Теоретические основы защиты окружающей среды. Ветошкин А.Г. - 111 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ПГУ | Пенза

Составители: 

Рубрика: 

111
газового потока (оси циклона) до частицы, м; m
ч
- масса шаровой частицы,
равная (π
d
ч
3
ρ
ч
/6), кг; d
ч
- диаметр частицы, м; ρ
ч
- плотность материала час-
тицы, кг/м
3
; μ
0
- динамическая вязкость газа, Н
.
с/м
2
.
Через несколько мгновений после входа запыленного потока в циклон
силы
F
ц
и F
с
уравновешиваются, т. е.
m
ч
w
т
2
/R = 3 π w
р
d
ч
μ
0
, (3.19)
и частица движется в радиальном направлении с постоянной скоростью, ко-
торую можно определить из написанного выше равенства
w
р
= m
ч
w
т
2
/(R
.
3 π d
ч
μ
0
) = d
ч
2
w
т
2
ρ
ч
/(18 R μ
0
). (3.20)
Из движущихся в потоке частиц наибольший путь пройдет частица, ко-
торая при входе в циклон находилась вблизи выхлопной трубы. Ее путь ра-
вен (
R
2
− R
1
), здесь R
1
- радиус выхлопной трубы циклона, м; R
2
- радиус ци-
линдрической части циклона, м.
Время для прохождения этого пути:
τ = (
R
2
– R
1
)/w
р
. (3.21)
Величина
R переменная, ее среднее значение можно принять
(
R
2
+R
1
)/2.
Подставим в формулу (3.17.) значение
w
р
из (3.16.), найдем
τ = 18(
R
2
– R
1
)( R
2
+R
1
)μ
0
/(2 w
т
2
d
ч
2
ρ
ч
) = 9 μ
0
(R
2
2
– R
1
2
)/(w
т
2
d
ч
2
ρ
ч
). (3.22)
Из этой же формулы можно найти размер самых малых частиц, которые
успевают пройти путь (
R
2
- R
I
) за время прохождения циклона газовым пото-
ком, т. е. за время нахождения частицы в циклоне
d
min
= [9 μ
0
( R
2
2
– R
1
2
)/ρ
ч
w
т
2
τ]
1/2
= [9 μ
0
( R
2
2
– R
1
2
)/2 π ρ
ч
w
т
R n]
1/2
=
= [9 μ
0
( R
2
– R
1
)/ π ρ
ч
w
т
n]
1/2
, (3.23)
где
n - число оборотов, которые совершает газовый поток в циклоне (обычно
принимают 2).
Данные, полученные по формулам (3.22.) и (3.23.), значительно отлича-
ются от результатов экспериментальных исследований. Это объясняется тем,
что в формулах не в полной мере учтены все факторы, влияющие на циклон-
ный процесс.
В реальных условиях пылевые частицы, имеющий размер больше
d
min
,
улавливаются в циклоне далеко не полностью. В то же время часть частиц,
имеющих размер меньше
d
min
, осаждается в циклоне. Это можно объяснить
тем, что в формулах не учитывается коагуляция, происходящая в циклоне.
Кроме того, часть мелких частиц увлекается потоком и осаждается вместе с
более крупными частицами.
2.3. Инерционное осаждение частиц
При инерционном осаждении поток аэрозоля, перемещающийся со зна-
чительной скоростью, изменяет направление движения. Движущиеся в пото-
ке аэрозольные частицы вследствие большой инерции не следуют за пото-
ком, а стремятся сохранить первоначальное направление движения, двигаясь 
газового потока (оси циклона) до частицы, м; mч - масса шаровой частицы,
равная (π dч3ρч/6), кг; dч - диаметр частицы, м; ρч - плотность материала час-
тицы, кг/м3; μ0 - динамическая вязкость газа, Н.с/м2.
     Через несколько мгновений после входа запыленного потока в циклон
силы Fц и Fс уравновешиваются, т. е.
              mч wт2/R = 3 π wр dч μ0,                               (3.19)
и частица движется в радиальном направлении с постоянной скоростью, ко-
торую можно определить из написанного выше равенства
           wр = mч wт2/(R.3 π dч μ0) = dч2 wт2 ρч/(18 R μ0).            (3.20)
     Из движущихся в потоке частиц наибольший путь пройдет частица, ко-
торая при входе в циклон находилась вблизи выхлопной трубы. Ее путь ра-
вен (R2 − R1), здесь R1 - радиус выхлопной трубы циклона, м; R2 - радиус ци-
линдрической части циклона, м.
     Время для прохождения этого пути:
              τ = (R2 – R1)/wр.                                      (3.21)
     Величина R переменная, ее среднее значение можно принять
                                      (R2 +R1)/2.
     Подставим в формулу (3.17.) значение wр из (3.16.), найдем
   τ = 18(R2 – R1)( R2 +R1)μ0/(2 wт2 dч2 ρч) = 9 μ0(R22 – R12)/(wт2 dч2 ρч). (3.22)
     Из этой же формулы можно найти размер самых малых частиц, которые
успевают пройти путь (R2 - RI) за время прохождения циклона газовым пото-
ком, т. е. за время нахождения частицы в циклоне
      dmin = [9 μ0( R22 – R12)/ρч wт2 τ]1/2 = [9 μ0( R22 – R12)/2 π ρч wт R n]1/2 =
              = [9 μ0( R2 – R1)/ π ρч wт n]1/2,                      (3.23)
где n - число оборотов, которые совершает газовый поток в циклоне (обычно
принимают 2).
     Данные, полученные по формулам (3.22.) и (3.23.), значительно отлича-
ются от результатов экспериментальных исследований. Это объясняется тем,
что в формулах не в полной мере учтены все факторы, влияющие на циклон-
ный процесс.
     В реальных условиях пылевые частицы, имеющий размер больше dmin,
улавливаются в циклоне далеко не полностью. В то же время часть частиц,
имеющих размер меньше dmin, осаждается в циклоне. Это можно объяснить
тем, что в формулах не учитывается коагуляция, происходящая в циклоне.
Кроме того, часть мелких частиц увлекается потоком и осаждается вместе с
более крупными частицами.

                        2.3. Инерционное осаждение частиц

     При инерционном осаждении поток аэрозоля, перемещающийся со зна-
чительной скоростью, изменяет направление движения. Движущиеся в пото-
ке аэрозольные частицы вследствие большой инерции не следуют за пото-
ком, а стремятся сохранить первоначальное направление движения, двигаясь


                                        111

Страницы