2. Ефективність вловлювання пилу

Ступінь очищення (коефіцієнт корисної дії) виражається відношенням кількості вловленого матеріалу до кількості матеріалу, який надійшов в газоочисний апарат з газовим потоком за певний період часу.

Ефективність очищення η визначають за формулою

(1.4)

де , – масові витрати частинок пилу, що вміщуються в газах, які відповідно надходять і виходять з апарата, кг/с;

, – об’ємні витрати газів (при 0°С і 101,3 кПа), які відповідно надходять і виходять з апарата, м³/с;

, – концентрації частинок пилу в газах, які відповідно надходять в апарат і виходять з апарата, кг/м³;

– кількість вловленого пилу, кг/с.

Якщо об’єм газів в процесі очищення змінюється, наприклад, за рахунок підсмоктування, то ефективність

(1.5)

де – коефіцієнт підсмоктування.

Відомо, що ефективність очищення для частинок пилу різних розмірів неоднакова. Тому коефіцієнт очищення газів часто визначають за фракційною ефективністю – ступенем очищення газів від частинок певного розміру.

Фракційна ефективність

, (1.6)

де ,– вміст фракцій в газах відповідно на вході та виході апарата, %.

Знаючи фракційний ступінь очищення газів, можна визначити загальну ефективність апарата:

. (1.7)

Ефективність вловлювання пилу може бути виражена у вигляді коефіцієнта пропускання частинок (ступеня неповного вловлювання) – відношення концентрації частинок за апаратом до їх концентрації перед ним. Його використовують, коли треба оцінити кінцеву запиленість чи порівняти відносну запиленість газів на виході з різних апаратів [15-18].

Коефіцієнт пропускання Р розраховують за формулою:

. (1.8)

Сумарний ступінь очищення газів декількох послідовно встанов-лених апаратів, розраховується за формулою:

, (1.9)

де , , … – ступінь очищення газів від пилу відповідно в першому, другому і n-му апараті.

1.4 Основні властивості газів

1.4.1 Густина і в’язкість. Густина і в’язкість газів в основному впливають на роботу системи пило- і золовловлювання. Для нормальних умов (температура = 273 К і абсолютного тиску = 0,101 мПа) значення густини ρ₀ і динамічного коефіцієнта в’язкості газів, які часто зустрічаються, наведені в додатку Д. Динамічний коефіцієнт в’язкості часто називають просто в’язкістю. Поряд з динамічним коефіцієнтом в’язкості деколи користуються кінематичним коефіцієнтом в’язкості, м²/с:

. (1.10)

Густина газів, кг/м³, які знаходяться в умовах, відмінних від нормальних, визначається зі співвідношення:

(1.11)

де і – дійсні значення абсолютного тиску, кПа, і температури газів, °К, відповідно.

Густину суміші газів, яка знаходиться при нормальних умовах і складається з декількох компонентів, концентрація яких в об’ємних частках складає а, б, с, …, n, можна визначити зі співвідношення:

, (1.12)

В’язкість газів, як і густина, залежить від тиску і температури. Але при невеликих тисках і розрідженнях приблизно до 200 Па, в’язкість газів змінюється мало і її можна вважати практично незалежною від тиску. Залежність в’язкості, Па∙с, від температури приблизно виражається форму-лою Сезерленда:

, (1.13)

де значення сталої , визначеної експериментально, наведені в додатку Б.

Густина і в’язкість димових газів, які утворюються при спалюванні енергетичних видів палива, з достатньою для практичних розрахунків точністю можуть бути прийняті рівними густині та в’язкості повітря, яке знаходиться в однакових за температурою і тиском умовах.

Густина вологих парів при відомому абсолютному вологовмісту , кг/кг сухого газу, може бути визначена за формулою:

, (1.14)

де 0,804 – густина водяних парів при нормальних умовах, кг/м³;

1.4.2 Вологість газів. Утримувана в газах, які підлягають очищенню, волога може приводити до налипання пилу і корозії стінок пиловловлювача, особливо при роботі на газах, які мають температуру, близьку до температури утворення конденсату. Таку температуру називають температурою точки роси чи просто точкою роси ,°С.

Вміст вологи в газі може характеризуватися такими величинами:

- концентрацією водяних парів , кг/кг сухого газу (абсолютний вологовміст газу);

- концентрацією водяних парів , г/м³ вологого газу при нормальних умовах або , г/м³ вологого пару при дійсних умовах;

- значенням парціального тиску водяних парів P_w, Па;

- звичайним процентом, який рівний , де – загальний тиск даного газу; він рівний барометричному ± тиск (розрідження) в апараті ( );

- ступенем наближення до насиченого стану при даних умовах, тобто відносною вологістю , %.

Відносна вологість – це відношення маси водяних парів, які утримуються в 1 м³ вологого газу, до маси водяної пари, яка може утримуватися в 1 м³ газу в стані насичення при тих же умовах, тобто

(1.15)

При розрахунках, пов’язаних з пиловловлюванням, часто користуються величинами вологовмісту і відносної вологості.

Для вирішення питань, пов’язаних з проектуванням чи експлуатацією систем пиловловлювання, найбільший інтерес викликає точка роси очищуваних газів.

Точка роси димових газів, які утворюються при спалюванні малосі­рчаних палив і які мають тиск, близький до барометричного, з достатньою точністю може бути визначена за їx діаграмою, побудованою для вологого повітря [18, 20-30, 42].

1.4.3 Питома теплоємність газів. – кількість теплоти, яку необхідно надати одиниці кількості газу для нагрівання на 1°С залежить від тиску (теплоємність ) і об’єму (теплоємність ). Проте в тих інтервалах температури і тиску, з якими приходиться зустрічатися в техніці пило- і золовловлювання, ця залежність достатньо мала і, як правило, не враховується.

1.4.4 Ентальпія газів. Ентальпія газів – кількість теплоти, яку необхідно підвести до 1 кг газу при постійному тиску, щоб підвищити його температуру від 0 °С до заданого значення температури

. (1.16)