Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Топ:
История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Интересное:
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Дисциплины:
2018-01-03 | 325 |
5.00
из
|
Заказать работу |
Этот метод отделения частиц аэрозолей от воздуха (газа) значительно эффективнее гравитационного осаждения, так как возникающая центробежная сила во много раз больше, чем сила тяжести. Центробежная сепарация может применяться по отношению к более мелким частицам.
Скорость центробежного осаждения шаровой частицы можно определить, приравняв центробежную силу F ц, возникающую при вращении пылегазового потока, силе сопротивления среды по закону Стокса
Fц = mч wω2/r, (2.12)
где m ч - масса частицы, кг; w ω - скорость вращения потока вокруг неподвижной оси, м/с; r - радиус вращения потока, м.
Отсюда, скорость осаждения частицы в центробежном поле с учетом силы сопротивления среды (2.4):
wч=(dч2ρ0/18μ0)(wω2/r)= τр(wω2/r) (2.13)
Таким образом, скорость осаждения взвешенных частиц в центробежных пылеуловителях прямо пропорциональна квадрату диаметра частицы.
Скорость осаждения w ч под действием центробежной силы больше, чем скорость гравитационного осаждения, в (w ω2/ r). g раз.
Если по аналогии с гравитационным осаждением выразить параметр центробежного осаждения как отношение центробежной силы, действующей на шаровую частицу, к силе сопротивления среды, то получим:
(2.14)
Отношение в правой части уравнения (2.14) представляет собой не что иное, как критерий центробежный Стокса Stk ω,
Stkω=dч2ρчwω/(18 μ0 r), (2.15)
в котором линейный параметр r представляет собой радиус вращения газового потока. Это позволяет выразить коэффициент осаждения частиц под действием центробежной силы в виде:
ηω= f (Re;Stkω) (2.16)
В аппаратах, основанных на использовании центробежной сепарации, могут применяться два принципиальных конструктивных решения:
- поток аэрозоля вращается в неподвижном корпусе аппарата;
- поток движется во вращающемся роторе.
Первое решение применено в циклонах (рис.2.4), второе - в ротационных пылеуловителях.
Рис. 2.4. Схема циклона
Корпус циклона состоит из цилиндрической и конической частей.
По форме циклоны разделяют на цилиндрические (Н ц > H к) и конические (Н к > Н ц), где Н ц и Н к соответственно высота цилиндрической и конической части циклона. Строение конической части определяет особенности движения пылевоздушного потока в этой части циклона и оказывает существенное влияние на процесс сепарации, а также коагуляцию некоторых видов пыли в аппарате, на устойчивость его работы при улавливании данных видов пыли.
Улавливание частиц аэрозоля в циклонных аппаратах основано на использовании центробежных сил. Рассмотрим общепринятую схему движения потока аэрозоля и сепарации его частиц в циклоне. Поток аэрозоля с большой скоростью по касательной поступает в цилиндрическую часть корпуса циклона и совершает движение по нисходящей спирали вначале в кольцевом пространстве между корпусом и выхлопной трубой и продолжает это движение в конической части корпуса, делая несколько витков (рис. 2.4). Под действием центробежной силы, возникающей при вращательном движении потока, аэрозольные частицы перемещаются радиально к стенкам циклона. Взвешенные частицы отделяются от воздуха в основном при переходе потока в восходящий, что происходит в конической части корпуса. Поток, продолжая движение в корпусе циклона, поворачивая на 180°, входит в выхлопную трубу и, совершая в ней движение по восходящей спирали, выходит из циклона. Частицы, выделившиеся из потока, поступают через нижнее выпускное отверстие в бункер.
В циклоне создаются два вихревых потока: внешний – загрязненного воздуха от входного патрубка в нижнюю часть конуса и внутренний - относительно очищенного воздуха из нижней части конуса во внутреннюю трубу.
Процессы, происходящие в циклоне, весьма сложны и зависят от многих факторов, поэтому при теоретических расчетах приходится делать много допущений и упрощений. Так, принимают, что частицы аэрозоля, поступающие с воздушным потоком в циклон, имеют сферическую форму, при входе загрязненного потока в аппарат равномерно распределены по сечению; частицы, которые при перемещении достигли стенок, осаждаются, хотя в действительности часть этих частиц будет выброшена в выхлопную трубу вследствие турбулизации потока и т. д. Кроме того, не учитывается такой фактор, как коагуляция частиц, происходящая в циклоне.
Рассмотрим силы, действующие на частицу, движущуюся в кольцевом пространстве между цилиндрической частью корпуса циклона и выхлопной
трубой.
Центробежная сила, действующая на частицу, может быть определена из выражения
Fц=mчwT2/R, (2.17)
Силу сопротивления среды определяем из формулы Стокса
Fс=3πwрdчμ0, (2.18)
где w т - тангенциальная скорость пылевой частицы, принимаемая равной скорости газового потока при входе в циклон, м/с; w p - скорость движения частицы в радиальном направлении, м/с; R - расстояние от центра вращения газового потока (оси циклона) до частицы, м; m ч - масса шаровой частицы, равная (π d ч3ρч/6), кг; d ч - диаметр частицы, м; ρч - плотность материала частицы, кг/м3; μ0 - динамическая вязкость газа, Н.с/м2.
Через несколько мгновений после входа запыленного потока в циклон силы F ц и F с уравновешиваются, т. е.
mчwT2/R=3πwрdчμ0, (2.19)
и частица движется в радиальном направлении с постоянной скоростью, которую можно определить из написанного выше равенства
wр=mчwT2/(R.3πdчμ0)=dч2wT2ρч/(18Rμ0) (2.20)
Из движущихся в потоке частиц наибольший путь пройдет частица, которая при входе в циклон находилась вблизи выхлопной трубы. Ее путь равен (R 2− R 1), здесь R 1 - радиус выхлопной трубы циклона, м; R 2 - радиус цилиндрической части циклона, м.
Время для прохождения этого пути:
τ=(R2–R1)/wр (2.21)
Величина R переменная, ее среднее значение можно принять
(R2 +R1)/2.
Подставим в формулу (2.17.) значение w р из (2.16.), найдем
τ=18(R2 – R1)(R2 +R1)μ0/(2 wT2 dч2 ρч=9 μ0(R22 – R12)/(wT2 dч2 ρч)
(2.22)
Из этой же формулы можно найти размер самых малых частиц, которые успевают пройти путь (R 2 – R 1) за время прохождения циклона газовым потоком, т. е. за время нахождения частицы в циклоне
dmin = [9 μ0(R22 – R12)/ρч wT2 τ]1/2 = [9 μ0(R22 – R12)/2 π ρч wT R n]1/2 = [9 μ0(R2 – R1)/ π ρч wT n]1/2, (2.23)
где n - число оборотов, которые совершает газовый поток в циклоне (обычно принимают 2).
Данные, полученные по формулам (2.22.) и (2.23.), значительно отличаются от результатов экспериментальных исследований. Это объясняется тем, что в формулах не в полной мере учтены все факторы, влияющие на циклонный 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.
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!