- •Scan Pirat
- •Глава IV. Перемещение и сжатие газов (компрессорные машины)
- •Общие сведения . . .
- •Сравнение и области применения компрессорных машин различных
- •Глава V. Разделение неоднородных систем 176
- •Общие сведения 186
- •Общие сведения . 227
- •Глава VI. Перемешивание в жидких средах 246
- •Общие сведения 246
- •Глава VII. Основы теплопередачи в химической аппаратуре 260
- •Общие сведения 260
- •Глава VIII. Нагревание, охлаждение и конденсация 310
- •Общие сведения . 310
- •Нагревание газообразными высокотемпературными теплоносителями
- •Общие сведения . 347
- •Общие сведения 382
- •Общие сведения 434
- •Глава XV. Сушка . . .Ч 583
- •Глава XVI. Кристаллизация 632
- •Глава XVII. Искусственное охлаждение 646
- •Циклы, основанные на сочетании дросселирования и расширения газа
- •Глава XVIII. Измельчение твердых материалов 679
- •Общие сведения 679
- •Крупное дробление 684
- •Тонкое измельчение n 693
- •Глава XIX. Классификация и сортировка материалов 703
- •Глава XX. Смешение твердых материалов 711
- •2. Возникновение и развитие науки о процессах и аппаратах
- •Возникновение и развитие науки о процессах и аппаратах
- •3. Классификация основных процессов
- •4. Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •Основные определения
- •Некоторые физические свойства жидкостей
- •2. Некоторые физические свойства жидкостей
- •Некоторые физические свойства жидкостей
- •Некоторые физические свойства жидкостей
- •Дифференциальные уравнения равновесия Эйлера
- •Основное уравнение гидростатики
- •Основное уравнение гидростатики
- •Основные характеристики движения жидкостей
- •Основные характеристики движения жидкостей
- •6. Основные характеристики движения жидкостей
- •6. Основные характеристики движения жидкостей
- •6. Основные характеристики движения жидкостей
- •6. Основные характеристики движения жидкостей
- •48 Гл. II. Основы гидравлики. Общие вопросы прикладной гидравлика
- •Уравнение неразрывности (сплошности) потока
- •8. Дифференциальные уравнения движения Эйлера
- •9. Дифференциальные уравнения движения Навье—Стокса
- •9., Дифференциальные уравнения движения Навье—Стокса
- •10. Уравнение Бернулли
- •10. Уравнение Бернулли
- •Некоторые практические приложения уравнения Бернулли
- •11. Некоторые практические-приложения уравнения Бернулли
- •12« Основы теории подобия и анализа размерностей.
- •12. Основы теории подобая а анализа размерностей. Принципы моделирования 71
- •12. Основы теории подобия и анализа размерностей. Принципы моделирования п
- •Гидродинамическое подобие
- •13. Гидродинамическое подобие
- •13. Гидродинамическое подобия
- •13. Гидродинамическое подобие
- •Гидравлические сопротивления в трубопроводах
- •14. Гидравлические сопротивления в трубопроводах
- •14. Гидравлические сопротивления в трубопроводах
- •Течение неньютоновских жидкостей
- •Закономерности движения неньютоновских жидкостей имеют ряд особенностей. - Для обычных, или ньютоновских, жидкостей зависимость между напряжением сдвига т
- •Неньютоновские жидкости можно разделить на три большие группы. К первой группе относятся так называемые вязкие, или стационарные, не- ньютоновские жидкости. Для этих
- •Времени. По виду данной функции (кривой тече- нии) различают следующие разновидности жид- костей этой группы.
