Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Центробежная сила, действующая на частицы во вращающемся; газовом потоке, намного больше, чем гравитационная, поэтому1 циклоны являются эффективными для удаления частиц гораздо; меньших размеров, чем в случае пылеосадительных камер, и при одинаковых объемах газов размеры циклонов значительно мены» ше. С другой стороны, перепад давления в циклонах больше, а рае»! ход энергии гораздо выше. »
Циклоны отличаются от инерционных уловителей, описанных' в главе V, тем, что в циклоне осуществляется многовитковое вра^ щение потока. Пылеосадительные камеры и инерционные пылеуло-j вители используются (за исключением редких случаев) для удалец ния крупной пыли — размером более 76 мкм, в то время как прой мышленные циклоны эффективны для улавливания частиц дщ
10 мкм (при плотности, равной 1 г/см3) и могут применяться длі улавливания еще более мелких частиц при внесении некоторый конструкционных изменений.
Если газовый поток содержит значительное количество крупней зернистых частиц, особенно очень твердых, стенки циклона Moryf пострадать от эрозии, поэтому перед циклоном желательно установить пылеосадительную камеру или инерционный пылеуловитель.
Вращательное движение придается газовому потоку различны** ми способами; в соответствии с этим классифицируют и циклоны^ Газы могут проходить через криволинейные направляющие лопат* ки в газоходе; такие устройства называются прямоточными циклонами [5151, или вихревыми воздухоочистителями [197]; в другом случае вращение создается специальными вентиляторами. В наит более распространенных противоточных циклонах газы поступают
240
по касательной в верхнюю цилиндрическую секцию, в центре которой расположена выхлопная труба, причем вход в выхлопную трубу находится ниже входа запыленного газа. Нижняя, коническая секция циклона соединена с пылесборником. Газы опускаются по спирали к вершине конуса и затем поднимаются через выходное отверстие.
При сочетании прямоточного и противоточного циклонов запыленные газы поступают по оси как в прямоточном циклоне, в то время как дополнительный поток воздуха подается через сопла по касательной к стенкам, создавая такой же тип движения газового потока, как в противоточном циклоне; эффективность работы при этом повышается [445, 446, 599, 731]. Поскольку поток газа похож на вихрь, такой тип циклонов в Англии называют «торнадо», а в Германии, где он был разработан, — обеспыливателем с вращающимся потоком (Drehstromungsentauber).
Ниже обсуждается теория разделения частиц во вращающемся потоке и применение этой теории при конструировании различных циклонов; описаны промышленные типы и, по мере возможности, для них даны экспериментальные значения коэффициентов фракционной эффективности, а также детально обсуждаются методы расчета эффективности циклонов и перепада давления.
1. РАЗДЕЛЕНИЕ ЧАСТИЦ ВО ВРАЩАЮЩЕМСЯ ПОТОКЕ
Простейшая система в циклонах представляет собой движение частицы в спиральном газовом потоке. Если газовый поток, содержащий частицу, движется по окружности (рис. VI-1) и предполагается, что тангенциальная скорость частицы равна скорости потока, то центробежная сила, действующая на частицу F, т. е. сила, перпендикулярная к касательной к дуге, рассчитывается по уравнению
где т — масса частицы; ит — тангенциальная составляющая скорости газового потока; R — радиус окружности.
Если газ движется по спирали вдоль стенок цилиндра (система, обычно наблюдаемая в прямоточном циклоне), частицы будут двигаться наружу, так как они увлекаются вдоль оси газовым потоком и их движение будет представлять собой расширяющуюся пространственную спираль. Скорость частицы в этом случае может быть разложена на три компонента: тангенциальная скорость ит, Направленная по касательной к спирали и перпендикулярная оси; скорость радиального дрейфа uR, перпендикулярная тангенциальной компоненте и оси; и осевая скорость «я, направленная по оси газовой спирали. Центробежная сила часто выражается через коэффициент п, указывающий, во сколько раз она превышает силу
16—1144
241
Рис. VI-1. Разложение скорости частицы в спиральном газовом потоке.
тяжести mg. Этот коэффициент можно определить путем деления гравитационной силы [уравнение (VI.I) ] на mg:
Rg
(VI.2)
Теория безвихревого движения
Если предположить, что к системе может быть применена теория безвихревого движения [58, 197,
207, 255, 822, 877], то тангенциальная скорость Ut и радиус ОВЯЗа'НЫ уравнением
UtRn = I (VI.3)
где I — константа; п= 1.
Однако, следует отметить, что экспериментальные значения показателя степени /г для газовых циклонов составляют 0,5—0,7, а не равны единице. Последующий анализ был дополнен [822] экспериментальными значениями показателя степени.
Если в данное время t положение частицы -в полярных координатах задано как (/?, 0), то компонента радиального смещения может быть записана как
Ur = dRfdt
а тангенциальная компонента скорости как
Uj-R (Sfdt)
(VI.4)
(VI. 5)
при условии, что скорость частицы равна скорости газового потока. Тогда радиальное ускорение равно
