Навігація
Головна
Відцентрове осадження частинок аерозолівОсновні закономірності руху і осадження частинок аерозолівГравітаційні і ентропійні моделі прогнозування пересуваньАерозоліОсновні властивості аерозолівВідцентрове осадження домішок із стічних водІнерційний осадження аерозольних частокПоділ кола на рівні частиниОсадження аерозольних часток в електричному поліІМЕННІ ЧАСТИНИ МОВИ
 
Головна arrow Екологія arrow Теоретичні основи захисту навколишнього середовища
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Гравітаційне осадження частинок аерозолів

Робота гравітаційних пиловловлюючих пристроїв заснована на законах гравітаційного осадження, тобто осадження пилових частинок під дією сили тяжіння. Явища осадження мають місце також в апаратах, дія яких заснована на використанні інших сил.

Розглянемо прямолінійний рівномірний рух частинки, що підкоряється закону Ньютона. Можливі конвективні струми не враховуються. При русі частинка зустрічає опір середовища, яке може бути визначено

(6.17)

де ζ ч - аеродинамічний Коефіцієнт опору частинки; S ч - проекція поперечного перерізу частинки на напрямок її руху (площа миделевого перетину), м 2; w ч - швидкість частинки, м / с; р з - щільність середовища, кг / м 3.

Коефіцієнт опору частинки ζ ч залежить від числа Рейнольдса Re ч. Для кульової частинки

(6.18)

тут d ч - діаметр частинки, м; μ з - динамічна в'язкість повітря (газу), Па · с.

Графік, що виражає залежність ζ ч від Re ч (рис. 6.3.), Складається з трьох частин. При 5 · 10 дві <Re ч <5 · 105 опір характеризується в області розвитий турбулентності законом Ньютона. На цій ділянці коефіцієнт опору ζ ч автомоделей щодо числа Рейнольдса (ζ ч = 0,44). При Re ч <1 сила опору визначається законом Стокса. Залежність ζ ч від Re ч виражається прямим ділянкою в логарифмічних координатах.

Рис. 6.3. Залежність коефіцієнта лобового опору кульовий частинки ζ, від критерію Re ч:

l - область дії закону Стокса; 2 - стандартна крива; 3 - область дії формули Ньютона

Згідно з експериментальними даними, коефіцієнти опору для кульової пилової частки мають значення, наведені в табл. 6.1.

Таблиця 6.1. Залежність коефіцієнта опору від режиму руху

ч <2

2 <Rе ч <500

500 <Rе ч <150000

ζ ч = 24 / Re

ζ ч = 18,5 / Re 04

ζ ч = 0,44

Прийнявши значення ζ ч = 24 / Re ч для випадку ламінарного руху в області Re ч <2, підставимо його значення в формулу Ньютона (6.17):

(6.19)

і отримаємо

(6.20)

Ця формула виражає закон Стокса: сила опору, випробовувана твердим кульовим тілом при повільному русі в необмеженої в'язкому середовищі, прямо пропорційна швидкості поступального руху, діаметру тіла і в'язкості середовища.

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Якщо розглядається рух нешарообразной частинки, в розрахункових формулах значення ζ ч множать на динамічний коефіцієнт форми χ, замість d ч вводять еквівалентний діаметр:

(6.21)

де d е - еквівалентний діаметр частинки, рівний діаметру кулі, обсяг якого дорівнює обсягу даної частинки, м.

Значення χ для частинок різної форми: кульовий - 1; округленої з нерівною поверхнею - 2,4; довгастої - 3; пластинчастої - 5; для змішаних тіл - 2,9.

У русі частинки, осаджують під дією сили тяжіння в нерухомому середовищі, можна розрізнити три стадії: початковий момент падіння; рух зі збільшенням швидкості до того моменту, поки сили опору і сили тяжіння не уравновесятся; рівномірний рух з постійною швидкістю. Перші дві стадії мають малу тривалість.

В області дії закону Стокса швидкість осадження кульовий частинки дорівнює

(6.22)

де ρ ч - щільність частинки, кг / м 3; g = 9,81 м / с 2 - прискорення вільного падіння; - час релаксації частинки, с.

Щільністю повітря (газу) нехтуємо.

Якщо швидкість повітря дорівнює швидкості осадження і спрямована проти неї, то швидкість осадження частинки пилу в повітрі дорівнює нулю.

