть подхвачена воздушным потоком и вынесена из пылеуловителя.

Проведенный анализ позволяет сделать некоторые важные выводы.

Всухих фильтрах общего - назначения II и III класса эф­ фективности могут надежно удерживаться пылевые частицы размером не более 4—5 мкм. Заполнять сухие фильтры пред­ почтительнее полимерными материалами, так как деформация поверхности этих материалов при ударе о них частиц улучшает условия контакта и адгезии.

Вфильтрах с поверхностями, смоченными маслами, могут надежно удерживаться хорошо смачиваемые частицы разме­ ром до 20—50 мкм и плохо смачиваемые частицы размером до

10 мкм.

Пленками воды в мокрых пылеуловителях надежно удержи­ ваются частицы, движение которых характеризуется значением Re>5. Частицы малых размеров и частицы, соударяющиеся с поверхностью пленки воды с малыми скоростями, погружаются

вводу на глубину менее величины г и, если они плохо смачи­ ваются водой, могут быть сорваны воздушными потоками. При

значении Re>1000 и толщине пленки воды менее 20 г возмо­ жен отскок частиц от твердой стенки, покрытой пленкой, и вто­ ричный выход частицы в воздушный поток.

Общие закономерности пылеулавливания в пористых слоях

Совокупность рассмотренных условий осаждения пылевых частицна элементах заполнения пористого слоя, а также осо­ бенности его выполнения и размещения, т. е. конструкция са-

42

мого фильтра, сообщают фильтру определенные качества, в пер­ вую очередь эффективность, пылеемкость и связанное с ней сопротивление. Зависимость между переменным сопротивле­ нием фильтра Н (Gy) и количеством уловленной в нем пыли Gy выражается уравнением

На логарифмической сетке эта зависимость, выявленная экспериментальным путем, представляется прямой линией, оп­ ределяемой угловым коэффициентом п и постоянной А, полу­ чаемой из условия Gy/E =\:

Н (Gy= Е)

А = , (1.54)

где H(Gy=E) — сопротивление фильтра, когда количество задержанной в нем пыли численно равно его эффективности.

Соответственно уравнение процесса пылеулавливания мож­ но написать в виде

Постоянный угловой коэффициент п может быть определен из условия Gy= 1:

lgН (Gy = Е) — IgH (Gy = 1)

п = fg£ (1.56)

и что для оценки качества фильтра можно пользоваться без­ размерным комплексом, связывающим эффективность, нылеемкость и сопротивление фильтра, т. е. критерием качества фильтра в виде

п lg Е

(1.57)

A\gH (Gy) '

где Alg Я (Gy) = lg H(Gy=E) — \g H(Gy).

Удобно выбирать Gy= E — AGy. В дальнейшем принимается

AGy—200 г.

При практических расчетах значение п можно определять по линеаризированным графикам как отношение отрезков

lg tf (Gy = E)

lgGy (H = HE)-\gGy (H= 1) *

43