Навігація
Головна
Гравітаційне осадження частинок аерозолівОсновні закономірності руху і осадження частинок аерозолівВідцентрове осадження домішок із стічних водАерозоліОсновні властивості аерозолівІнерційний осадження аерозольних частокПоділ кола на рівні частиниОсадження аерозольних часток в електричному поліВідцентрові тенденції в китайській світ-імперіїІМЕННІ ЧАСТИНИ МОВИ
 
Головна arrow Екологія arrow Теоретичні основи захисту навколишнього середовища
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Відцентрове осадження частинок аерозолів

Інерція пилових частинок, зважених в повітряних потоках, проявляється при будь-яких змінах швидкості потоку. У техніці знепилювання широко використовується інерційна сепарація, яка відбувається при порівняно плавному, але тривалому викривленні потоків.

Рух частинки в криволінійному потоці при відсутності зовнішніх впливів описується рівнянням:

(6.26)

Мається наближене рішення рівняння (6.26), при цьому рух частинки розглядалося в рухливій системі координат. Швидкість частинки приймалася рівною w = v + w c, а її прискорення визначалося згідно теоремі Коріоліса.

Рівняння (6.26) при цьому може бути представлено у вигляді

(6.27)

Кожен з членів лівій частині цього рівняння являє собою компонент сили mdw / dt, з якою частка діє на повітряний потік, що прагне викривити її траєкторію і змінити її швидкість.

Другий член рівняння (6.27) являє собою відцентрову силу. При дослідженнях інерційної сепарації пилу, наприклад в циклонних пиловловлювачах, часто враховується тільки ця складова сили інерції, і рівняння руху записується у формі (6.24).

Перший член рівняння (6.27) пов'язаний з прискоренням сепарационного руху і може бути дорівнює нулю тільки при швидкості w c = const, що, як правило, неможливо. Напрямок сили, представленої цим членом, залежить від початкових умов входу частинки в викривлену частина потоку. Приймемо, що при викривленні потоку швидкості його окремих верств змінюються відповідно до закону площ - швидкість периферійних шарів зменшується, а швидкість центральних шарів збільшується. У початковій точці М (див. Рис. 6.2) швидкість потоку дорівнює його початкової швидкості v 0. Можна вважати, що перебудова потоку відбувається миттєво, в той час як швидкість пилових частинок, рівна до цього швидкості потоку (w 0 = v 0), змінюється порівняно повільніше. У силу цього в початковий момент часу t = 0 можна прийняти w c = v 0 - v (R 0).

Відповідно до зазначеного, в правій частині потоку, представленого на рис. 6.2, швидкість w c спрямована до його периферії. Легко переконатися, що вектор mdw c / dt спрямований у ту ж сторону, що і вектор відцентрової сили, хоча не завжди повністю збігається з ним. Зліва від точки М ця сила звернена до центру потоку.

Вектор, представлений третім членом рівняння (6.27), завжди збігається за напрямком зі швидкістю ν; він являє собою реакцію частинки, що переходить у все більш уповільнені шари, на гальмівний вплив середовища.

Четвертий член рівняння являє собою силу Коріоліса. У розглянутому випадку вона спрямована також до периферії потоку.

У нерухомій системі координат Тоді рівняння (6.26) в проекціях на осі координат має вигляд

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

(6.28)

Для можливості розрахунку рівняння (6.28) перетворюються в систему рівнянь першого порядку:

Початкові умови мають вигляд

t = 0; x 0 = R 0; у 0 = 0; u 0 = 0; q 0 = v 0.

Для кожного інтервалу часу Δt визначалися координати частинки x (t), y (t), швидкості dx / dt і dy / dt і кут φ.

Як видно з рис. 6.7, траєкторії часток являють собою спіралі з послідовно убутними приростами полярного радіуса, тобто асимптотично наближаються до кола дуже великого радіусу. В області ν <v 0 (див. Рис. 6.2) траєкторії часток викривлені менше, ніж в області v> v 0. Як і слід було очікувати, чим крупніше частинка, тим менше викривлена її траєкторія. Графік дозволяє оцінити можливості циклонічної сепарації. Частинки крупністю 20 мкм і менше, що входять в циклон на відстань більше 1/5 радіусу від його зовнішньої стінки, повинні здійснити більше двох оборотів у своєму спіральному низхідному русі, щоб досягти цієї стінки. Тим часом тривалість перебування частинки в циклоні може не задовольняти цій умові.

