13. Разделение газовзвесей в электрическом поле.

С корость осаждения очень мелких частиц (<10 мкм) слишком низка даже в центробежном поле. Однако тонкодисперсные газовзвеси эффективно разделяются в электрическом поле. Это объясняется тем, что частицам очень малых размеров удается сообщить значительный электрический заряд.

В электрическом поле осаждают взвешенные в газе твердые или жидкие частицы. Движущая сила электроосаждения – действующая на заряженную частицу пыли или капельку жидкости электрическая сила.

Электрическое поле возникает между коронирующим электродом (проволока 1) и осадительным электродом (труба или пластина 2). Силовые линии характеризуют направление электрических сил. Напряженность поля – падение напряжения на единицу длины.

При критической разности потенциалов между электродами (~100 кВ) возникает электрический разряд, сопровождающийся голубоватым свечением (короной) около проволоки. Коронный разряд приводит к лавинной ионизации газа. Газовые ионы, образующиеся в области короны, с большой скоростью (до 1000 м/с) устремляются к электродам: электроны – к аноду (пластина или труба), анионы – к катоду (проволока). При соударении с частицами пыли ионы отдают им свой заряд и увлекают за собой. Частицы пыли заряжаются в основном отрицательно, т.к. 1) плотность силовых линий выше у катода; 2) электроны из области короны к пластине проходят более длинный путь (вероятность их столкновения с частицами пыли выше). Поэтому пыль оседает преимущественно на осадительном электроде (пластина или труба), откуда удаляется периодическим встряхиванием.

Соответственно форме осадительных электродов применяют трубчатые и пластинчатые электроосадители (электрофильтры).

Скорость электроосаждения прямо пропорциональна напряженности электрического поля, заряду частицы, но обратно пропорциональна вязкости газа. Влияние размера частицы неоднозначно. При уменьшении d частиц снижается гидравлическое сопротивление газа, но уменьшается и величина заряда частицы. Поэтому по мере уменьшения размеров частиц степень очистки газа падает при прочих равных условиях.

Схема трубчатого электрофильтра:

1 – коронирующий электрод; 2 – осадительный электрод; 3, 4 – рамы; 5 – изолятор.

Достоинства электроочистки: высокая степень разделения, низкое ∆p, пригодность для горячих, мокрых, химически активных газов, сравнительно небольшой расход энергии.

Недостатки: повышенные капитальные вложения на трансформаторы и выпрямители.

14. Устройство и принцип действия барабанный вращающийся вакуум-фильтра

Жидкостные фильтры предназначены для разделения суспензий. Применяются периодические и непрерывные фильтры.

К периодическим фильтрам относятся фильтры с плоской фильтрующей перегородкой (нутч-фильтр), батарейные фильтры (приточно-рамные фильтр-прессы, автоматизированные фильтр-прессы).

Непрерывными являются барабанные, ленточные, дисковые, карусельные фильтры.

В химической промышленности наиболее распространен. В нем направления силы тяжести и фильтрата противоположны.

Основа фильтра – горизонтальный полый медленно вращающийся барабан 1 с перфорированной цилиндрической стенкой. Барабан снаружи покрыт фильтровальной тканью и разделен радиальными перегородками на 12 изолированных ячеек (секций) 5. Барабан вращается на валу, один конец которого в виде полой цапфы прижат к неподвижной распределительной головке 2. Цилиндрическая фильтрующая поверхность каждого сектора 5 соединительными трубами через каналы в цапфе вала сообщается с головкой 2. Головка имеет 4 камеры: В₁ и В₂ – соединяющиеся с линией вакуума; С₁ и С₂ – с линией сжатого воздуха. Суспензия поступает в корыто 3 с маятниковой мешалкой 4.

При вращении барабана ячейки I – IV погружены в суспензию и сообщаются с вакуумом (В₁). Идет фильтрация: фильтрат отстаивается через головку и удаляется по специальной трубе, на фильтровальной ткани образуется нарастающий по ходу вращения осадок. После выхода из суспензии происходит подсушка осадка в секторах V и VI, соединенных с вакуумом (В₁). Промывка осадка осуществляется промывной жидкостью, подаваемой из разбрызгивающих устройств 6 (секторы VII и VIII соединены с вакуумом – В₂). Вторая подсушка происходит в секторах IX и X – вакуум В₂. В секторе XI через осадок проходит сжатый воздух из камеры С₁, который разрыхляет и частично отрывает осадок от ткани. В конце сектора XI осадок снимается ножом 7. В секторе XII сжатый воздух из камеры С₂, проходя наружу через фильтровальную ткань, регенерирует ее. Далее цикл повторяется.

Достоинства барабанного фильтра – универсальность, простота обслуживания, непрерывность.

Недостатки – небольшая фильтрующая поверхность, дороговизна, недостаточная просушка осадка.