Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
ного скольжения на расстояние, равное одно- ^
му диаметру трубы; JJI — то же, иа расстоя- ^
~ ние более одного диаметра.
CO
кой загрузке (,когда котельная 'В
оборудована дутьевым вентиля- $
тором) и не менее 7,6 м/с — для котельных с вытяжным вентиля- §
тором. Эта скорость возрастает |.
по пару максимально до 15,2 м/с $
для котельных производительностью 2,04-IO5 кг/ч при полной нагрузке.
Для достижения такой «надкритической» скорости выброса газов из дымовой трубы и устранения возможности скольжения дыма может оказаться необходимым изменить конфигурацию выходного отверстия трубы; наиболее эффективной конфигурацией с точки зрения достижения минимальных потерь напора оказались сопла Вентури. Было предположено, что клубы дыма смогут легче входить в инверсионный слой, чем обычный «хвост», поэтому влияние ветра на клубы будет не столь значительным [262].
Эффект подъемной силы Ht зависит от атмосферных условий, и при выполнении расчетов, приведенных ниже, принимают, что атмосферные условия стабильны вплоть до больших высот и на больших расстояниях, хотя такое предположение редко находит подтверждение на практике. Когда градиент снижения температуры по высоте больше, чем при адиабатическом понижении температуры (т. е. когда температура атмосферы снижается более чем на 1 °С на каждые 100 м высоты), то горячее облако дыма, выброшенное из дымовой трубы, поднимется на большую высоту и загрязнений у поверхности земли не будет отмечаться. Однако при мягком понижении температуры (когда градиент атмосферной температуры меньше, чем 1 °С на 100 м) или в случае температурной инверсии величина Нт стремится к минимальному значению.
Подъем дымового облака может быть рассчитан разнообразными методами с различной степенью точности. Эти методы были Детально описаны Штромом [837] и Самерсом [784]. Ниже будут приведены лишь некоторые из них. Известный метод Бозенивета, Карея и Хэмитоиа [102] позволяет дать весьма осторожную оценку подъема дымового облака с помощью велич™ Hr и Н. Модификация метода Пристли [660] позволяет определить подъемную
Спорость Ветра, м/с
37
силу Нт, совпадающую с экспериментальными данными с точностью до 3%. Бозенквет, Карей и Хэлтон предложили следующие уравнения:
1) для Hv, зависящего от скорости выброса из дымовой трубы, при x>2Hv max-
,(1--?5") (1.2)
H0 — Hv max I
HTl IПЯ Y *2
4,77
V(Qv)
Pшах“= I -f-0,43U/V
(1.3)
где Hv max — максимальный подъем облака, м; х — расстояние по ветру, м; и — скорость ветра, фт/с, или м/с; v — скорость дымовых газов на выходе из трубы, фт/с, или м/с; Q — газовый поток из дымовой трубы, измеренный при температуре, при которой плотность дымовых газов равна плотности окружающей атмосферы, фт3/с, или м3/с.
2) для подъема, обусловленного подъемной силой Hт: Ht = -
IpT1
(1.4)
где gc — гравитационное ускорение, равное 9,81 м/с2; Ti — абсолютная температура, при которой плотность дымовых газов равна плотности атмосферы, К; Ta — температура дымовых газов на выходе из трубы, К;
<16>
где G — потенциальный градиент атмосферной температуры, равный 0,3°С/м.
Расчеты могут быть упрощены при замене выражения (In I2+ +2//-2) на Z в уравнении (1.4) и определении Z как функции от X из рис. 1-2, т. е.
их
X=--------==- (1.6)
3,57 '
Номографическое выражение уравнений (1.2)-(1.6), найденное Штраусом и Вудхаузом [635], дает решение со степенью точности, достаточной для практических целей.
Метод, предложенный Пристли [660], основан на предположении, что поднимающийся газ находится в турбулентном движении, вызванном самим облаком; сделаны допущения о захвате воздуха дымовым облаком, о распространении облака и о потери количества движения и тепла из-
Рис. 1-2. Подъемная сила облака дыма, как функция XvZ.
за горизонтальной диффузии, а также о подъемной силе облака. Эта самогенерируемая облаком турбулентность накладывается на турбулентность атмосферы, обусловленную ветром, и чаще всего является доминирующим фактором в начальном подъеме облака.
Показано также [660], что подъем, обусловленный подъемной силой, и подъем за счет скорости выброса не строго аддитивны, как это предполагалось ранее (стр. 36), и суммарный подъем ,меньше суммы отдельно взятых величин. Хотя теория Пристли не дает ОДНОЙ формулы ДЛЯ всех условий, ИЗ «ее могут быть получены ПОД! робные, приблизительные формулы для разнообразных условий. Так, для спокойной атмосферы подъем за счет подъемной силы описывается следующим уравнением:
где E—мощность источника тепла по отношению к окружающей атмосфере (БТЕ/с, или 1,055-103 Вт); Cv — удельная теплоемкость газа при постоянном давлении (БТЕ/фунт, 2,326 кДж/кг); ,р — плотность газа на выходе из дымовой трубы, равная 0,09 кг/м3.
Для сильной инверсии со слабым ветром (что приводит на практике к самьгм суровым атмосферным условиям) можно использовать эту же формулу, заменив значение с на 0,265 ш1*, т. е. заменив (1,55-1/*) на 0,414 w”1 ^ [661]. При скоростиветра свыше
3 м/с и понижении температуры, близком к адиабатическому, та же зависимость от ? и от скорости ветра записывается в виде
