- •Основные обозначения
- •Введение
- •1. Очистка газов от пыли в центробежных циклонных аппаратах
- •1.1. Достоинства циклонных аппаратов и их классификация
- •1.2. Условия работы циклонов
- •1.3. Эффективность улавливания
- •1 − Корпус, 2 – подложка, 3 – сопло, 4 – фильтр
- •1.4. Пример расчета и подбора стандартного батарейного циклона
- •1.4.1. Исходные данные для расчета
- •1.4.2. Расчет батарейного циклона
- •2. Очистка газов в фильтрах
- •2.1. Основные механизмы улавливания твердых частиц при фильтрации газа
- •2.1.2. Эффект касания или зацепления
- •2.1.3.Инерционное осаждение
- •2.2. Классификация тканевых рукавных фильтров
- •2.3. Аэродинамическое сопротивление тканевых фильтров
- •Основные свойства фильтровальных тканей
- •Основные свойства текстильных волокон, применяемых для фильтровальных тканей
- •2.4. Пример расчета стандартного рукавного фильтра
- •2.4.1.Исходные данные для расчета
- •2.4.2. Расчет рукавного фильтра
- •3. Очистка газов в электрофильтре
- •3.1. Принцип действия электрофильтров
- •3.2. Классификация электрофильтров
- •3.3. Эффективность очистки газа в электрофильтре
- •3.4. Пример расчета электрофильтра
- •3.4.1. Исходные данные для расчета
- •3.4.2. Расчет электрофильтра
- •Библиографический список
2. Очистка газов в фильтрах
2.1. Основные механизмы улавливания твердых частиц при фильтрации газа
В основе работы пористых фильтров всех видов лежит процесс фильтрации газов через пористую перегородку, когда твердые частицы задерживаются, а газ полностью проходит сквозь нее.
В настоящем пособии наиболее подробно рассмотрены рукавные фильтры, получившие широкое распространение в промышленности.
Основные механизмы, действующие при фильтрации газа через пористые перегородки на твердые частицы, следующие. Частицы осаждаются на поверхности или в объеме пористых сред за счет: Броуновской диффузии, эффекта касания или зацепления, инерционных, электростатических и гравитационных сил.
2.1.1. Броуновская диффузия – тепловое движение частиц, вызванное их столкновением с молекулами газа – этот механизм является преобладающим, если размеры частиц менее 0,5 мкм.
Броуновская диффузия характеризуется коэффициентом диффузии D. При справедливости закона Стокса, когда размер частиц больше среднего пути пробега молекул , коэффициент диффузии можно рассчитать по уравнению:
, (25)
где kБ – постоянная Больцмана, равная 1,3810-23 Дж/К;
T – температура газа, K;
Cк – поправка Кенингема-Милликена учитывает повышение подвижности частиц, размер которых сравним со средней длиной пробега газовых молекул l;
г – вязкость газа, Пас.
Поправку Cк можно рассчитать по уравнению
, (26) где l рассчитывают по уравнению
, (27)
где Mг – масса 1 кмоль газа, кг/кмоль;
Rг – универсальная газовая постоянная, равная
8314 Дж/кмольК.
Для воздуха при t = 20 C и нормальном атмосферном давлении l = 6,510-8 м.
Далее приведены значения поправки Кенингема-Милликена для воздуха при нормальных условиях.
Таблица 6
dm, мкм |
0,003 |
0,01 |
0,03 |
0,1 |
0,3 |
1,0 |
Cк |
90,0 |
24,5 |
7,9 |
2,9 |
1,57 |
1,16 |
Закон Стокса применим при ламинарном движении частиц в газе Reг 2.
Эффективность диффузионного осаждения ηД может быть представлена в виде эмпирической зависимости
, (28)
где A – эмпирический коэффициент, определяемый экспериментально.
Для расчета эффективности диффузионного осаждения на цилиндрических волокнах при их обтекании газом предложено критериальное уравнение:
, (29)
, (30)
. (31)
Эффективность осаждения за счет Броуновской диффузии необходимо учитывать при фильтрации газа с мелкими частицами через ультратонкие волокна. В рукавных фильтрах доля частиц, оседающих за счет диффузионного осаждения, ничтожно мала. Учитывая, что диаметры частиц, поступающих на фильтрацию в рукавные фильтры, находятся в диапазоне 1–10 мкм, то эффективностью осаждения их за счет гравитационных сил также можно пренебречь.