- •Называемый пластическо
- •Зависимость (11,105) изображается на рис. 11-26 линией 2
- •15. Течение неньютоновских жидкостей
- •Ростях сдвига; в результате величины и х становятся пропорциональными друг другу
- •Расчет диаметра трубопроводов
- •17. Движение тел в жидкостях
- •Движение тел в жидкостях
- •17. Движение тел в жидкостях
- •18. Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои 101
- •Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои
- •18. Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои 103
- •Для полидисперсных зернистых слоев расчетный диаметр (1 вычисляют из соотношения
- •18. Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои 105
- •19. Гидродинамика кипящих (псевдоожиженных) зернистых слоев 107
- •19. Гидродинамика кипящих (псевдоожиженных) зернистых слоев 109
- •20. Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •20. Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •20. Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •Структура потоков и распределение времени пребывания жидкости в аппаратах
- •Глава III
- •Перемещение жидкостей (насосы)
- •Общие сведения
- •Основные параметры насосов
- •3. Напор насоса. Высота всасывания
- •Центробежные насосы
- •4. Центробежные насосы
- •4. Центробежные насосы
- •4. Центробежные насосы
- •4. Центробежные насосы
- •Поршневые насосы
- •5. Поршневые насосы
- •5. Поршневые насосы
- •Специальные типы поршневых и центробежных насосов
- •Насосы других типов
- •7. Насосы других типов
- •7. Насосы других типов
- •Сравнение и области применения насосов различных типов
- •8. Сравнение и области применения насосов различных типов
- •Глава IV
- •Перемещение и сжатие газов (компрессорные машины)
- •Общие сведения
- •2. Термодинамические основы процесса сжатия газов
- •2.. Термодинамические основы процесса сжатия газов
- •2. Термодинамические основы процесса сжатия газов
- •3. Поршневые компрессоры
- •Поршневые компрессоры
- •3. Поршневые компрессоры
- •3. Поршневые компрессоры
- •3. Поршневые компрессоры
- •4. Ротационные компрессоры и газодувки
- •Ротационные компрессоры и газодувки
- •6. Осевые вентиляторы и компрессоры
- •Осевые вентиляторы и компрессоры
- •Винтовые компрессоры
- •Вакуум-насосы
- •8. Вакуум-насосы
- •Глава V
- •1. Неоднородные системы и методы их разделения
- •Материальный баланс процесса разделения
- •Скорость стесненного осаждения (отстаивания)
- •3. Скорость стесненного осаждения (отстаивания)
- •4. Коагуляция частиц дисперсной фазы
- •Коагуляция частиц дисперсной фазы
- •Отстойники
- •5. Отстойники
- •5. Отстойники
- •Общие сведения
- •6. Общие сведения
- •6. Общие сведения
- •Уравнения фильтрования
- •8. Фильтровальные перегородки
- •Фильтровальные перегородки
- •Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтре*
- •9. Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •10. Расчет фильтров
- •9. Устройство фильтров
- •Основные положения
- •12. Центробежная сила и фактор разделения
- •Центробежная сила и фактор разделения
- •Процессы в отстойных центрифугах
- •Процессы в фильтрующих центрифугах
- •Устройство центрифуг
- •16. Расчет центрифуг
- •16. Расчет центрифуг
- •17. Общие сведения
- •17. Общие сведения
- •18. Гравитационная очистка газов
- •2 Камера; 2 — горизонтальные перегородки (полки)! 3 — отражательная перегородка; 4 *- дверцы.
- •Очистка газов под действием инерционных и центробежных сил
- •20. Очистка газов фильтрованием
- •Очистка газов фильтрованием
- •Мокрая очистка газов
- •21. Мокрая очистка газов
- •Электрическая очистка газов
- •22. Электрическая очистка газов
- •22. Электрическая очистка газов
- •23. Коагуляция и укрупнение частиц, отделяемых при газоочистке
- •Коагуляция и укрупнение частиц, отделяемых при газоочистке
- •24. Сравнительные характеристики и выбор газоочистительной аппаратуры 245
- •Глава VI
- •2. Механическое перемешивание
- •2. Механическое перемешивание
- •2. Механическое перемешивание
- •3. Механические перемешивающие устройства
- •3. Механические перемешивающие устройства
- •Пневматическое перемешивание
- •5. Перемешивание в трубопроводах
- •Перемешивание в трубопроводах
- •6. Перемешивание с помощью сопел и насосов
- •2. Тепловые балансы
- •Тепловые балансы
- •Основное уравнение теплопередачи
- •4. Температурное поле и температурный градиент
- •Температурное поле и температурный градиент
- •Передача тепла теплопроводностью
- •5. Передача тепла теплопроводностью
- •5. Передача тепла теплопроводностью
- •Тепловое излучение
- •6. Тепловое излучение
- •6. Тепловое излучение
- •7. Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен)
- •Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен)
- •7. Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен) 277
- •7. Передача тепла конвекцией (конвективный теплообмен) 279
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •Опытные данные по теплоотдаче
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •8. Опытные данные по теплоотдаче
- •10. Сложная теплоотдача
- •Численные значения коэффициентов теплоотдачи
- •Сложная теплоотдача
- •Теплопередача
- •11. Теплопередача
- •11. Теплопередача
- •11. Теплопередача
- •12., Нестационарный теплообмен
- •12. Нестационарный теплообмен
- •Дгср _ ——-f - j_t -
- •12. Нестационарный теплообмен
- •Глава VIII нагревание, охлаждение и конденсация
- •Общие сведения
- •Нагревание водяным паром
- •Центробежный насос.
- •4. Нагревание топочными газами
- •Нагревание горячей водой
- •Нагревание топочными газами
- •1 Сопло горелки; 2 —- огнеупорная пористая панель; 3 — радиантная часть (змеевик); 4 — конвективная часть (змеевик); 5 — перегреватель; 6 и- дымовая труба.
