Навігація
Головна
Інерційний осадження аерозольних частокОсадження аерозольних часток в електричному поліОЧИЩЕННЯ ПОВІТРЯ ВІД аерозольних ДОМІШОКФільтрування водиФільтрування стічних водАерозольні забруднювачі повітряЧасткаВизначення попиту та частки ринкуГоріння одиночних часток металу в пальникахОбов'язкова частка у спадщині
 
Головна arrow Екологія arrow Теоретичні основи захисту навколишнього середовища
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Фільтрування аерозольних часток

Для тонкого очищення газів від частинок і краплинної рідини їх фільтрують, пропускаючи аерозоль через фільтрувальні перегородки, які допускають проходження повітря, але затримують аерозольні частинки.

У фільтр (рис. 6.9) надходить забруднене газ, частинки домішок осідають на вхідній частині волокнистої перегородки (фільтроелемента) і затримуються в зазорах між волокнами, утворюючи на поверхні перегородки шар.

Фільтрування запиленого потоку через шар пористого матеріалу - складний процес, що включає дію ситового ефекту, інерційного зіткнення, броунівський дифузії, торкання (зачеплення), дії гравітаційних і електричних сил.

Процес фільтрування в найбільш поширених волокнистих фільтрах можна уявити, як рух частинок поблизу ізольованого циліндра (з волокнистого матеріалу), розташованого поперек потоку (рис. 6.10). Впливом сусідніх волокон нехтують.

Ρіс. 6.9. Схема фільтра:

1 - шар домішок; 2 - корпус; 3 - фільтроелемент

Рис. 6.10. Схема руху частинок аерозолю при обтіканні одиночного волокна:

l - механізм торкання; 2 - інерційний механізм; 3 - дифузійний механізм; 4 - електростатичний механізм

Проходячи через фільтруючу перегородку, потік газу розділяється на тонкі безперервно роз'єднувати і змикаються цівки. Частинки, володіючи інерцією, прагнуть переміщатися прямолінійно, стикаються з волокнами, зернами і утримуються ними. Вважають, що потік має безвіхревое рух, а частки - сферичну форму, частинки при зіткненні з циліндричними волокнами на їх поверхні затримуються силами міжмолекулярної взаємодії. Відстані між циліндричними волокнами вельми значні порівняно з розмірами частинок (в 5 ... 10 разів перевищують розміри частинок).

Очищення повітря від пилу в пористих шарах відбувається в результаті одночасної дії всіх розглянутих механізмів відділення частинок. Підсумувати ефекти від дії окремих механізмів можна, так як загальний ефект хоча і більше кожного окремого доданка, але менше їх суми. Дослідження високоефективних фільтрів, виконаних з дуже тонких волокон, показали, що ефективність цих фільтрів (близька до абсолютної) знижується на частки відсотка в області частинок розміром 0,1 ... 0,3 мкм, для яких інерційний ефект вже майже невідчутний, а дифузійний ще недостатньо діючий.

Розмір часток відіграє важливе значення при зачепленні і захопленні частинок за рахунок торкання ними поверхні обтічного тіла. Якщо знехтувати інерційними ефектами і вважати, що частинка точно слід відповідно до лініями струму, то частка осідає не тільки в тому випадку, коли її траєкторія перетнеться з поверхнею тіла, а й у разі перетину лінії струму на відстані від поверхні тіла, рівному її радіусу . Таким чином, ефективність зачеплення вище нуля і тоді, коли інерційне осадження відсутня. Ефект зачеплення характеризується параметром R, який являє собою відношення діаметрів частинки d ч і обтічного тіла d т:

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

(6.38)

При потенційному обтіканні кулі, коли величина R настільки мала, що можна знехтувати інерційними ефектами, ефективність зачеплення становить

(6.39)

У цьому ж випадку для циліндра вірно співвідношення

(6.40)

В іншому граничному випадку, коли за рахунок великого значення інерційних ефектів траєкторії осідають частинок прямолінійні, маємо такі співвідношення:

для кулі

(6.41)

для циліндра

(6.42)

Таким чином, при потенційному обтіканні кулі ефективність механізму зачеплення знаходиться в межах 2R ... 3R, а при потенційному обтіканні циліндра - R..2R.

Для визначення ефективності осадження частинок за рахунок торкання при в'язкому обтіканні циліндра справедливі наступні рівняння:

(6.43)

(6.44)

де - критерій Рейнольдса для обтічного тіла.

