Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Подставляя найденное значение в (IV.60), находим S*= 1.7.
217
Из уравнения (IV.59) N0[uiC=l,86- IO-3; это значение может быть получено также прямой подстановкой в уравнение (IV.61). Таким образом, N0IC= =0,000104 м/с. Если C=IO8 частиц в 1 м3, то /V0=I,04-IO5 м_2-с-1.
7. АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ НЕСФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ
В то время как маленькие капли и частицы дыма, образующиеся в процессе конденсации паров, стремятся принять сферическую форму, частицы, образующиеся в процессе кристаллизации и дробления, обычно имеют другую форму. Поэтому уравнения, приведенные в предыдущих разделах для сферических частиц, должны быть модифицированы в случае их использования для несферических частиц. Более того, при расчетах следует учитывать не только форму частиц, но и их ориентацию и возможное ее изменение во время переноса частиц.
Поскольку расчеты газоочистительной установки связаны с аэродинамическим поведением частиц, наиболее полезные данные о размерах частиц могут быть получены для областей потока, с которыми обычно сталкиваются при работе установки, методами, основанными на аэродинамике, например седиментация или воздушная классификация. Размер частиц выражают через диаметр сферы с такими же параметрами аэродинамического сопротивления, как и у изучаемой частицы, и имеющий ту же плотность. Это так называемый диаметр лобового сопротивления, и он может быть заменен диаметром сферы в уравнениях аэродинамического сопротивления сферических частиц, приводившихся в предыдущих разделах.
Если диаметр лобового сопротивления неизвестен для области потока, требуемой для расчетов, или если размеры частиц не были определены каким-либо другим методом, например основанным на геометрии частиц (рассеивание, микроскопическое измерение размеров), то расчет сопротивления потоку становится затруднительным. Для его осуществления необходимо детальное изучение поведения несферических частиц в потоке.
Ориентация частиц зависит от области потока. Для области вязкого течения теоретически предсказано [288], что. частицы с тремя взаимно-перпендикулярными плоскостями симметрии будут сохранять свою первоначальную ориентацию, тогда как частицы с двумя плоскостями симметрии будут ориентироваться таким образом, чтобы линия пересечения плоскостей совпадала с направлением потока. В соответствии с этими предсказаниями было отмечено, что изометрические частицы (кубы, тетраэдры, октаэдры) и некоторые неизометрические частицы (цилиндры, параллелепипеды) сохраняют свою первоначальную ориентацию [359, 461], в то время как круглые диски {736] и треугольные пластины [904] ориентируются по предпочтительному направлению. Было также отмечено, что споры Bacilli subtilis, представляющие собой удлиненные сфероиды длиной 1,38 мкм и диаметром 0,74 мкм, стремятся дви-
218
гаться так, чтобы их главная ось совпала с направлением движения [318].
За областью вязкого течения (Re>0,05) наблюдается стремление частиц ориентироваться по предпочтительному направлению, при котором наибольшая (Проекция площади перпендикулярна направлению движения. Предпочтительная ориентация была строго установлена для кубов и тетраэдров при Re=IO, а для частиц других форм — при Re=20.
При значениях Re=70—300 возникает неустойчивая ориентация частиц: одни из них качаются из стороны в сторону, другие — вращаются, третьи движутся по спирали (стержни вращаются вокруг своей оси, кубы и диски испытывают боковое скольжение; тетраэдры движутся по спирали) [348].
Часто отмечается боковое скольжение и колебания частиц в виде дисков, что напоминает движение падающих листьев.
Наряду с ориентацией частиц, в уравнении аэродинамического сопротивления для сферических частиц необходимо ввести еще два коэффициента, если эти уравнения используются для несферических частиц. Это эквивалентный диаметру сферы линейный размер и поправочный коэффициент площади поверхности частицы, необходимый для уточнения поверхностного члена в уравнении (IV.2).
Введенный выше диаметр лобового сопротивления включает оба эти коэффициента и зависит от аэродинамического поведения частиц. В том случае, когда аэродинамическое сопротивление необходимо определить на основе геометрии частиц, каждый из этих коэффициентов должен оцениваться отдельно. Эквивалентный диаметр определяют в единицах площади поверхности, либо ее объема или проекции поверхности, тогда как члены уравнения, содержащие поправку на площадь, являются безразмерными величинами, называемыми коэффициентами формы. Наиболее употребительные из них были введены Уоделлом [894]: это сферичность vF, являющаяся превосходным коррелирующим коэффициентом для несферических частиц, и окружность X-
Ниже приведены определения эквивалентных диаметров и коэффициентов формы:
Поверхностный диаметр ds . Диаметр сферы с такой же внешней
поверхностью, что и поверхность частицы
Объемный диаметр dv ¦ . ¦ . Диаметр сферы того же объема, что
и частица
Диаметр по площади d* . . Диаметр круга с такой же пло-
щадью, что и проекция площади частицы
