- •И. П. Аистов
- •Защита атмосферы
- •От промышленных выбросов
- •Учебное пособие
- •Введение
- •Глава 1. Классификация промышленных выбросов
- •1.1. Классификация выбросов по составу
- •1.2. Летучие промышленные выбросы
- •Глава 2. Характеристики и свойства аэрозолей
- •2.1. Морфология частиц (коэффициент формы)
- •Ориентировочные значения коэффициента формы частицы
- •2.2. Дисперсность аэрозолей
- •Пример фракционного состава пыли
- •2.3. Плотность частиц
- •2.4. Удельная поверхность частиц
- •2.5. Коагуляция аэрозолей
- •2.6. Адгезия и аутогезия
- •2.7. Электризация аэрозолей
- •2.8. Смачиваемость твердых частиц аэрозолей
- •2.9. Пожаро- и взрывоопасность аэрозолей
- •2.10. Вредное действие пыли на человека
- •2.11. Вредное действие пыли на оборудование
- •Глава 3. Параметры процесса очистки газа в газоочистительных аппаратах
- •3.1. Степень очистки газоочистительного аппарата
- •3.2. Фракционная степень очистки газоочистительного аппарата
- •3.3. Гидравлическое сопротивление пылеуловителей
- •Глава 4. Физические основы очистки газов
- •4.3. Достоинства и недостатки «мокрых» методов очистки газов
- •4.4. Основные механизмы осаждения частиц
- •4.5. Закон Стокса
- •4.6. Гравитационное осаждение частиц. Скорость витания частиц
- •4.7. Центробежное осаждение частиц
- •4.8. Инерционное осаждение частиц
- •А) сферическое или цилиндрическое препятствие б) плоское препятствие
- •4.9. Осаждение частиц при зацеплении
- •4.10. Поправка Кенингема-Милликена. Броуновское движение частиц
- •4.11. Осаждение частиц под действием электрического поля
- •4.12. Осаждение пылевых частиц на поверхности жидкости
- •4.13. Улавливание частиц при барботаже
- •4.14. Захват частиц каплями
- •Глава 5. Сухие механические пылеуловители
- •5.1. Пылеосадительная камера
- •5.2. Инерционные пылеуловители
- •5.3. Жалюзийные пылеуловители
- •5.4. Циклоны
- •5.4.1. Основные виды и конструкции циклонов
- •Циклоны типа цн
- •Групповой циклон из 6-ти элементов: 1 – коллектор грязного газа; 2 – камера чистого газа; 3 – бункер; 4 – люк; 5 – циклон левый; 6 – циклон правый Групповые циклоны
- •Батарейные циклоны
- •5.4.2. Принцип действия и устройство циклонов
- •5.4.3. Теоретические основы расчета циклонов
- •Глава 6. Мокрые пылеуловители
- •6.1. Абсорбция
- •6.2. Полые газопромыватели
- •6.3. Центробежный скруббер типа цвп
- •6.4. Форсуночный скруббер
- •6.5. Барботажно-пенные пылеуловители
- •6.6. Струйный пылеуловитель типа пвмс
- •6.7. Скруббер Вентури
- •6.8. Противопоточные насадочные башни
- •6.9. Определение эффективности очистки газов в мокрых пылеуловителях
- •6.9.1. Фракционный метод
- •6.9.2. Энергетический метод расчета эффективности улавливания пыли мокрыми пылеуловителями
- •Глава 7. Основные методы и аппараты очистки газовых выбросов от химических соединений и примесей
- •7.1. Адсорбция
- •7.2. Термическая нейтрализация
- •7.3. Биохимические методы
- •Библиографический список
- •Параметры β и χ для некоторых аэрозолей
- •Содержание
- •Глава 5. Сухие механические пылеуловители 50
- •Глава 6. Мокрые пылеуловители 63
- •Глава 7. Основные методы и аппараты очистки
- •7.1. Адсорбция 76
4.5. Закон Стокса
Твердые частицы аэрозоля постоянно движутся относительно среды и друг друга. В зависимости от размеров частиц, которые составляют этот полидисперсный аэрозоль, меняются законы, определяющие сопротивление движению этих частиц. Например, движение микронных (dэ > 1 мкм) и субмикронных (dэ < 1 мкм) частиц не нарушает распределения скоростей молекул воздуха (газа среды) и не создает в нем никаких течений. В этом случае сопротивление движению обусловливается только тем, что движущаяся частица подвергается спереди большему числу столкновения, чем сзади. Соответственно этому сила сопротивления движению частиц пропорциональна скорости частиц и площади поперечного сечения. В этом случае для частиц размером около 1 мкм и более наиболее характерно аэродинамическое сопротивление среды, которое можно выразить формулой
,(4.1)
где ξч – коэффициент аэродинамического сопротивления частицы;
Sч – площадь сечения частицы, перпендикулярного направлению движения (м2);
vч – скорость движения частицы (м/с);
ρг – плотность газа, в среде которого движутся частицы (кг/м3).
Принимая форму частицы в виде шара: , гдеdч – эквивалентный диаметр частицы (м), формулу (4.1) можно переписать в виде
. (4.2)
Коэффициент аэродинамического сопротивления частицы ξч зависит от безразмерного критерия Рейнольдса для частицы, который может быть записан в виде
, (4.3)
где μг – динамическая вязкость газов (для воздуха μг = 1,82 . 10-5 Па ∙ с).
Для достаточно малых и постоянных скоростей движения частиц размером более 1 мкм (dч > 1 мкм) справедливо условие
0 < Re < 1, (4.4)
для которого коэффициент аэродинамического сопротивления ξч равен
ξч = 24/Re. (4.5)
В этом случае сила сопротивления среды Fсопр движению частицы, определяемая по формуле (4.2), подчиняется закону Стокса:
Fсопр = Fс = FStk = 3 . г . dч . vч . (4.6)
Закон Стокса широко используется также для исследования движения аэрозольных частиц с большими числами Рейнольдса, поскольку этот закон может быть распространен и на те частицы, которые наиболее эффективно сепарируются из потока под действием различных сил. Это обусловливает широкое применение закона Стокса в вопросах очистки газа (воздуха) от аэрозольных частиц (пыли).
Формула Стокса (4.6), для определения сопротивления среды Fс, получена в предположении, что силы инерции объема газа, вытесненного частицей, пренебрежимо малы. В случае учета этих сил инерции используют формулу Озеена:
,
которая справедлива при Re < 5.
При исследовании движения частиц с заведомо большими числами Рейнольдса (Re = 1…3000) используют формулу Клячко:
.
Для очень больших значений числа Рейнольдса сопротивление определяется формулой Ньютона:
,
что соответствует значению ξч = 0,44.