книги из ГПНТБ / Аэромеханика и физико-химическая гидродинамика конспект лекций

лиза. Крона того, этот нѳтод прииѳшш только при наличии дисперси­ онной жидкости, подходящей для данного порошкообразного ыатериала.

В. отлична от сѳдинентоыетричѳских методов, где частицы дисперс­ ной фазы оседают в дисперсионной среде, находящейся в спокойной состоянии, в гидродинамических методах среда во время анализа нахо­ дится в постоянном движении.

Более ранние гидродинамические методы основаны на разделении дисперсной (*аэы на фракции в восходящем потонѳ газа (воздуха) или кидкости. Сходотво этих методов с сѳдимѳнтомѳтричѳскими заключает­ ся в том, что как те, тан и другие используют различие снорости падения частиц разных размеров под действием силы тяжести.

Наиболее широноѳ применение из устройств, работающих по принципу продувания анализируемой навески в восходящем потоке воздуха, нашел прибор (сепаратор) Гонеля. Все частицы, скорость витания ноторых меньше максимальной скорости потока, выносятся из сепаратора. Более грубыэ частицы падают на дно сепаратора. Аналивируѳмая проба,, анало­ гично процессу просева через сито, делится на две фракции, соответ­ ствующие проходу и остатну на сите. Однано, в данном случае грани­ цей фракции является снорость потона воздуха, при которой происхо­ дит сепарация. Задавая различные снорости воздушного потона в сепа­ раторе, можно произвести полное разделение анализируемой навесни на фракции, т.ѳ. определить дисперсный состав.

В настоящее время для анализа дисперсного состава порошкообраз­ ных материалов начинает широко применяться центробежная сепарация в воздушной среде. По этому методу производится анализ в центробеж­ ном сепараторе "Бако". В пространстве камеры сепаратора на частицы воздействует центробежная оила, возникающая вследствие вращения камеры и направленная от центра н периферии, и сила сопротивления воздушного потоки, направленного от периферии н центру. Изменяя расход воздуха, можно добиться отвеивания анализируемой наврски по фракциям.

Ситовый анализ, методы сѳдиыентомѳтрии и рассмотренные гидродина­ мические методы'Требуют предварительного осаждения частиц аэрозоля. Получаемые при этом результаты ногут иметь весьма условный характер.

Более достоверные результаты, позволяющие судить о дисперсном составе газообразной среды и эффективности работы пылеулавливающих аппаратов, можно получить при использовании таких гіщродипамических методов, ноторые позволяют определять дисперсный состав без предва­ рительного осаждении дисперсной фазы.

Прежде всего, сюда относится метод последовательных цинлончинов. Этот метод основан на допущении, что распределение частиц в анали­ зируемом аэрозоле подчиняется логарифмически нормальному закону распределения в пределах от 0,8 - 50 мнм. Сам анализ заключается

впротягивании аэрозоля через циклончини и стекловолоннистый фильтр

ипоследующем определении массы частиц, уловленной в каждом циклончике и фильтре. Фракционные степени улавливания частиц в наждом циклончике определены заранее экспериментально на ыонодиспѳрсных порошках и представлены графически. С помощью таких тарировочных графинов и данных анализа может быть определен дисперсный состав анализируемого аэрозоля.

Впоследнее время распространение получил метод струйных сепа­ раторов. Принцип действия струйных сепараторов основан на инер­ ционном осаждении взвешенных в газовой среде чаотиц на плоскую

поверхность в результате резкого изменения направления движения га­ зового потока. Эти аппараты танке называются импакторами (ü^pact-i удар).

Анализируемый аэрозоль просасывается через расположенные в кор­ пусе сепаратора несколько последовательно внлючѳнных сопел с рас-' положенными против нандого из них подложками (ловушками). Диаметры сопел по ходу газового потока уменьшаются, а скорости выхода пото­ ка из них соответственно увеличиваются. В каждой последующей ловуш­ ке улавливаются все более мелкие частицы. Поэтому, если заранее путем тарировки определить условный граничный размер частиц,улав­ ливаемых навдой ловушкой, то по массе уловленной в них частиц мож­ но построить кривую распределения частиц анализируемого азрэзоля по размерам.

