4. Қалдықтарды ластанудан тазалау технологиясының физико-химиялық негіздері
4.1. Қатты немесе сұйық түрде ластануларды кетірукезінде қолданылатын физикалық принциптер
Белгілі бөлшектерді тазартатын кез келген қондырғының жұмысы бір немесе бірнеше тұңдыру механизмдерін пайдалануға негізделген. Көбірек қолданылатын тұндыру механизмдерінің негізгілері мыналар болып табылады: гравитациялық тұндыру (сүзу); орталық тепкіш күші әсерімен тұндыру; инерциялық тұндыру; іліп әкету (түйістіру тиімділігі); диффузиялық тұндыру; электрлік тұндыру.
Термофорез, диффузиофорез бен электромагниттік өрістің әсерін болашақта көп қолданыс табатын әдістер қатарына жатқызуға болады.
Белгілі бір механизмнің тұндыруға тигізетін әсерін көптеген факторлар желісімен, ең алдымен олардың көлемі арқылы анықтайды.
Гравитациялық тұндыру.Гравитациялық тұндыру бөлшектердің ауырлық күші әсері арқылы олардың зиянсыздандыру қондырғысы бойымен өту кезінде тікелей тұрғыда тұну үрдісі үстінде қолданылады. Шаң бөлшектері төмендеу кезінде ортаның кедергісіне тап болады. Көбінесе бұл кедергі тура немесе бір қалыпты қозғалыс үстіндегі шар бөлшектерінің қимылымен сипатталады не болмаса ағым мен конвективті токтарда қозғалу кезінде қолдануды болдырмауға негізделген.
Кедергі
күшін, оның қозғалыс үстіндегі
бөлшектеріне
әсерін Стокс заңымен сипаттауға болады
(
кезінде,
-
газ молекуласы еркін қозғалысының
орташа ұзындығы, м):
=
3
, (4.1)
-
бөлшектің қозғалыс жылдамдығы, м/с;
-
бөлшектің диаметрі, м;
-
газдардың динамикалық аққыштығы, Па*с.
Стокс
заңы бөлшектердің ламинарлық қозғалысы
кезінде қолайлы,
болғанда тиімді. Стокс заңының қолданылу
аясы бөлшектердің өлшемдері мен талапқа
сай дәлдікпен анықталады:
16
мкм
болғанда, дәлдік 1% құрайды;
1.6
мкм
болғанда, дәлдік 10% құрайды.
Егер
үлкендеу сәйкессіздік кеткен болса,
(4.1)формуласын қолданып көруге болады,
0,1
мкм
жерге, немесе шын мәнінде шаң бөлшектерінің
барлық өлшемдеріне (тазартуға жататын).
0,2-2
мкм өлшемді бөлшектерді салыстыруға
Кенингем-Милликен
түзетулерін еңгізген қолайлы. Бөлшектердің
қозғалу орнын есепке ала отырып, молекула
қозғалысының орташа ұзындығын
салыстырамыз:
, (4.2)
Төменде
қалыпты жағдайдағы
түзулерінің мәні келтірілген:
Стокс
заңының қоданылу аясында
бөлшегінің
соңғы жылдамдығы ортаның кедергі күші
мен сыртқы әсердің теңгерілген кезінде
бөлшекке әсер етуі мына формула бойынша
анықталады
, (4.3)
Шар бөлшектердің гравитациялық тұндырылуы кезінде
, (4.4)
Мұнда,
-
бөлшектің тығыздығы, кг/
;
-
газ тығыздығы, кг/
.
(4.4) және (4.3) нәтижелерін ескере отырып, тұңбаның жылдамдығын анықтаймыз
, (4.5)
Ортаның әсерін есепке ала отырып:
, (4.6)
Бұл жердегі (4.3)-(4.6) формулалары тек ламинарлы жағдайларда ғана ыңғайлы болады.
(4.6) формуласынан жасалатын қорытынды мынау, мөлшерленген бөлшектердің газдан тазарту қондырғыларындағы тұну жылдамдығы ауырлық күшін пайдалану мен бөлшектер диаметрінің квадратына тура пропорционалды.
Төменде қалыпты ауадағы ауырлық күшінің 1000 кг/ болғандағы бөлшектер тығыздығының тұну жылдамдығы келтірілген.
Бөлшектер диаметрі, мкм 100 10 1
Құлау жылдамдығы, м/с 0,3 0,003 0,00003
Егер ауаның жылдамдығы тұну жылдамдығына тең болса және оған қарама-қарсы бағытталса, онда тозаңның бөлшегінің ауадағы тұну жылдамдығы нөлге тең болады.
Ауа ағымының жылдамағы бөлшектің қалыпты жағдайында айналу жылдамдығы деп аталады. Осылайша қалыпты ауадағы тозаңның тұрақты тұну жылдамдығы оның айналымдағы шапшаңдығына тең келеді. «Айналу жылдамдығы» деген ұғым арнайы жүйелер мен қондырғылар үшін маңызды. Тек онда газ тәрізді ортаның мөлшерленген бөлшектер алмасуы үздіксіз жүріп отыруы тиіс (пневмокөліктер, аспирация, тозаң аулағыштар. Олар гравитация принципі бойынша жұмыс істеуі керек). Айналым жылдамдығын анықтау үшін арнайы номограммалар қолданылады (4.1. сурет).
Бөлшектердің қалыпты өлшемі болмағандықтан қалдықтарды шығару техникасында «Стокс өлшемі» мен «эквивалентті диаметр» атты ұғымдар қолданылады.
