Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Однако эти решения очень ограничены. В них не учитывается совместное действие двух или более форм электростатических сил; они не могут применяться в случае незаряженного коллектора, в них не учитывается эффект перехвата. Более того, оценка эффективности улавливания основана на разумных предположениях только в том случае, когда эффективности намного больше единицы [463] (под эффективностью понимают отношение величины /Hm к фронтальной площади коллектора).
Натансон [594]| рассматривал также наличие кулоновских и поляризационных сил взаимодействия между частицами и цилиндром и вывел уравнения для эффективности захвата, подобные уравнениям Кремера и Джонстона. Они были рассмотрены в обзоре Пича [643] и здесь ,приводиться не -будут.
Гораздо более реалистические решения были получены при рассмотрении полного баланса сил для частиц и с учетом соотношений для линий тока вокруг коллектора как при потенциальном, так и вязком течениях. Эти решения были получены на ЭВЦМ.
325
WU б Пфпемциагьный.
10 - потоп ч
I1O - r=o
ЇЧ JQ-I _ ‘ JT R=OM
Cs-
Ю'1 - 0,001
Wj -R-OА
frf /1 litt .J—
W / 0'f Ю~* ю'} Ifi W"г W
Kt
Рис. VII-15. Эффективность улавливания сферических частиц сферическим коллектором [463]:
а — заряжены н частицы и коллектор; б — заряжен коллектор; в — заряжеиьк частицы; / — потенциальный лоток; 2 — потенциальный и вязкнй поток; 3 — вязкий поток (кривые рассчитаны на вычислительной машине).
Здесь же представлены графики для трех возможных случаев, когда заряжены и частицы, и коллектор (рис. VII-15,а), когда заряжен коллектор, а частицы нейтральны (рис. VII-15, б) и когда не-заряжен коллектор и заряжены частицы (рис. VII-15,в).
Эти расчеты дают меньшие значения эффективностей, чем значения, рассчитанные путем суммирования приблизительных эффективностей для различных механизмов. Разница колеблется между 1 и 25% и в среднем составляет около 5%. Экспериментальные результаты хорошо совпадают с теоретическими (рис. VII-16), хотя при низких значениях эффективности они не учитываются теорией.
Расчеты и эксперименты показывают, что эффективность намного выше тогда, когда заряжены и частицы, и коллектор; пылеулавливание улучшается даже в тех случаях, когда заряжен только один из элементов. Джиллеспай [297] показал, что электростатический заряд увеличивает размер частиц для максимального проникновения в слой фильтра (рис. VII-17). Это отчасти может служить объяснением аномальности результатов, полученных Хэмфри и Гаденом [379], которые нашли, что размер для максимального проникновения спор В. subtilis, несущих некоторый электростатический заряд, составляет 1,15 мкм. Эта величина больше, чем
326
можно было бы ожидать, исходя из рис. VII-11, как для теоретического, так и для экспериментального максимумов.
Лувдгреи и Вайтби [537] получили эмпирические уравнения для эффективности осаждения частиц с большим электростатическим зарядом на основе экспериментов с частицами метиленового голубого диаметром 1 мкм. Они нашли, что эффективность фильтра из шерстяного фетра, составлявшая 16% для незаряженных частиц, достигала более чем 99%, когда частицы приобретали [320] элементарный заряд. На основании этого Лундгрен и Вайтби предложили следующее уравнение для расчета эффективности осаждения заряженных частиц на незаряженном фильтре при ReCl
Пе = 1(VI 1.67)
где
Km = +Г‘ 12л ^DaHdv0 (VII.68)
и — диэлектрическая проницаемость волокна. Остальные обозначения имеют тот же смысл, что и в уравнении (VI 1.56).
В обзоре Леффлер [529] подчеркивает, что эти исследователи, а также Джиллеопай лришли к выводу, что электростатические си-
Рис. VII. 16. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов при улавливании аэрозоля диоктилфталата на сферическом коллекторе [463]:
t заряженный коллектор, аэрозоль заряжеи в коронарном разряде, параметр (Kq -?)! 2 — коллектор заряжен, аэрозоль с естественным зарядом, параметр (Kt —Kg): 3 — коллектор, аэрозоль заряжен в коронарном разряде, параметр KqI сплошная линия — теоретическая кривая.
327
Диаметр частиц, мим
Рис. VII-17. Влияние электростатического заряда на диаметр частиц для максимального проникновения (поверхностная скорость газа 113 мм/с) [297]:
1—3 “ экспериментальные данные; 1 — заряженный аэрозоль — заряженный фнльтр (частицы полистирола — облученное синтетическое волокно); 2 — незаряженный аэрозоль — заряженный фнльтр (стеариновая кислота — облученное синтетическое волокно); 3 — незаряженный аэрозоль — незаряженный фильтр (стеариновая кислота синтетическое волокно); 4—6 — расчетные данные; 4—гетерогенный заряженный аэрозоль — заряженный фильтр (420 В/м); 5 — гомогенный аэрозоль — заряженный фильтр (420 В/м); 6 — гомогенный аэрозоль — незаряженный фнльтр.
лы не имеют большого значения в случае крупных частиц, так как здесь доминирующими являются силы инерции, но становятся основным фактором в случае улавливания частиц субмикронных размеров.
9. СИСТЕМА УЛАВЛИВАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Обсуждение проблемы улавливания частиц системой улавливающих элементов, т. е. с помощью набора беспорядочно расположенных цилиндров, имело ограниченный характер до тех пор, пока не стало известно уравнение Кувабары — Хаппеля. До этого времени обычно вначале рассматривали единичный улавливающий элемент и затем переносили полученные данные на систему из многих таких элементов. В связи с этим ниже будут рассмотрены методы эмпирического распространения данных по эффективности единичного элемента на реальные многоэлементные системы.