Все предыдущие методы позволяют определить дисперсный состав по массе фракций. В овою очередь, методы ыикроснопирования дают сведения о дисперсном составе по числу частиц во фракциях. Микро­ скопия, особенно ультра- и электронная микроскопия, позволяет, в отличие от других методов анализа, определить размер частиц в диапазоне 1-0,01 мкм и менее. Изучение дисперсного состава мето­ дами мгкроскопирования основано на визуальном наблюдении - опре­ делении равмѳров и числа частиц.

В технике пылеулавливания препараты для минроснопировакия приготовляют путем просас^вания газообразной орѳды^ содержащей взвешенные частицы, через фильтрующий олой. В качестве фильтрую­ щего слоя'применяются фильтры АФА-ДП, а также мембранные-фильтры..

- аз -

После отбора пробы фильтры подвергают просветлению на предмет­ ном стекле. Затем предметное стекло переносится на предметный сто­ лик, микроскопа для определения размеров и числа частиц.

Отдельную группу составляют методы анализа дисперсного соста­ ва по условным усредненным показателям, и в частности, метод опре­ деления удельной поверхности порошкообразных материалов. Характе­ ристика степени дисперсности по величине удельной поверхности танке находит применение в пылеулавливании.

Легне показать, что удельная поверхность и диаметр шарообраз­ ной частицы связаны между собой соотношением сР= 6/g . Поэтому, зная удельную поверхность можно судить о размерах частиц. Наиболее распространен метод определения удельной поверхности, основанный на измерении воздухопроницаемости слоя материала при просасывании через него воздуха. Удельная поверхность в этом случае рассчитыва­ ется по данным измерения перепада давления в слое и специальным расчетным формулам.

СОПРОТИВЛЕНИЕ СРВДЫДВИЖЕНИЮЧАС.ТИЦ

Пылеулавливание заключается в осаждении частиц, взвешенных в газе, под действием различных внешних сил и механизмов: сил тяжести, инерции, центробежных сил, элентричесного поля, механизмов броунов­ ской и турбулентной диффузии, зацепления. Под действием внешних сил частицы могут осаждаться в неограниченном пространстве и на различных препятствиях, называемых поверхностями осаждения.

Для выявления условий осаждения частиц прежде всего необходимо знать какое сопротивление онаэывает газовая среда движению частиц, т .ѳ .знать величину силы сопротивление среды. Характер действия закона сопротивления среды зависит от размеров частиц аэрозоля. Для очень мелних частиц ( ІО-2 мкм) сила сопротивления среды пропорциональна скорости частиц и квадрату размера частиц.-В интер­ вале размеров от ІО-2 до 10° мкм происходит постепенный переход н закону Стокса, т.е.сила сопротивления остается пропорциональной сноросіи, а квадратичная зависимость от размера сменяется на линей­ ную.

При дальнейшем увеличении размера чистиц наблюдаются отклонения от закона Стокса. При больших размерах частиц и сиплостях их движе­ ния сила сопротивления среды становится пропорциональной нведрату размера и квадрату скорости.

Наиболее просто сила сопротивления газовой сроды .пьткекі:»1 частиц

может быть рассчитана дли случая прямолинейного равномерного дви­ жения шарообразных частиц.

мерно равна 0,1 мкм).

При этом следует различать три области размеров частиц.

ла сопротивления пропорциональна квадрату диаметра и первой степе­

Здесь сопротивление среды пропорционально диаметру и скорости частиц в первой степени.

Формула Стокса справедлива при соблюдении ряда условий, главны­ ми из которых являются бесконечно малая скорость движения частицы,