- •Нагревание высокотемпературными теплоносителями
- •I печь со змеевиком; 2 — теплоиспользующнй аппарат; 3 подъемный трубопровод; 4 — опускной трубопровод; 5 — циркуляционный насос.
- •Нагревание электрическим током
- •Охлаждение до обыкновенных температур
- •Охлаждение до низких температур
- •Конденсация паров
- •Трубчатые теплообменники
- •Змеевиковые теплообменники
- •Пластинчатые теплообменники
- •Оребренные теплообменники
- •16. Теплообменные устройства реакционных аппаратов
- •Конденсаторы смешения
- •Расчет теплообменных аппаратов
- •Расчет конденсаторов паров
- •Глава IX
- •Общие сведения
- •Однокорпусные выпарные установки
- •2. Однокорпусные выпарные установки
- •3. Многокорпусные выпарные установки
- •Многокорпусные выпарные установки
- •3. Многокорпусные выпарные установки
- •Устройство выпарных аппаратов
- •Расчет многокорпусных выпарных аппаратов
- •Общие сведения
- •1. Общие сведения
- •Равновесие при массопередаче
- •Скорость массопередачи
- •3. Скорость массопередачи
- •Движущая сила процессов массопередачи
- •Массопередача с твердой фазой
- •6. Массопередача с твердой фазой
- •Глава XI
- •Равновесие при абсорбции
- •Материальный и тепловой балансы процесса
- •Скорость процесса
- •Устройство абсорбционных аппаратов
- •— Щели.
- •Расчет абсорберов
- •7. Десорбция
- •8. Схемы абсорбционных установок
- •Глава XII
- •Характеристики двухфазных систем жидкость—пар
- •4. Ректификация
- •4. Ректификация
- •Специальные виды перегонки
- •Глава XIII
- •Общие сведения
- •2. Равновесие в системах жидкость—жидкость
- •2. Равновесие в системах жидкость—жидкость
- •2. Равновесие в системах жидкость—жидкость
- •2. Равновесие в системах жидкость—жидкость
- •3. Методы экстракции
- •3. Методы экстракции
- •3. Методы экстракции
- •1/ 2, 8, .... П — ступени.
- •3. Методы экстракции
- •3. Методы экстракции
- •3. Методы экстракции
- •4. Устройство экстракционных аппаратов
- •Ступенчатые экстракторы
- •4. Устройство экстракционных аппаратов
- •4. Устройство экстракционных аппаратов
- •1Л. XIII. Экстракция
- •4. Устройство экстракционных аппаратов
- •5. Расчет экстракционных аппаратов
- •5. Расчет экстракционных аппаратов
- •7. Равновесие и скорость процессов экстракции и растворения
- •Рис, хііі-27. Схема извлечения растворенного вещества из пористого тела и профиль концентраций.
- •Способы экстракции и растворения
- •8. Способы экстракции и растворения
- •Рнс. Хііі-29. Схема противоточной промывки осадка (шлама) на барабанных вакуум-фильтрах:
- •Устройство экстракционных аппаратов
- •9. Устройство экстракционных аппаратов
- •9. Устройство экстракционных аппаратов
- •Расчет экстракционных аппаратов
- •Глава XIV
- •Общие сведения
- •2. Характеристики адсорбентов и их виды
- •Равновесий при адсорбции
- •3. Равновесие при адсорбции
- •Скорость адсорбции
- •4. Скорость адсорбции
- •4. Скорость адсорбции
- •Десорбция
- •5. Десорбция
- •6. Устройство адсорберов и схемы адсорбционных установок
- •6. Устройство адсорберов и схемы адсорбционных установок
- •Расчет адсорберов
- •7. Расчет адсорберов
- •Ионообменные процессы
- •Глава XV
- •Основные параметры влажного газа
- •Равновесие при сушке
- •Материальный и тепловой балансы сушки
- •Определение расходов воздуха и тепла на сушку
- •Варианты процесса сушки
- •Скорость сушки
- •8. Скорость сушки
- •Dwc cftuiP
- •Устройство суЬшлок
- •Конвективные сушилки с неподвижным или движущимся плотным слоем материала
- •Конвективные сушилки с перемешиванием слоя материала
- •Конвективные сушилки со взвешенным слоем материала
- •1 Верхняя камера; 2 — нижняя камера; 3 — раз» рыхлитель.
- •I камера сушилки; 2 — полые плиты.
