Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Для приблизительных расчетов Хейнрих и Андерсон [358] рекомендовали пользоваться уравнением Ладенбурга [472, 473]:
яе = d - IO5 (Х.37)
где п — число элементарных зарядов; е — элементарный заряд (единица системы СГСЭ); d — диаметр частицы, мм.
Это уравнение может применяться для расчета промышленных электрофильтров.
Зарядка путем столкновения и диффузии ионов
Оба механизма зарядки действуют одновременно, однако первый из них имеет большее значение для крупных частиц в микронном диапазоне тогда как вторая является более важной для суб-микронных частиц. Единичное сложение зарядов, рассчитанное с помощью уравнений (Х.ЗО) и (Х.36), вполне соответствует экспериментальным данным [226, 267, 463].
ТАБЛИЦА Х-4
Число зарядов, приобретаемое частицей [531]
Диаметр частиц, мкм Период воздействия, с
0,01 0,1 I CO 0,01 0,1 1 10
0,2 2,0 20,0 0,7 72 7200 Столкное 2 200 20000 зение UOHC 2,4 244 24400 в 2,5 250 25000 3 70 1100 Дифф 7 110 1500 узия ионе 11 150 1900 в 15 190 2300
452
Кошэ [161, 162] получил формулу, учитывающую сочетание этих двух механизмов, рассматривая их как процесс прохождения ионного тока к частице
где h — средний свободный пробег ионов в воздухе («'0,1 мкм); є0 — удельная диэлектрическая проницаемость свободного пространства, равная 8,86-IO-12 ф/м.
Однако, как отмечали Лью и E [523], средний свободный пробег ионов Ki на порядок меньше значения, которым пользовался Кошэ, а хаотическое тепловое движение становится более важным для малых частиц и не может выражаться как упорядоченное движение вдоль силовых линий. В связи с этим исследователи разработали новую теорию, рассматривающую хаотическое движение, а также зависимость такого движения от приложенного поля. Эти зависимости поддаются числовым решениям, которые вполне соответствуют экспериментальным данным.
Как только частицы пыли приобретут какой-либо заряд, они попадают под влияние поля электрофильтра. Большее число частиц будет мигрировать к осадительным электродам от корони-рующего электрода, имеющего одинаковую с частицами полярность, тогда как некоторое число частиц, находящихся близ зоны короны или в самой зоне короны, заряжаются ионами газа противоположной полярности по отношению к короне и собираются на коронирующем электроде. В итоге получается очень сложная картина, так как электрическое поле уменьшается с удалением от короны, а частицы приобретают больший заряд по мере их продвижения в электрофильтре. Рядом с осадительным электродом образуется высокая концентрация заряженных частиц и будут происходить межчастичные интерференции, а также воздействие частично разряженного слоя частиц на собирательный электрод.
Расчет скорости дрейфа частиц, который может быть использован для прогнозирования размера и к. п. д. электрофильтра, строится на значительно упрощенной модели, исходя из следующих предположений:
1) частица считается полностью заряженной в течение всего времени ее пребывания в поле электрофильтра;
2) поток в электрофильтре является турбулентным и обусловливает равномерное распределение частиц в поперечном сечении электрофильтра;
3) частицы, двигаясь по направлению к электроду перпендикулярно потоку газа, встречают аэродинамическое сопротивление в Режиме вязкого течения, что позволяет применять закон Стокса;
4. дрейф частиц
4СЗ
4) между заряженными частицами с одинаковой полярностью не существует никаких эффектов отталкивания;
5) для высоко концентрированной пыли рядом со стенкой не возникает никаких затруднений при осаждении;
6) эффект движения ионов газа, иногда называемый электрическим ветром, — не рассматривается;
7) скорость потока газа в электрофильтре не влияет на ско-'
рость миграции ионов; '
8) частица движется со своей конечной скоростью. •
Миграция, или дрейф, которые представляют собой движение
частиц перпендикулярно потоку газа, с учетом указанных восьми} предположений, вряд ли может отражать реальную картину. Однако известно, что во многих случаях она помогает правдоподобно оценивать скорость дрейфа в условиях поперечного потока, тогда как в других случаях она имеет тенденцию быть занижен-j ной. Это относят за счет явления турбулентности в потоке газа/ благоприятного направления электрического ветра и сопротив-, ления газа, которое оказалось меньше сопротивления, предсказы-^ ваемого для вязкого течения. С другой стороны, затрудненное осаждение и остаточный заряд на осажденной частице противо^ действуют быстрому осаждению.
Сила F частицы, несущей заряд q в электрическом поле с напряженностью Е, действует в направлении осадительного электрода и выражается уравнением і
F = qE (Х.39)
\
а сопротивление газа (при условии, что частица движется со своей конечной скоростью) выражается уравнением ;
F'= Ap.*2 (X. 40)
где ы — скорость миграции частиц.
Приравняв уравнения (Х.39) и (Х.40), получаем выражение для скорости миграции
W = V 2qCE/CDAp (Х.41)
Прямое решение данного уравнения обычно не обходится без подстановки 24//?е вместо Cd (т. е. принимая закон Стокса) и предположив, что частицы имеют сферическую форму и они полностью заряжены в результате столкновений [уравнение (Х.31)] в электрическом поле, имеющем напряженность Е. Тогда