Рис. 6.7. Траєкторії в криволінійному потоці:

l - частинок крупністю 20 мкм; 2 - те ж, 60 мкм; 3 - те ж, 150 мкм; 4 - те ж, 60 мкм по Упрошенная розрахунком

Відцентровий метод відділення частинок аерозолів від повітря (газу) значно ефективніше гравітаційного осадження, так як виникаюча відцентрова сила у багато разів більше, ніж сила тяжіння. Відцентрова сепарація може застосовуватися по відношенню до більш дрібним часткам.

Швидкість відцентрового осадження кульовий частинки можна визначити, прирівнявши відцентрову силу F ц, що виникає при обертанні пило газового потоку, силі опору середовища за законом Стокса

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

(6.29)

де m ч - маса частинки, кг; v ω -швидкість обертання потоку навколо нерухомої осі, м / с; r - радіус обертання потоку, м.

Звідси швидкість осадження частинки у відцентровому полі з урахуванням сили опору середовища (6.2)

(6.30)

Таким чином, швидкість осадження зважених часток у відцентрових пиловловлювачах прямо пропорційна квадрату діаметра частинки.

Швидкість осадження w ч, під дією відцентрової сили більше, ніж швидкість гравітаційного осадження, в раз.

В апаратах, заснованих на використанні відцентрової сепарації, можуть застосовуватися два принципових конструктивних рішення: потік аерозолю обертається в нерухомому корпусі апарату; потік рухається в обертовому роторі. Перше рішення застосоване в циклонах (рис. 6.8), друге - в ротаційних пиловловлювачах.

У теоретичних розрахунках приймають, що частинки аерозолю, що надходять з повітряним потоком в циклон, мають сферичну форму, при вході забрудненого потоку в апарат рівномірно розподілені по перерізу. Частинки, які при переміщенні досягли стінок, осідають, хоча насправді частина цих частинок буде викинута в вихлопну трубу внаслідок турбулізації потоку і т.д. Крім того, не враховується такий фактор, як коагуляція часток, яка відбувається в циклоні.

Рис. 6.8. Схема циклону

Розглянемо сили, що діють на частинку, що рухається в кільцевому просторі між циліндричною частиною корпусу циклону і вихлопною трубою.

Відцентрова сила, що діє на частинку, може бути визначена з виразу

(6.31)

Силу опору середовища визначаємо з формули Стокса:

(6.32)

де F ц - маса кульової частинки, рівна, кг; w т - тангенціальна швидкість пилової частки, прийнята рівною швидкості газового потоку при вході в циклон, м / с; R- відстань від центру обертання газового потоку (осі циклону) до частинки, м; w p - швидкість руху частинки в радіальному напрямку, м / с; d ч - діаметр частинки, м; ρ ч - щільність матеріалу частинки, кг / м 3; μ з - динамічна в'язкість газу, Н · с / м 2.

Через кілька миттєвостей після входу запиленого потоку в циклон сили F ц і F c врівноважуються, тобто

(6.33)

і частинка рухається в радіальному напрямку з постійною швидкістю, яку можна визначити з рівності

(6.34)

З рухомих в потоці частинок найбільший шлях пройде частинка, яка при вході в циклон перебувала поблизу вихлопної труби. Її шлях дорівнює R 2 - R 1, тут R 2 - радіус циліндричної частини циклона, м; R 1 - радіус вихлопної труби циклону, м.

Час для проходження цього шляху

(6.35)

Величина R змінна, її середнє значення можна прийняти (R 2 + R 1) / 2.

Підставами у формулу (6.31) значення w p з формули (6.34), знайдемо

(6.36)

З цієї ж формули можна знайти розмір самих малих часток, які встигають пройти шлях R 2 - R 1 за час проходження циклону газовим потоком, тобто за час знаходження частинки в циклоні:

(6.37)

де n - число оборотів, які здійснює газовий потік в циклоні (зазвичай приймають 2).

У реальних умовах пилові частинки, що мають розмір більше d min, уловлюються в циклоні далеко не повністю. У той же час частина частинок, що мають розмір менше d min, осідає в циклоні. Це можна пояснити тим, що в формулах не враховується коагуляція, яка відбувається в циклоні. Крім того, частина дрібних частинок захоплюється потоком і осідає разом з більш великими частками.

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

Cхожі теми

Гравітаційне осадження частинок аерозолів
Основні закономірності руху і осадження частинок аерозолів
Відцентрове осадження домішок із стічних вод
Аерозолі
Основні властивості аерозолів
Інерційний осадження аерозольних часток
Поділ кола на рівні частини
Осадження аерозольних часток в електричному полі
Відцентрові тенденції в китайській світ-імперії
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