З наведених вище рівнянь випливає, що ефект зачеплення стає значним при осадженні частинок на сферах з малим діаметром. Крім того, вони показують, що осадження частинок за рахунок ефекту зачеплення не залежить від швидкості газів, але в значній мірі визначається режимом течії газового потоку.

Може бути визначена ефективність осадження при броунівському русі і під дією електричних сил як частина обший ефективності.

Ефективність осадження частинок одиночними волокнами при броунівському русі (температура потоку нижче 100 ° С) може бути визначена за наближеною формулою

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

(6.45)

де v c - швидкість газового потоку, м / с; d ч - діаметр частинок пилу, мкм; d в - діаметр волокна, м.

Потрібно врахувати, що на шляху руху запиленого потоку розташоване зазвичай кілька рядів волокон, що, природно, значно підвищує загальну ефективність осадження.

Електростатичний механізм захоплення пилинок проявляється, коли волокна несуть заряди або поляризовані зовнішнім електричним полем.

У міру осадження частинок на фільтрувальні матеріали зменшується розмір пор і утворюється шар пилу з порами значно меншими, ніж у незапиленном фільтрувальні матеріали. Власне робочим шаром при фільтрації є саме фільтрувальний матеріал з обложеними на ньому пиловими частками. Він і визначає ефективність очищення. При відкладенні пилу зростає гідравлічний опір, зменшується продуктивність фільтра. По досягненні деякого значення опору пил періодично видаляють. Цей процес називається регенерацією фільтра.

Гідравлічний опір шару осілого пилу можна визначити за формулою Козен - Кармана (Па):

(6.46)

де k з - коефіцієнт, прийнятий для пилу з діаметром часток d ч <6 мкм рівним 240; G - маса пилу, що міститься в порах фільтрувального матеріалу, віднесена до одиниці площі фільтра, кг / м 2; m п - пористість шару пилу (m п = (р ч - р н) / р ч, тут р ч - щільність часток, кг / м 3; р н - щільність насипного шару, кг / м 3); d ч - діаметр частинок пилу, м.

Дедалі більшого поширення набуває метод розрахунку уловлювання дуже дрібнодисперсних часток (d <5 мкм), розроблений для високоефективних фільтрів при швидкостях фільтрації менше 1 м / с. Метод грунтується на визначенні коефіцієнта захоплення К, "віялової" моделі фільтра, це систему решіток з паралельних волокон, повернутих на довільні кути відносно один одного.

У елементарному шарі фільтра товщиною dh, утвореного волокнами діаметром D, укладеними з однаковою щільністю упаковки а, загальна довжина волокон дорівнює. При протіканні зі швидкістю ν через цей шар аерозолю, концентрація часток в якому дорівнює N 0, кожною одиницею довжини волокна вловлюється K s DN 0 v (1 - α) часток даного розміру.

Спад частинок в потоці зі змінною концентрацією N складе - νdΝ, або

(6.47)

Враховуючи, що величина α дуже мала, після інтегрування отримаємо

Практичний інтерес представляє закономірність розподілу осаджувати пилу по товщині фільтра. Для з'ясування цієї закономірності запишемо вираз (6.47) у вигляді

де λ - постійна фільтрації.

Після інтегрування отримаємо

(6.48)

звідки випливає, що при h = λ коефіцієнт проскакування дорівнює е -1 = 0,368.

Відповідно до цього постійну фільтрації можна визначити як товщину шару фільтра, в якому затримується 63,2% всіх частинок:

(6.49)

З виразу (6.49) випливає, що чим ефективніше фільтр, тим менше його постійна фільтрації. Найбільш ефективне уловлювання відбувається в перших за течією повітря шарах фільтра. Це положення добре підтверджується експериментальними дослідженнями. Теорія фільтрації відноситься головним чином до області максимального проскока частинок, припускаючи повне уловлювання частинок за межами цієї області, що справедливо для високоефективних фільтрів, і абсолютно не враховуючи відскоку частинок від волокон, який має місце вже при порівняно невеликих швидкостях зіткнення.

Фільтри загального призначення, найбільш широко застосовуються в системах вентиляції, розраховують головним чином на основі дослідних даних, однак наближену оцінку їх ефективності можна отримати за допомогою приводяться теоретичних залежностей.

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

Cхожі теми

Інерційний осадження аерозольних часток
Осадження аерозольних часток в електричному полі
ОЧИЩЕННЯ ПОВІТРЯ ВІД аерозольних ДОМІШОК
Фільтрування води
Фільтрування стічних вод
Аерозольні забруднювачі повітря
Частка
Визначення попиту та частки ринку
Горіння одиночних часток металу в пальниках
Обов'язкова частка у спадщині
 
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