- •Глава XVI
- •1, Общие сведения
- •Равновесие при кристаллизации
- •Влияние условий кристаллизации на свойства кристаллов
- •Способы кристаллизации
- •Устройство кристаллизаторов
- •I __ труба аппарата; 2 — термоизоляционный кожух; 3 — вентилятор; 4 — труба
- •7. Расчеты кристаллизаторов Материальный баланс кристаллизации
- •Глава XVII искусственное охлаждение
- •Общие сведения
- •Термодинамические основы получения холода
- •Другие методы получения низких температур
- •Компрессионные паровые холодильные машины
- •Абсорбционные холодильные машины
- •Пароводяные эжекторные холодильные машины
- •Циклы с дросселированием газа
- •Циклы с тепловым насосом
- •Сравнение основных циклов глубокого охлаждения
- •Методы разделения газов
- •Механические процессы
- •Глава XVIII измельчение твердых материалов
- •Общие сведения
- •Физико-механические основы измельчения.
- •Щековые дробилки
- •Конусные дробилки
- •Валковые дробилки
- •Ударно-центробежные дробилки
- •Барабанные мельницы
- •Кольцевые мельницы
- •8 Сепаратор Материал
- •Мельницы для сверхтонкого измельчения
- •Глава XIX
- •Классификация и сортировка материалов
- •Грохочение
- •Гидравлическая классификация и воздушная сепарация
- •Глава XX
- •328 Расчет 343
- •Основные процессы и аппараты химической технологии
— выходной патрубок.
Рис. \М8. Схема скруббера Вентури:
1 — конфузор; 2 — горловина; 3 ~ отверстия для ввода жидкости; 4 — диффузор; 5 — циклонный сепаратор; 6 — отстойник; 7 — насос.
Степень
очистки газа от пыли в полых скрубберах
достигает 60—75%, а в насадочных 75—85%;
при этом гидравлическое сопротивление
составляет соответственно 150—200
н/м2
(15—20 мм
вод. ст.)
и 200—300 н/м1
(20—30
мм
вод. ст.).
Центробежные
скрубберы. Процесс
мокрой очистки может быть интенсифицирован
при проведении его в поле центробежных
сил. Такую очистку проводят в циклонах
(см. стр. 229), стенки которых смачиваются
непрерывно стекающей пленкой
жидкости, или в центробежных скрубберах.
В
центробежном скруббере (рис. У-47)
конструкции Всесоюзного теплотехнического
института (ВТИ) им. Ф. Э. Дзержинского
запыленный газ поступает в цилиндрический
корпус 1
через входной патрубок 2,
расположенный тангенциально, и
приобретает вращательное движение.
Стенки корпуса орошаются через сопло
3
водой, которая тонкой пленкой стекает
по его внутренней поверхности. Взвешенные
в поднимающемся по винтовой линии
потоке газа частицы пыли под действием
центробежной силы отбрасываются к
стенкам скруббера, смачиваются водяной
пленкой и уносятся с водой через
коническое днище 4.
Очищенный и одновременно охлажденный
газ удаляется через выходной патрубок
5.
В
центробежных скрубберах достигается
более высокая степень очистки, чем в
полых или насадочных скрубберах. Она
превышает 95% для
?38
Гл.
V.
Разделение
неоднородных систем
Скрубберы
Вентури.
Барботажные
(пенные) пылеуловители.
Физические
основы процесса.
Рис.
У-49. Барботажный (пенный) пылеуловитель:
1
— камера; 2
— тарелка; Ь
— штуцер для подачи воды; 4
— патруоок для ввода запыленного газа;
5 — порог; ь
—
сливной штуцер.частиц
пыли размером 5—30 мкм
и составляет 85—90% для частиц разме-
ром
2—5 мкм.
Эти пылеуловители отличаются простотой
устройства и низ-
ким гидравлическим
сопротивлением.Для
тонкой очистки газов от высокодисперсной
пыли
применяют струйные турбулентные
газопромыватели — скрубберы
Вентури
(рис. \М8).
Запыленный газ через конфузор 1
трубы Вентури (см.
стр. 60) попадает в
горловину 2,
где его скорость достигает 60—150
м/сек.
Через
отверстия 3
под избыточным давлением 30—100 кн/м2
(0,3—1 ат)
в
горловину вводится жидкость, которая,
сталкиваясь с газовым потоком,
распыляется
на мелкие капли (диаметром —10 мкм).
При соударениях
с частицами пыли
капли, поглощая их, укрупняются. Эти
капли вместес
газом проходят через диффузор 4,
где скорость
потока снижается до
20—2э
м/сек,
и попадают в цик-
лонный сепаратор
5.
В циклоне скорость газожид-
костной
смеси уменьшается до 4—Ь м/сек,
капли под
действием центробежной
силы отделяются от газа и
вместе со
шламом удаляются в отстойник 6.
