IV. Адгезионные свойства частиц.

Адгезия – способность мелких частиц налипать на поверхности и слипаться между собой. Адгезия обусловлена аттракционными силами , действующими между молекулами соприкасающихся тел. Это взаимодействие зависит от величин, которые характеризуют свойства поверхности, от их свободной удельной энергии и силы поверхностного на­тяжения. Сила адгезии, действующая между сферическими частицами одинакового диаметра D равна:

F_ад = 2δd

где δ - поверхностное натяжение на границе твердого тела и воздуха.

Сила адгезии прямо пропорциональна первой степени диаметра, а сила, разрываю­щая агрегат, например, сила тяжести или сила инерции при колебании, прямо пропор­циональна кубу диаметра, поэтому с уменьшением диаметра частиц сила, разрывающая агрегат, уменьшается в большей мере, чем сила адгезии, следовательно, агрегат мелких частиц разделить труднее, чем агрегат крупных частиц.

Обычно порошки распыляют с помощью струй сжатого воздуха. При этом разрыв обусловлен градиентом скорости (возрастающей скорости), достигающим в струях больших величин. Сила, разрывающая агрегат из двух частиц диаметром D пропорцио­нальна квадрату этого диаметра. Это подходит для сухих сферических частиц .

Fag~d; F_тяж~d³;

Fин~d²

Если поверхность частиц смочена влагой, возникают дополнительные силы, назва­ные капиллярным эффектом. Этот эффект состоит в том, что поверхностное натяжение жидкости стягивает между собой частицы.

Частицы, распыленные в воздухе, заряжены. Эти заряды могут быть: отрицательны­ми, положительными, нейтральными, при этом силы электронного притяжения между частицами мелкодисперсных аэрозолей могут быть значительно сильнее, чем силы мо­лекулярной адгезии.

Агрегат мелких частиц разделить сложнее. Слипающиеся частицы труднее разо­рвать.

Пищевая промышленность сбрасывает жиры, липиды, машиностроительные метал­лические частицы различных размеров. Эти выбросы можно использовать с пользой. Например, маслянистые выбросы образуют слой маслянистой пленки между океаном и атмосферой (20 см.). Они играют важную роль. Если идет разлив нефти в океан, эта пленка «захватывает» нефть маслом и она (нефть) уже не может нарушить среду оби­тания океана.

Адгезионные свойства частиц характеризуются склонностью к слипаемости или к сыпучести.

Слипаемость затрудняет эксплуатацию пылеуловителей и уменьшает надежность их работы, то есть пыль засоряет пылеуловитель. Поэтому для пылеулавливающих ап­паратов устанавливаются определенные границы их применения в зависимости от сли­паемости пыли. Чем меньше размер частицы, тем легче они прилипают к поверхности аппарата. Пыли, у которых 60-70 % частиц имеют диаметр меньше 10 мкм., ведут себя как слипающиеся. Если больше, то могут обладать хорошей сыпучестью.

По степени слипаемости различают четыре группы пыли:

1. Не слипающиеся пыли (сухая шлаковая пыль, зола, кварцевая пыль, глина).

2. Слабо слипающаяся пыли (коксовая, доменная, летучая, сланцевая зола, апатитовая, магнезитовая пыль).

3. Средне слипающиеся пыли (влажная магнезитовая, металлическая, мучная, торфяная пыль, колчедан, оксиды свинца, цинка, олова, торфяная зола, сухой цемент, сажа, сухое молоко).

4. Сильно слипающиеся пыли (цементная, гипсовая, алебастровая пыли, нитро­ фоска, двойной суперфосфат, волокнистые пыли (шелк, хлопок, асбест), размер частиц менее 10 мкм.).

Слипаемость зависит от:

1. Дисперсности (чем меньше размер частиц пыли, тем больше слипаемость).

Классы пыли:

а). Очень крупно дисперсная пыль

б). Крупно дисперсная пыль (мелкий песок)

в). Средне дисперсная пыль (цемент)

г). Мелко дисперсная пыль (частицы, взвешенные в атмосфере)

д). Очень мелко дисперсная пыль

е), Сильно слипающийся класс

ж). Средне слипающийся класс

2. Пластичности материала пыли. Из-за легкой деформации пластичных частиц по­верхность контакта возрастает, что ведет к возрастанию слипаемости. Чем больше пластичность материала пыли, тем больше слипаемость.

3. Влажности. Влажность влияет на возрастание слипаемости. Также влияет и капиллярная конденсация паров в зазорах. Конденсация происходит под действием двойного электрического слоя, образовавшегося в зоне контакта. Увлажнение приводит к образо­ванию слоя влаги и увеличения поверхности контакта. На слипаемость влияет водяной мениск, образующийся вместе с соприкосновением влажных частиц под влиянием поверхностного натяжения.

Сыпучесть определяется углом естественного откоса, который принимает пыль в свеженасыпанном состоянии. Эта величина определяет характер движения пыли в бункерах, в различных точках пылеулавливающих установок.