Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

сательной к внутренней поверхности по ходу газового потока. Газы

ссодержанием взвешенных твердых или жидких частиц подаются в

внижнюю часть аппарата по касательной и двигаются по аппарату по винтовой восходящей кривой. Развивающейся при этом центро­ бежной силой частицы отбрасываются на стенку и смываются жид­ костью. Очищенный газ .удаляется из аппарата вверху циклона, вы­ ходя по касательной или центральной трубе. Эффективность очистки

Степень очистки значительно возрастает, если во входном пат­ рубке установить орошаемые спрысками решетки. Аппарат ВТИ та­ кого типа диаметром 2200 мм при содержании в дымовом газе пыли

выхлопной трубы и т. п.) в зависимости от величины b определяются

133

Высота участка hx приблизительно равна 0,2 /г, а высота выхлоп­ ной трубы приблизительно равна Н г. Обозначения в табл. 6-1 соот­ ветствуют рис. 6-2. Определение минимального диаметра улавливае­ мых частиц и проверка эффективности работы циклона выполняются по методике, рассмотренной в главе 5.

Расчет батарейного циклона сводится к выбору диаметра трубок, определению их числа и проверке минимального диаметра частиц, улавливаемых в аппарате при данных условиях работы. Чем большую степень очистки нужно получить, тем меньшим должен быть диаметр элемента.

Расчет аппарата с жидкостной пленкой сводится к определению

скорость газа в аппарате, м/сек (практически фиктивная скорость при­ нимается равной 3—5 м/сек).. Рабочая высота аппарата около 3d. Вы­ бранный аппарат должен быть проверен на эффективность работы.

ОСАЖДЕНИЕ В ДВУХФАЗНОМ ПОТОКЕ (МОКРАЯОЧИСТКА ГАЗА)

При очистке газа отстаиванием в циклонах и электрофильтрах (об электростатическом осаждении см. ниже) поверхностями осаждения являются вполне определенные детали аппаратов (дно отстойной ка­ меры, стенки циклона и осадительные электроды электрофильтров).

Мокрая очистка газа отличается тем, что поверхность осаждения создается непосредственно при проведении процесса. Это достигается введением в газоочистной аппарат жидкости, которая разбивается газовым потоком на струи, пленки, капли, ячейки пены и т. п. Эти элементы жидкой фазы и являются поверхностями осаждения. Про­ цесс характеризуется наличием двух фаз — жидкости и пыле-газовой фазы. Механизмы подвода частиц к поверхности осаждения очень разнообразны и зависят от гидродинамического состояния двухфазного потока, размеров частиц, их смачиваемости, ионизации газа и других свойств жидкости, газа и частиц. Наиболее существенными из этих механизмов являются турбулентная диффузия для частиц диаметром до 0,1 — 0,2 мкм и инерционное осаждение для частиц больших раз­ меров. Вопрос о турбулентной диффузии рассмотрен в главе «Основы массопередачи».

Инерционное осаждение

Механизм инерционного осаждения показан на рис. 6-5, где пред­ ставлена схема газо-пылевого потока, обтекающего некоторое сфери­ ческое тело, например каплю жидкости (аналогично происходит осаж­ дение и на цилиндре).

Рассмотрим ламинарный поток обтекания. Капля может быть не­ подвижной или двигаться в любом направлении по отношению к газопылевому потоку. Наиболее распространенный случай — это движе­ ние капель в одном направлении с газом с некоторой относительной

134

скоростью и. Вдали от капли линии тока газа (на рис. 6-5 они сплошные) совпадают с линиями тока частиц (пунктирные). По мере приближения потока к капле газ начинает обтекать ее и линии тока газа искривляются. При этом частицы за счет сил инерции стремятся двигаться прямолинейно. Однако поскольку газовый поток при об­ текании капли стремится увлечь и частицу, суммарная траектория частиц вблизи капли будет зависеть от величины равнодействующей двух сил — силы инерции частицы, направленной по оси потока, и силы, действующей на частицу со стороны потока обтекания и направ­ ленной нормально к касательной его линии тока в данной точке. Оче­ видно, чем больше сила инерции частицы и меньше отклоняющая сила, тем меньше угол между направлением равнодействующей сил и осью газового потока и тем больше вероятность осаждения частиц на по­ верхности капель. Под эффективностью осаждения понимают от­

торые попали бы на эту поверхность, если бы они двигались прямолинейно и не увлекались бы потоком обтекания. На рис. 6-5 видно,что вдали от капли имеется 8 частиц, которые могли бы достиг­ нуть поверхности капли. Однако на капле осаждается только 5 частиц

(от 2-й до 6-й), а остальные три (1, 7 и 8-я) обтекают каплю вместе с га-

г

зом. Следовательно, эффективность осаждения равна Е = — =0,625.

8

Эффективность осаждения, очевидно, можно выразить также отно­ шением сечения потока газа, из которого все частицы данного размера осаждаются на капле, к наибольшему сечению капли. Для принятых обозначений (см. рис. 6-5) эффективность осаждения равна

Н і ) ‘- <в-'>

Для частиц разных размеров эффективность осаждения, очевидно, будет различной.

При обтекании предметов разной формы (пластинок, цилиндров, сфер), смоченных жидкостью, можно выделить три режима — вязкий, переходный и потенциальный. Схема вязкого обтекания, соответст­ вующего ламинарному потоку набегания газа на предмет обтекания, показана на рис. 6-5. При переходном и потенциальном обтекании поток'газа вдали от предмета движется соответственно в переходном и турбулентном режимах. На практике чаще всего наблюдается по­

135

тенциальное обтекание, при котором осаждение частиц происходит не только на передней лобовой поверхности обтекания, но и на задней, кормовой ее стороне. В случае, когда скорость капель больше скоро­ сти газо-пылевого потока, механизм осаждения частиц на каплях ана­ логичен рассмотренному.

Эффективность инерционного осаждения

Установлено, что эффективность осаждения за счет инерционных сил является функцией критерия инерционного осаждения К или про­

осаждения от критерия К для случая потенциального обтекания сфе­ рического тела показана на рис. 6-6 (сплошная линия). Пунктиром

Формулы (6-2) — (6-4) показывают, что эффективность инерцион­ ного осаждения возрастает с увеличением относительной скорости газа и капель, квадрата диаметра частиц, их плотности и обратно про­ порциональна вязкости газа и характерному линейному размеру об­ текаемого предмета. Как видно из рис. 6-6, при К — 80 -ь- 100 газ может быть полностью очищен от взвешенных частиц данного размера.

При обтекании цилиндра справедлива формула

где величины т и п при осаждении на передней, лобовой стороне щт

136