Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Брок и Хайди [134] и Зебель [961] рассматривали влияние различных сил, включая электрические, магнитные и центробежные, а также неоднородное состояние окружающего газа, т. е. градиенты температуры и давления и разрывы поля. К сожалению, их результаты невозможно использовать непосредственно для конкретных расчетов, но первые из этих исследователей подчеркивают, что направленное движение аэрозолей, обусловленное такими неравновесными факторами, может значительно влиять на скорость коагуляции даже для частиц маленьких размеров.
Скорость агломерации частиц может быть увеличена путем перемешивания газа для обеспечения турбулентности, при которой возрастает число соударений. Для сферических частиц диаметром
d, находящихся в среде с ламинарным течением и при градиенте скорости, перпендикулярном к линиям тока, dyjdx, скорость агломерации равна
Показано, что при обдувке аэрозольного облака с помощью вентилятора потери скорости обусловлены комбинированным эффектом броуновской коагуляции и потерями на лопастях и на кожухе вентилятора [298]
где ? — константа потерь, индексы кип относятся к членам, означающим коагуляцию и потери.
2. УВЕЛИЧЕНИЕ СКОРОСТИ АГЛОМЕРАЦИИ ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ
(XI.9)
519
Экспериментально показано, что значение у. изменяется с тече- I ниєм времени приблизительно на 50%. тогда как значение ? ли- I нейно растет во времени. Предполагают, что перемешивание мож- 1 но использовать в качестве метода агломерации аэрозоля, тогда I эти величины необходимо найти экспериментально. 1
Конечно, в общем случае увеличение скорости перемешивания ] ведет не только к увеличению турбулентности; при этом появляют- ] ся новые поверхности, на которых могут оседать частицы аэрозо- J ля. Поскольку эти частицы аэрозоля удаляются из газа при любом J контакте с лопастями вентилятора, то при увеличении скорости его I вращения будет достигнута большая скорость удаления частиц. J Подобные рассуждения справедливы и в том случае, когда га- j зовый поток пропускают через уплотненный слой насадочного » материала с извилистыми проходами; при этом турбулентность] ") газового потока возрастает и создаются новые поверхности осаж- -?
Возможно, наиболее эффективный метод быстрой агломерации1 3 частиц или капель в более крупные агрегированные единицы, ко- f торые затем можно осаждать в обычных пылеулавливающих уста- ; новках (например в циклонах), заключается в пропускании І пылевого облака или тумана через колонну, в которой газ подвер- Jl гается воздействию стоячих звуковых волн. Когда через облако, I помещенное в узкую трубку, пропускают звуковые волны низкой I интенсивности, вначале дым появляется в виде колец, поскольку J частицы начинают мигрировать к точкам пучности волны. Затем J флокуляция становится заметной и в дыме можно различить гра-і нулы. Хлопья увеличиваются и либо оседают на стенках, либо со- < бираются в антинодальных плоскостях, образуя слоистые структу- *11 ры, напоминающие отчасти столбики пыли, образующиеся в пучно- SI стях волн в классической трубке Кундта [720]. Наиболее обшир-Jl ный обзор работ по теории агломерации с помощью звуковых волн и практическому применению метода опубликован Медниковым <1
Механизм акустической флокуляции до конца не выяснен, но , можно ,предположить, что он сочетает следующие три фактора [119]: совместное колебание частиц и газа, так называемая орто-. • кинетическая коагуляция [114]; давление звукового излучения [438] и гидродинамические силы притяжения и отталкивания между соседними частицами.
Ортокинетическая коагуляция. При пропускании стоячих звуковых волн через газ, содержащий облако пыли, частицы в зави-' симости от. их размера и частоты колебаний могут колебаться вме- . сте с газом, если частота звуковых колебаний невелика, и буду1’*' отставать, если частота увеличивается. При очень высоких часто-
дения при продувке газа через эти проходы.
3. УСКОРЕНИЕ АГЛОМЕРАЦИИ С ПОМОЩЬЮ ЗВУКОВЫХ ВОЛН
[567].
тах крупные частицы будут оставаться практически неподвижными, тогда как более мелкие будут колебаться. Кениг ?460] вывел \равнение, определяющее степень участия сферической частицы в колебаниях газа
где Ur и U4 — скорость амплитуды соответственно газа и частицы; и = ‘/з(1+2рч/рг); *=2/(<гуц-г/ргя); рч и рг — плотность соответственно частицы и аза; т — период, колебаний.
Это уравнение нельзя решить простыми методами, поэтому Брандт, Фрейнд и Хидеман [114] предложили более простое уравнение, которое, как было показано {721], приводит практически к тем же результатам. В этой теории исследователи не учитывают выталкивающую силу, действующую на частицу со стороны газа, и предполагают, что относительное движение частицы через газовый поток подчиняется закону Стокса. Последнее предположение справедливо п.ри значениях чисел Рейнольдса менее 0,2 (!с. 199сл.). Ниже приведены скорости частиц в воздухе, для которых применяется эта теория:
Поскольку скорость элемента воздуха в пучности волны составляет около 2,5 м/с при частоте 10 кГц, то предположение о выполнении закона Стокса справедливо для частиц размерами менее 3 мкм для этой и более низких частот. При более высоких частотах предположение справедливо для частиц меньших размеров.