В по-
следнем вода отделяется от
шлама и вновь подается
насосом 7 в
скруббер.В
скруббере Вентури эффективно
улавтиваются
весьма тонкие частицы,
например, продукты возгон-
ки (средний
диаметр частиц 1—2
мкм)
или туман,
образующийся в производстве
серной кислоты (раз-
меры частиц
0,2—1,1 мкм).
При этом возможно
удалить из газа
до 99% загрязнений. Скруббер Вен-
тури
прост по устройству (не имеет движущихся
ча-
стей), но его гидравлическое
сопротивление относи-
тельно велико—
1500—7500 н/м1
(150—750 мм
вод.
ст.)
и более.Для
очистки сильно зйпылен- ных газов,
например технологических, выхлопных
и дымовых, вентиляционного воздуха
содового производства и др., используют
барботажные пылеуловители. В этих
аппаратах жидкость, взаимодействующая
с газом, приводится в состояние подвижной
пены, что обеспечивает большую поверхность
контакта между жидкостью и газом и
соответственно высокую степень очистки
газа от пыли.Барботажный
пылеуловитель (рис. \М9) представляет
собой камеру 1
круглого
или прямоугольного сечения, внутри
которой находится перфорированная
тарелка 2.
Вода или другая промывная жидкость
через штуцер 3
поступает
на тарелку, а загрязненный газ подается
в аппарат через патрубок 4.
Проходя через отверстия тарелки 2,
газ барботирует сквозь жидкость и
превращает всю ее в слой подвижной
пены. В слое пены пыль поглощается
жидкостью, основная часть которой
(—80%) удаляется вместе с пеной через
регулируемый порог 5.
Оставшаяся часть жидкости (—20%) сливается
через отверстия в тарелке и улавливает
в подтарелочном пространстве более
крупные частицы. Образующаяся при этом
суспензия удаляется через сливной
штуцер 6.В
таких аппаратах применяют также
несколько перфорированных тарелок,
причем число их зависит от требуемой
степени очистки газа.Степень
улавливания пыли в барботажных аппартах
часто превышает 95—99% при относительно
низких капитальных затратах и
эксплуатационных расходах.
Электрическая очистка газов
Электрическая
очистка основана на ионизации молекул
газа электрическим разрядом. Если газ
поместить в электрическое поле,
образованное двумя электродами, к
которым под
239
©
©
Рис.
У-50. Расположение электродов для создания
неоднородного электрического поля.
Рис.
У-51. Принципиальная схема установки
для электрической очистки газов:
1
— регулятор напряжения; 2
— повыситель- ный трансформатор, 3
— высоковольтный выпрямитель; 4
— коронирующий электрод; 5
— осадительный электрод; 6
— электрофильтр.
22. Электрическая очистка газов
веден
постоянный электрическии ток высокого
напряжения, то молекулы (атомы) газа
ионизируются, т. е. расщепляются на
положительно заряженные ионы и
электроны, которые начинают перемещаться
по направлению силовых линий.
Направление вектора скорости заряженных
частиц будет определяться их знаком,
а скорость движения и, следовательно,
кинетическая энергия— напряженностью
электрического поля. При повышении
разности потенциалов между электродами
(напряженности электрического поля)
до нескольких десятков тысяч вольт
кинетическая энергия ионов и электронов
возрастает настолько, что они при своем
движении, сталкиваясь с нейтральными
молекулами газа, будут расщеплять их
на положительные ионы и свободные
электроны. Вновь образовавшиеся заряды
при своем движении также ионизируют
газ. В результате образование ионов
происходит лавинообразно и газ полностью
ионизируется. Такая
ионизация
называется ударной.При
полной ионизации газа между электродами
возникают условия для электрического
разряда- С дальнейшим увеличением
напряженности электрического поля
возможен проскок искр, а затем
электрический пробой и короткое
замыкание электродов. Чтобы избежать
этого, создают неоднородное
электрическое поле путем устройства
электродов в виде проволоки, натянутой
по оси трубы (рис. \г-50,
а),
или проволоки, натянутой между
параллельными пластинами (рис. У-50, б).
Густота силовых линий и, следовательно,
напряженность поля в этих условиях
наиболее высока у провода и постепенно
убывает по мере приближения к трубе
или пластине. Напряженность поля
непосредственно у трубы (пластины)
является недостаточной для искрообразования
и электрического пробоя.При
напряженности поля, достаточной для
полной ионизации, между электродами
возникает коронный разряд, сопровождающийся
голубоватофиолетовым свечением,
образованием «короны» вокруг каждого
провода и характерным потрескиванием.