Швидкість повітря в висхідному потоці, при якій частка нерухома (або здійснює коливальні рухи), називається швидкістю витання. Таким чином, постійна швидкість осадження частинки пилу в нерухомому повітрі дорівнює швидкості її витання.

Поняття "швидкість вітання" важливо для систем і пристроїв, в яких відбувається переміщення газоподібного середовища зі зваженими в ній частками (пневмотранспорт, аспірація, пиловловлювачі, що працюють в основному на принципі гравітації).

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Седиментація якнайповніше виявляється в спочиваючої середовищі і в ламінарних потоках. Проста модель осадження частинок в осадительной камері (рис. 6.4) виходить на основі припущення про фронтальному характер перебігу газу через камеру і рівномірному розташуванні частинок в газі.

З рівняння руху пилової частки, що знаходилася в спокої в момент часу t = 0, а потім повільно осідає зі швидкістю w під дією сили тяжіння (0 <Re << 1),

(6.23)

Швидкість осадження частинки складе:

де w s - постійна швидкість вітання, рівна

Рис. 6.4. Схема осадження частинок в камері:

1 - очищена зона; 2 - гранична траєкторія

Як правило, час перебування t частинки в каналі значно більше часу її релаксації τ. Внаслідок цього величиною е -t / τ можна знехтувати і прийняти швидкість осадження нерівній швидкості витання w s. Осадження частинок під дією власної ваги відбувається дуже повільно (w = gτ).

У ламінарному потоці складові швидкості течії в будь-якій його точці можуть бути виражені через функцію струму ψ:

Якщо прийняти, що швидкість w L руху частки в напрямку потоку дорівнює швидкості потоку v L, то складові швидкості частинки можна виразити наступними рівняннями:

У результаті одержимо диференціальне рівняння траєкторії часток w s dL = - dψ. Інтегруючи по довжині каналу L, отримаємо

де ψ 0 і ψ L - значення функції струму в точках, займаних часткою відповідно при вході в канал і виході з нього.

Функція струму висловлює об'єм повітря, що протікає в одиницю часу між дном каналу одиничної ширини і даною лінією (поверхнею) струму. Оскільки траєкторії осаждающихся частинок перетинають дно каналу, ψ L = 0 розмежовує траєкторії осаждающихся і неосаждающіхся частинок. Для осаждающихся частинок φ 0 = w s L. Якщо позначити загальна витрата потоку через v cp H, то ефективність седиментационного осадження частинок £, буде характеризуватися співвідношенням

Довжина каналу, необхідна для повного осадження всіх частинок зі швидкістю витання w s, становить:

Як видно з останнього виразу, ефективність осадження не залежить від характеру розподілу швидкостей.

129

Для відділення дрібних частинок більш дієвим є фактор дифузії. Чим дрібніші частинки, тим більшою мірою проявляється їх здатність до молекулярної (броунівський) дифузії у всіх випадках і до турбулентної дифузії в турбулізованим потоках аерозолів.

У процесі дифузії частки не залишаються на одній лінії струму. Здійснюючи невпорядкований рух, вони перемішуються також у напрааленіях, поперечних до лінії струму, наближаючись до кордонів потоків і до поверхні обтічних перешкод, аж до зіткнення з ними.

Для осадження частинок розміром d ч <0,2 мкм молекулярна дифузія є визначальною. Результат броунівського руху частинок розміром d ч> 1 мкм, коли коефіцієнт дифузії D <10 -7 см 2 / с, дуже малий. Молекулярна дифузія враховується в теорії високоефективних фільтрів, призначених для уловлювання дуже дрібнодисперсних пилів.

Вплив турбулентної дифузії поширюється на частинки значно більшого розміру. Дослідження показують, що частинки розміром d ч <30 мкм повністю захоплюються турбулентними пульсаціями. Повнота захоплення частинок турбулентними пульсаціями залежить від їх маси або інерції. Таким чином, навіть в дифузійному осадженні сили інерції відіграють важливу роль, а в більшості випадків практики знепилювання вентиляційного повітря сили інерції є визначальним фактором.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Cхожі теми

Відцентрове осадження частинок аерозолів
Основні закономірності руху і осадження частинок аерозолів
Гравітаційні і ентропійні моделі прогнозування пересувань
Аерозолі
Основні властивості аерозолів
Відцентрове осадження домішок із стічних вод
Інерційний осадження аерозольних часток
Поділ кола на рівні частини
Осадження аерозольних часток в електричному полі
ІМЕННІ ЧАСТИНИ МОВИ
 
Дисципліни
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук