Движение частиц пыли в прямолинейном потоке газа

При движении частицы в газовом потоке на нее действует, помимо силы тяжести, сила сопротивления газового потока, обусловленная разностью скоростей движения газа w_r и частицы пыли w_п, которую можно определить по закону Ньютона:

В случае горизонтального движения газового потока дифференциальное уравнение движения вдоль оси х – х может быть записано следующим образом:

И з этого выражения следует, что скорость пыли может сравняться со скоростью газа w_п = w_r только при t = ¥.

Исследуя это уравнение, можно сделать вывод, что частица пыли, помещенная в поток газа без начальной скорости, сначала очень быстро набирает скорость, которая затем начинает асимптотически приближаться к скорости газа.

Поэтому при грубых подсчетах скорость движения частиц в камерах и газоходах можно принимать равной скорости газа.

В случае вертикального движения газового потока дифференциальное уравнение движения вдоль вертикальной оси будет иметь следующий вид:

К ак и в предыдущем случае, скорость частицы пыли, помещенной в газовый поток, сначала очень быстро нарастает, а затем начинает медленно приближаться к предельной величине, равной при движении потока вверх w_r - w_В, а при движении потока вниз w_r + w_В .

12. Сухие механические газоочистные аппараты (пылеуловители).

Сухие механические пылеуловители можно разделить на группы:

1. пылеосадительные камеры, принцип работы которых основан на действии силы тяжести (гравитационной силы);

2. инерционные пылеуловители, принцип работы которых основан на действии силы инерции;

3. циклоны (батарейные циклоны), вращающиеся пылеуловители, принцип работы которых основан на действии центробежной силы.

К общим достоинствам сухих механических пылеуловителей относятся: простота конструкции и безотказность работы при обычных и высоких температурах; кроме того, в пылеуловителях первых двух групп обеспечивается возможность очистки химически активных газов. В сухих механических пылеуловителях можно извлекать из газов чистые продукты – пыли в сухом виде и жидкости в неразбавленном состоянии.

13. Пылеосадительные камеры.

Отделение частиц пыли от газового потока называется сепарацией.

Для улавливания крупных частиц, размером 50 – 100 микрометров, используют пылевые камеры, газоходы, в которых частицы пыли осаждаются под действием силы тяжести.

Отделение пыли в пылеосадительной камере (рис. 3.2.1) происходит пари движении запыленного газа с такой малой скоростью, что частицы пыли успевают осесть под действием силы тяжести прежде, чем газ вынесет их из камеры.

Пылеосадительная камера представляет собой пустотелый прямоугольный короб, в нижней части которого имеется бункер для сбора пыли (рис. 3). Скорость газа в пылеосадительных камерах составляет 0,2 – 1,5 м/с, гидравлическое сопротивление 50 – 150 Па. Пылеосадительные камеры пригодны для улавливания крупных частиц размером не менее 50 мкм. Степень очистки газа в камерах не превышает 40-50%. При работе с химически агрессивными газами внутренние поверхности пылеосадительных камер защищают специальными покрытиями.

Пылеосадительные камеры пригодны для улавливания крупных частиц размером не менее 50 мкм. Степень очистки газа в камерах не превышает 40 – 50%. При работе с химически агрессивными газами внутренние поверхности пылеосадительных камер защищают специальными покрытиями.

Рис. 3.2.1. Пылеосадительные камеры:

а – полая; б – с горизонтальными полками; в, г – с вертикальными перегородками; I – запыленный газ; II – очищенный газ; III – пыль; 1 – корпус; 2 – бункер; 3 – штуцер для удаления пыли; 4 – полки; 5 – перегородки.

Эффективность осаждения в значительной мере определяется временем пребывания частицы в камере, что вызывает увеличение размеров камеры. В наиболее неблагоприятных условиях находятся частицы под потолком камеры, которым для осаждения нужно пройти наибольший путь, равный высоте камеры Н .

Время осаждения пыли будет тем меньше, чем меньше высота камеры. Поэтому внутри камеры часто устанавливают (на расстоянии 400 – 1000 мм друг от друга) параллельные горизонтальные или наклонные перегородки (полки), на которых осаждается пыль при движении газа между перегородками. Таким путем увеличивается поверхность осаждения и достигается более равномерное распределение газа по ширине камеры (рис. 3.2.1 б,в,г).

Пылеосадительные камеры громоздки и малоэффективны; они используются только для предварительной грубой очистки газов и в настоящее время вытесняются газоочистительными аппаратами более совершенных типов.

Процессы осаждения, происходящие в пылевых камерах, наблюдаются и в горизонтальных газоходах. Однако в этих условиях осаждение пыли в большинстве случаев нежелательно, поэтому скорости в газоходах принимают значительно более высокими (18-20 м/с), чтобы обеспечить турбулентный режим движения и унос даже крупных частиц.

Сепарационная камера должна быть весьма объемной для обеспечения достаточно медленного движения газа в горизонтальной плоскости и исключения нежелательных локальных турбулентных потоков (как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении).

Рис. 3.2.2. Многополочная осадительная камера:

1 – полки; 2 – затвор; 3 – люк для удаления пыли

В многополочной камере (рис. 3.2.2) сепарационное пространство секционировано горизонтальными полками, что существенно уменьшает продолжительность осаждения частиц, позволяет работать с более высокими скоростями газа, а также исключает вертикальное турбулентное перемешивание потока газовзвеси. Для удаления пыли полки делают наклонными; применяют встряхивающие устройства, например, вибраторы, кулачковые встряхиватели.