Электрод, вокруг которого образуется
«корона», носит название коронирующего
электрода, а другой, противоположно
заряженный электрод, выполненный в
виде трубы или пластины — осадительного
электрода. Коронирующие электроды
присоединяются к отрицательному полюсу
источника тока, а осадительные — к
положительному. При этом можно
использовать более высокое напряжение
без появления искрового разряда между
электродами.При
возникновении «короны» образуются
ионы обоих знаков и свободные
электроны. Под действием электрического
поля положительные ионы движутся к
коронирующему электроду и нейтрализуются
на нем, а отрицательные ионы и свободные
электроны перемещаются к осадительному
электроду. Соприкасаясь со встречными
пылинками и капельками,
240
Гл.
V. Разделение
неоднородных систем
находящимися
в газе, они сообщают последним свой
заряд и увлекают их к осадительному
электроду. В результате частицы пыли
или тумана оседают на этом электроде.
Основная масса взвешенных в газе частиц
пыли или тумана приобретает отрицательный
заряд вследствие того, что более
подвижные отрицательные ионы и электроны
проделывают более длинный путь из
области «короны» к осадительному
электроду, чем положительные ионы.
Соответственно больше вероятность их
столкновения со взвешенными в газе
частицами. Лишь небольшая часть частиц
пыли или тумана, которые столкнулись
с положительно заряженными ионами в
области «короны», оседают на коронирующем
электроде. Отрицательно заряженные
ионы, частицы пыли или тумана, попадая
на осадительный электрод, отдают ему
свои заряды, а затем удаляются с
электрода.Степень
очистки газа в электрофильтре в
значительной степени зависит от
проводимости пыли. Если частицы хорошо
проводят ток, а силы адгезии (сцепления)
невелики, то заряд отдается мгновенно,
а сама частица получает заряд электрода.
Возникает кулоновая сила отталкивания,
и частица вновь может попасть в газовый
поток. Это приводит к увеличению
уноса пыли из электрофильтра и понижению
степени очистки. Если пыль плохо проводит
ток, то она прижимается силой поля к
электроду и образует на нем плотный
слой отрицательно заряженных частиц,
который отталкивает приближающиеся
частицы того же знака, т. е. противодействует
основному электрическому полю. Напряжение
в порах слоя осевшей пыли может превысить
критическое и вызывать коронирование
газа у осадительного электрода —
«обратную корону». Это явление значительно
снижает эффективность очистки газа.Для
исключения вредного влияния пыли,
осевшей на электродах, ее удаляют
периодическим встряхиванием электродов
или увеличивают проводимость пыли
путем увлажнения газа перед входом в
электрофильтр водой, не допуская,
однако, снижения температуры газа ниже
его точки росы.При
очистке газов с высокой концентрацией
твердых частиц большая часть ионов
осаждается на последних и количество
переносимых зарядов существенно
уменьшается, а следовательно, снижается
сила потребляемого тока, так как
скорость взвешенных частиц (0,3—0,6
м/сек)
значительно меньше скорости ионов
(60—-100 м/сек).
При падении силы потребляемого тока
до нуля степень очистки газа резко
ухудшается — происходит полное
«запирание короны». В этом случае для
борьбы со снижением силы тока уменьшают
концентрацию взвешенных частиц в газе
(устанавливая перед электрофильтрами
дополнительную газоочистительную
аппаратуру) или снижают скорость
поступающего газа, уменьшая нагрузку
электрофильтра.Частицы
жидкости обладают относительно невысоким
удельным электрическим сопротивлением
и обычно хорошо смачивают поверхность
электрода. Поэтому они быстро отдают
электроду свой заряд и стекают по его
поверхности.Электрофильтры
работают только на постоянном
токе, так как при переменном токе
заряженные частицы, испытав ряд
импульсов, направляющих их то в одну,
то в другую сторону, могут быть вынесены
из аппарата ранее, чем они успевают
достичь поверхности осадительного
электрода.Устройство
электрофильтров. Установка для
электрической очистки газов включает
обычно электрофильтр и преобразовательную
подстанцию с соответствующей аппаратурой.
Для питания установки выпрямленным
гоком высокого напряжения используют
электрические агрегаты (рис. У-51),
состоящие из регулятора напряжения 1,
трансформатора 2,
повышающего напряжение переменного
тока с 380/220 в
до 100 кв,
и высоковольтного зыпрямителя 3.
После выпрямителей ток подводится к
электродам 4
и 5 электрофильтра
6.
