Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
улавливания:
J — Вонг и Джонстон; 2 — Чек; 3 —Томас и Иодер.
Рис. VII-9. Комбинированная эффективность улавливания по экспериментальным данным.
тальных данных. Это было найдено путем построения графика зависимости rjncAPe от APe1^Re1'* в логарифмическом масштабе и в сочетании с данными Джонстона и Янга [950], Чена [156]1, и Томаса и Иодера [857] (рис. VII-8). Экспериментальные результаты в приблизительном выражении имеют вид:
т]ОСЯРе = б^Ре^зЯе1/« -J- Stf3Pe ReV2 (VI1.51)
В более удобной форме это комбинированное уравнение можно записать
f\DC = 6Sc“2bRe-1b -J- ZRXR&li (VI1.52)
Фридлендер и Пассери [275] перестроили график в соответствии с уравнением (VII.52) (рис. VII-9) и показали его блестящее соответствие известным экспериментальным данным. Позже Фрид-¦ляндер [278]! предположил, что одновременное улавливание путем диффузии и перехвата может быть представлено уравнением одной функции:
TtocflPe = / {У? [2(2_%етП <VH -53>
Для предельного значения R—>-0, что соответствует улавливанию частиц за счет броуновской диффузии, уравнение (VI 1.53) переходит в (VII.33). Для улавливания крупных частиц, когда доминирует перехват, Pe—>-оо и уравнение переходит в уравнение
317
Стечкина и Фукс [286] решили уравнения конвекции и диффузии в пограничном слое и нашли, что их численные результаты соответствуют следующему выражению:
1,24 RiI з
TJoc = tId + tJc + ~ In-RejiTi'Ре*/«' (УП'54>
где r\D определяют по уравнению (VII.16), а г]с — по уравнению (VII.42).
В более поздней работе Билленга [78] сравнил уравнение (VII.51) с экспериментальными результатами, полученными как на твердых частицах, так и на каплях жидкости (рис. VII-10) [379, 669, 816, 856, 857]. Он нашел, что эффективность улавливания капель жидкости соответствует результатам по уравнению Фрвдлавдсра— Пассери (VII. 15), тогда как твердые частицы улавливались с гораздо большей эффективностью, чем предсказано уравнением. Причины этого расхождения неизвестны, но они могут быть связаны со способом образования аэрозолей, возмож* ностью возникновения некоторого электростатического заряда в случае твердых частиц или эффектом аккумуляции частиц [78]г
Хазеиклевер [342] также нашел, что уравнение Фіридладдера — Пассери дает хорошее совпадение с наблюдаемой им экспериментально эффективностью улавливания капель масла диаметром 0,01—0,5 мкм и самопроизвольно возникающих аэрозолей синтетических (полимерных) волокон диаметром 1 мкм.
Вайтби [923], однако, находит, что уравнение Торгесона (VII.43) лучше соответствует эффективности улавливания на одном волокне, установленной им.
Другие расчеты, основанные на применении дифференци-}: альных уравнений конвекционной диффузии для процессов осаж-| дения, дали сходные результаты [667] и не будут здесь приво^ диться.
Если частицы с уменьшающимися размерами и движущиеся с. постоянной скоростью приближаются к пылеуловителю, то эффективность улавливания путем инерционного столкновения и пере-, хвата уменьшается с размером частиц, тогда как улавливание пу-’. тем диффузии улучшается. Таким образом, при определенных ус-; ловиях можно предсказать размер частиц, для которых эффектив^ ность улавливания будет минимальной. Такие минимальны^ значения были указаны в теории фильтрации Лэнгмюра [489]!, Дэви [207], Стайрманда [801] и Фридландера [275], они легко могут быть найдены при дифференцировании уравнения (VII.51)i вторая производная которого имеет положительное значений [425].
Стайрманд [801], используя упрощенную модель, предсказал» что минимальная эффективность улавливания будет осуществлен на для частиц диаметром 0,9 мкм (плотность 2000 кг/м3), улавлИ} ваемых на волокнах диаметром 10 мкм из газового потока, дв**
318
а о,г о,н о,є о,8 w i,z
aii ит
Рис. VII-11. Теоретические [207J и Экспериментальные размеры частиц с минимальной эффективностью улав-
ливания:
I — Хазенклевер; 2— Томас и Иодер; пунктирная линия — экспериментальная кривая; сплошная линия — теоретическая
кривая (Дэвн).
Рис. VII-10. Сравнение экспериментальных и расчетных (кривая) данных по уравнению (VII.51) для улавливания путем диффузии и перехвата:
I — Хэнфри и Годен 1379], твердые частицы; 2 — Рамскилл и Андерсон [669], жидкость; 3 — Штерн и др. (816], твердые частицы; 4 — Томас и Лаппн >[866], твердые частицы н жидкость; 5 — Томас и Иодер [857І, жидкость.
жущегося со скоростью 30 м/с. Подобные идеи были использованы Ландтом [488]; Дэви предложил ряд минимумов для некоторых скоростей потока (см. рис. VII-11).
Существование минимальных размеров частиц было подтверждено многими исследователями на примере радиоактивных частиц известных размеров [343, 816, 856, 857], однако выяснилось, что минимальная эффективность достигается при гораздо меньших размерах частиц, чем предсказано Стейрмандом. Экспериментальные данные также приведены на рис. VII-11.
6. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЗАХВАТА
Хотя влияние температуры на эффективность инерционного столкновения, перехвата или диффузии специально не изучали, однако его можно предсказать с помощью члена уравнения, зависящего от температуры в уравнении (VII.10), от эффективности перехвата в уравнении (VII. 16) и от коэффициента диффузии и эффективности диффузионного улавливания в уравнениях (VII.25) и (VII.41). Результаты расчетов с использованием названных уравнений приведены на рис. VII-12 [834]'.
