Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Для фильтрующих слоев, состоящих из очень мелких волокон, Пич [644] вывел уравнение, основанное на модели Кувабары — Хаппеля. Для чисел Кнудсена Kn=2X/D >10, которые соответствуют волокнам диаметром менее 0,1 мкм,
A/t? = 4,58(1 — QusL/(DK) (VIII.12)
Отсюда можно вывести, что
X = 4,58(1 — Qf(DX) (VIII. 13)
Для коэффициентов проницаемости Дэйвис [207] предложил эмпирическое соотношение, которое применимо к участку ламинарного потока (Rec<l)
* =-gr (I — €)3/2 (I +56(1 —0s) (VIII. 14)
Данное уравнение основано на данных для большого числа материалов, пористость которых менее 0,98 (рис. VIII-13).
Дэйвис предложил также соотношение для волокнистых плит пористостью более 0,98, основанное на измерениях, проведенных на подушках из шерсти, хлопка, искусственного шелка, стекловолокна и стальной «шерсти» с волокнами размером от 0,8 до 40 мкм
70
и = -д5-(1_03/2{і+52(1-Є)3/2> (VIII.15)
Диаметр волокон D в уравнениях (VIII.I4) и (VIII.15) —это эффективный диаметр. Он может быть найден путем измерения перепада давления при прохождении газов через подушку фильтрующего слоя; именно этот диаметр волокон необходим для расчета эффективности фильтров, приведенного в главе VII.
364
D1OIOfiZPlQ1I PJ ff,г OfyOfiIJ Z * в fl! ZO чо ее i и о ApSzZusLyu.
Рис. V111 -13. Зависимость плотности фильтрующего слоя (I—g) от перепада давления Ap и поверхностной скорости газов us(ApD2lusLp.) [207]:
/ — стекловата; 2 —стекловата и медная проволока; 3 — стеклянные волокна, перпендикулярные потоку; 4 — то же, параллельные потоку; 5 — капок (растительный пух); 6 — мериносовая шерсть; 7 — хлопковая вата; 8 — вискоза; 9 — верблюжья шерсть; 10 — пух.
При высокой пористости эффективный и фактический средний диаметр волокон имеют почти одно и то же значение, однако при низкой пористости, когда волокна сцепляются друг с другом, эффективный диаметр волокон больше среднего диаметра.
Соотношение параметров, выведенное Лангмюром [489] и основанное на упорядоченном расположении волокон, в настоящей работе не приводится, так как, пользуясь им, нельзя достигнуть большой точности по сравнению с расчетами по уравнению Дэйвиса.
Уравнения Кармана, Салливэна и Хертела могут применяться только для расчетов очень плотных фильтрующих слоев пористостью менее 0,95, в то время как эмпирические уравнения Дэйвиса (а также уравнение Лангмюра) дают реальные значения перепадов давления при более высокой пористости, характерной для промышленных фильтров.
Теория сопротивления трения волокон. Так как теория каналов не может применяться в расчетах промышленных фильтров для очистки дымовых газов [125], выведено несколько формул, которые учитывают сопротивление отдельных волокон по отношению к окружающем волокнам [156, 380]. Наиболее подходящим из них является уравнение Ченя [156], описывающее взаимодействие волокна с потоком газов в баке, изготовленном из других волокон [924]
________4A*_______ 1 — € HUsL
jtln{ft5/(l — 01/г) € ' Ds
где kt, Ьъ — постоянные величины, равные по экспериментальным данным 6,1 и «>64 соответственно; Ds — средний диаметр волокон, установленный на основании площади поверхности волокон.
Ap =
(VIII.16)
ЗС5
Влияние абсолютного давления на перепад давления в фильтре было экспериментально исследовано Стерном и др. [816] при давлении от 1,7 до 100 кПа. Приведенное ниже эмпирическое отношение верно в указанном диапазоне с высокой степенью точности; его, вероятно, можно экстраполировать на давления, несколько превышающие атмосферное
«*•0,312
= ЇТ1,375/Р (VI1117)
где Ар — перепад давления, кПа; P — абсолютное давление, кПа; Us— скорость менее I м/с.
Эмпирическая проницаемость упоминается в качестве одной из характеристик фильтрующих материалов. Как было указано ранее (см. стр. 351), эмпирическая проницаемость определяется количеством кубических метров воздуха в минуту, способным пройти через квадратный метр ткани при перепаде давления 125 Па. Следует отметить, что несмотря на всю важность этого фактора для процесса фильтрации он не является основным параметром, определяющим пригодность ткани. Кокк и Ферис [163], например, указывают на то, что шерстяная ткань 40X30 (основаX уток) может иметь такую же проницаемость, что и хлопчатобумажная ткань 85x67, т. е. 175—200 мм/с. Ткань низкого номера имеет только 1,9-IO6 отверстий на 1 м2 по сравнению с 8,8-IO6 отверстий на 1 ма ткани второго номера, поэтому последняя гораздо лучше улавливает мелкие неагломерирующиеся частицы.
Электростатические заряды в процессе фильтрования через волокна
Теоретические основы влияния кулоновских зарядов были рассмотрены в главе VII. Практическое влияние этих зарядов в промышленных фильтрах дымовых газов до последнего времени подробно не изучалось [273].
В тех случаях, когда речь идет о фильтрах в кондиционерах воздуха или о других фильтрах, в которых уловленные вещества остаются в фильтрующей ткани, проблема их удаления путем встряхивания или продувки струей воздуха не возникает, и тот факт, что заряженные частицы надежно удерживаются волокнами, свидетельствует об эффективности фильтра. В тех же случаях, когда речь идет о промышленных фильтрах, из которых уловленные частицы должны периодически удаляться, силы электростатического притяжения между частицами и волокнами мешают освобождению частиц и препятствуют эффективной работе фильтра, ускоряя засорение пор фильтрующего материала.