Корпус электрофильтра обычно имеет
прямоугольную
241
Трубчатый
электрофильтр
22. Электрическая очистка газов
или
цилиндрическую форму и изготовляется
из материалов, стойких к химическому
и механическому воздействиям очищаемой
среды (сталь, кирпич, железобетон и
др.).Коронирующие
электроды представляют собой проволоки
круглого или звездообразного сечения
или элементы с иголками, а осадительные
электроды — пластины специального
профиля либо трубы круглого или
шестиугольного сечения. Осадительные
электроды выполняют из стали и других
металлов, а также графита и пластмасс.
Эти электроды присоединяют к
положительному полюсу выпрямителя и
заземляют, а коронирующие изолируют
и соединяют с отрицательным полюсом.
Напряженность электрического поля
изменяется регулятором напряжения
питания.Электрофильтры
бывают вертикальные и горизонтальные.
Их часто изготовляют из нескольких
секций, что дает возможность отключать
одну из них для' осмотра или ремонта,
не останавливая всего электрофильтра.
В некоторых случаях для повышения
степени очистки газа секции электрофильтров
располагают последовательно по ходу
газа и снабжают самостоятельным
электрическим питанием. Таким образом,
электрические поля создаются в каждой
секции. В зависимости от числа
электрических полей эти электрофильтры
называют двупольными
или многопольными.Электрофильтры
делятся на с у х и е, в которых улавливается
сухая пыль, т. е. очистка газов происходит
при температуре выше точки росы, и
мокрые
— для удаления пыли, увлажненной в
результате конденсации паров влаги
из очищаемого газа, а также для осаждения
капель и тумана.Конструкции
сухих и мокрых электрофильтров
разнообразны. Институтом
«Гипрогазоочистка» разработаны
конструкции сухих электрофильтров
для очистки дымовых газов (с температурой
не более 250 °С) и для очистки кислых
газов (с температурой не более 425 °С),
мокрые электрофильтры для неагрессивных
и химически агрессивных холодных и
горячих газов. При очистке агрессивных
газов корпус электрофильтра футеруют
изнутри кислотоупорными материалами
(кислотоупорным кирпичом), а крышки
аппарата защищают листовым свинцом
либо изготовляют из ферросилида или
фаолита. Коронирующие и осадительные
электроды выполняют из свинца,
освинцованной стали или ферросилида.Для
очистки промышленных газов в химической
промышленности применяют однозонные
электрофильтры, в которых процессы
ионизации газа и осаждения частиц
пыли происходят в одном и том же
электрическом поле. Для тонкой
очистки вентиляционного воздуха
используют двухзонные
электрофильтры, в которых эти процессы
протекают в отдельных зонах аппарата.В
зависимости от формы осадительных
электродов различают электрофильтры
трубчатые и•пластинчатые.
(рис. У-52) представляет собой камеру 1,
в которой расположены осадительные
электроды 2,
выполненные из труб диаметром 150—300
мм
и длиной 3—4 м.
По оси труб натянуты коронирующие
электроды 3
из проволоки диаметром 1,5—2
мм, которые
подвешены к раме 4,
опирающейся на изоляторы 5.
Для предотвращения колебаний все
электроды соединены снизу рамой 6.
Загрязненный газ через газоход 7
попадает под решетку 8
и равномерно распределяется по
трубам. Пройдя электрическое поле, газ
очищается и выходит через газоход 9.
Взвешенные частицы осаждаются на
внутренней поверхности труб и
периодически удаляются.В
пластинчатом
электрофильтре
(рис. У-53) между параллельными поверхностями
осадительных электродов 2
подвешены коронирующие электроды 3
из нихромовой (или фехралевой) проволоки.
Сверху коронирующие электроды подвешены
к раме 4,
а снизу соединены рамой 6.
Очищаемый газ по газоходу 7 подается
под распределительную
242
Гл.
V. Разделение неоднородных систем
Рис.
У:52. Схема трубчатого электро- Рис. У-53.
Схема пластинчатого фильтра: электрофильтра:
/
— камера; 2
— осадительный электрод; 3
— коронирующий электрод; 4
— рама; 5
— изолятор: 6
— рама; 7
— входной газоход; 8
— распределительная решетка; 9
— выходной газоход.
}
— камера; 2
— осадительный электрод; 3
— коронирующий электрод; 4
— рама; 6
— изолятор; 6
— рама; 7
— входной газоход; 8
— распределительная решетка; 9
— выходной газоход.
Степень
очистки газа в
электрофильтрах.
Степень очистки Т1э
может
быть выражена общим уравнением:
Х1
где
х1
и х2
— содержание взвешенных частиц в газе
соответственно на входе в электрофильтр
и выходе из него, кг/м3',
ш
— скорость движения заряженных частиц
к поверхности электрода, м/сек;
/ — удельная поверхность осаждения,
выражаемая отношением площади
осадительных электродов к объемному
расходу очищаемого газа, м
/(м31сек).решетку
8,
поднимается вверх между параллельными
листами осадительных электродов и
очищенный удаляется через выходной
газоход 9.
Частицы пыли или тумана отделяются
в электрическом поле от газа и оседают
на поверхности осадительных электродов.В
сухих электрофильтрах пыль удаляется
периодически при помощи различных
ударных механизмов встряхивания
электродов: молоткового, магнитно-импульсного
и пр. В мокрых электрофильтрах осевшие
частицы удаляются периодической или
непрерывной промывкой внутренней
поверхности осадительных электродов
водой, распыляемой брызгалами илифорсунками.
В некоторых случаях промывная жидкость
свободно стекает по внутренней
поверхности электродов в виде пленки,
на которую оседают взвешенные частицы.В
пластинчатых электрофильтрах легче,
чем в трубчатых, удаляется осевшая на
электродах пыль и меньше расходуется
энергии на единицу длины проводов. Они
более компактны, требуют меньшего
расхода металла и отличаются простотой
монтажа. Вместе с тем трубчатые
электрофильтры позволяют получить
большую напряженность электрического
поля и соответственно допускают большие
скорости газа, т. е. более производительны.
В них лучше отделяется трудноулавливаемая
пыль из газов умеренной влажности.
Степень очистки достигает 99%, а иногда
99,9%.Т)э
= 1 - = 1 — е-^ (У.92)
243
Для
трубчатых электрофильтров
ГУ
для
пластинчатых электрофильтров
/-і
где
I
— длина трубы или пластины, м\
г
— радиус трубы осадительного электрода,
м\
к
— расстояние между осадительным и
коронирующим электродами, м;
V
— скорость гага в электрофильтре,
м!сек.
Для
точного определения степени очистки
при заданном содержании взвешенных
частиц до и после очистки (*, и х2)
для выбранной конструкции коронирующих
И
осадитеЛ1
-
ных электродов необходимо правильно
выбрать скорость ш
заряженных частиц. Теоретически ее
расчет мало надежен, поэтому а>
определяют опытным путем.
Рис.
У-54. Установка для предварительной
акустической коагуляции частиц при
газоочистке:
—
сепарационная
камера:23. Коагуляция и укрупнение частиц, отделяемых при газоочистке
Коагуляция и укрупнение частиц, отделяемых при газоочистке
Степень
очистки газов в аппаратах различных
типов может быть по-
вышена и процесс
очистки ускорен путем предварительного
укрупнения
(коагуляции) взвешенных
частиц. Для этой цели может быто
применена
акустическая
коагуляция — воздействие на загрязненный
газ"
упругих акустических колебаний
звуковой и ультразвуковой частоты.Звуковые
и ультразвуковые колебания
вызывают
интенсивную вибрацию
мельчайших взвешенных
частиц, что
приводит к резкому увеличению
числа
их столкновений и укрупнению
(коагуля-
ции). Коагуляция частиц
происходит более интен-
сивно в поле
стоячих волн.Акустическую
коагуляцию пыли и туманов
используют
лишь перед их очисткой под дейст-
вием
сил тяжести или инерционных сил. В
каче-
стве примера на рис. V-54
показана
схема уста-
новки для акустической
коагуляции аэрозолей
в процессе
сепарации конденсата из попутных
и
природных газов при их добыче. Газ,
находящийся
под избыточным давлением
10 ООО—20 ООО кн!м2
(100—200
am),
вводится
в сепарационную камеру
1
через штуцер, в котором размещен
источник
акустической энергии —
механический вибратор,
или свисток
2.
За счет создания перепада давле-
ний
в свистке получают необходимую
акустиче-
скую мощность. Озвучивание
газа приводит к рез-кому
укрупнению капелек конденсата, которые
под действием силы тя-
жести падают
вниз и выводятся через штуцер <3.
Очищенный газ уда-
ляется через
штуцер 4.Акустическую
обработку газов проводят при уровне
звука не менее 145—150 дб
и частоте колебаний 2—50 кгц.Аппараты
для акустической коагуляции взвешенных
частиц отличаются простотой и
компактностью. Они могут быть использованы
для обработки горячих газов при
температурах вплоть до 550 °С, а также
для обработки химически агрессивных
и взрывоопасных газов. Существенным
недостатком этих аппаратов являются
тяжелые условия труда обслуживающего
персонала (при работе на звуковых
частотах).Укрупнение
взвешенных в газе частиц может быть
осуществлено также посредством
конденсации на них водяных паров. Это
может быть достигнуто пересыщением
газа в результате быстрого его охлаждения