CC BY
9
Науковий вкник НЛТУ Укра'ни. - 2014. - Вип. 24.10
3. ТЕХНОЛОГ1Я ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 671.093.02 Проф. 1.М. Озартв, д-р техн. наук;
доц. Ю.Р. Дадак, канд. техн. наук - НЛТУ Украти, м. Льв1в;
директор Р.М. Дадак - ТКНЛТУ Украти, м. Льв1в
Ф1ЗИЧН1 ЗАКОНОМ1РНОСТ1 МОКРОГО ВЛОВЛЮВАННЯ ГАЗОПИЛОВИХ ПОТОК1В
Розглянуто особливост осадження пилу в газовому потощ у випадку, коли сепа-ращя пилу здшснюеться на краплях або шпвках рiдини. Описано механiзми вловлюван-ня подрiбнених частинок у газопромивачах з рухомими та нерухомими насадками. Виз-начено характернi особливостi пиловловлювачш мокрого типу. Проведено теоретичнi дослщження щодо особливостей захоплення частинок пилу плiвкою та краплями рщи-ни. Визначено чинники, що впливають на ефектившсть вловлення пилу в апаратах мокрого типу. Наведено висновки та рекомендаци щодо пiдвищення ефективност пилов-ловлення в процесi використання пиловловлювачiв мокрого типу.
Ключовi слова: сепарацш, пил, пристрiй, мокре очищения, вловлювання, критерий Стокса, скрубер.
Вступ. Вiдомо [1], що сепарацiя пилу в мокрих знепилювальних прис-троях, коли газопилова сумiш безпосередньо контактуе з рiдиною або опосеред-ковано i3 зрошуваною нею поверхнею, осаджування завислих частинок в газовому потощ здшснюеться на краплях, мвках або поверхнях рiдини (переважно води). До найбшьш поширених типiв апарапв мокрого очищення газово!' сумь шi iз домiшками вiдносять такi:
• порожниси газопромивачц
• газопромивачi з рухомою насадкою;
• пристро! ударно-шерцшно! ди з використанням трубок Вентурц
• барботажнi та пiннi газопромивачц
• апарати вщцентрово! ди та шш.
Цi пристро!' характернi позитивними ознаками: вiдносною простотою конструкцií, поршняно невеликою вартiстю, високою продуктивнiстю (порiвня-но зi сухими пиловловлювачами шерщйного типу), невеликими габаритними розмiрами, можливктю використання газово!' сумiшi з високою температурою i значною вологiстю пилогазово!' сумiшi (виробництво целюлози), вловлювання поряд iз частинками пилу також пари та газоподабних компонентiв [3]. Характерною особливктю пиловловлювачiв мокрого типу е те, що захоплення пилу (вловлюваних частинок) здшснюеться краплями рвдини та плiвкою рiдини.
При вловлюванш краплями запилений газовий потiк промивають дис-пергованою рiдиною, коли частинки пилу захоплюються краплями рiдини i ви-носяться з пилогазового потоку. У цьому випадку, залежно ввд температурного режиму, тисюв i вологосп газово!' сумiшi, може вiдбуватися процес випарову-вання крапель, або конденсащя парiв iз газово!' сумiшi потоку. За певних умов
3. Технологи та устаткування лковиробничого комплексу
103
частинки пилу можуть одночасно бути центрами (ядрами) тако1 конденсацц. Це означае, що використання конденсацiйного ефекту може значно шдвищити ефективнiсть очищения газового потоку ввд пилу. При осадженнi пилу плiвкою рiдини газовий потiк з частинками пилу направляють на поверхню стiнки, змо-чено1 рiдиною, або плiвку спецiально отриманих газових бульбашок.
Теоретичнi дослщження. Захоплення частинок пилу з допомогою кра-пель рдани, коли крапля безпосередньо рухаеться в просторi пристрою (скру-бери), що заповнений запиленим газом, вiдбуваеться, в основному, завдяки кь нематичнiй коагуляцп.
Допустивши, що механiзм осiдания частинок на краплi розглядають як чисто шерцшний, то ефект захоплення кзах визначають критерiем Стокса (Stk), тобто кшьккть захоплених частинок за одиницю часу Nt визначають:
— ■d 2
Nr = —d^-w-z-ksk, (1)
кiлькiсть частинок пилу, захоплених на одинищ довжини пройденого шляху, визначають
— d 2
N z-kstk, (2)
де: dKpami - дiаметр краплi, м; w - швидккть удару краплi, м/с; z - довжина шляху, м. Тода кшьккть частинок, захоплених 1 см3 розпилено!' рiдини на тiй же довжиш (дiлянцi шляху), становитиме:
— d2 6 3 z
Nv = kSk-pd^-z—6— = 3- ksk . (3)
4 — ■ dKpaлл 2 dxpanл
Звiдси випливае, що ефективнiсть уловлення зростае iз зменшенням да-аметра краплi, завдяки чому може бути забезпечено ефективне вловлення ^б-них частинок пилу. У випадку, коли захоплення частинок пилу здшснюеться плiвкою рiдини, тобто мае мкце удар дрiбноí частинки об тверду стшку, мож-ливим е вщскакування частинки або прилипання до стшки за рахунок сил адге-зп (Рад). Вiдбивания частинки виникае, коли кiнетична енерпя вадбито!' частинки е бiльшою за енергда адгезií (Еад), тобто
^ > Еад, (4)
де: m - маса частинки пилу дiаметром d4, кг; w - швидкiсть вiдбивания (за умови допущення вiдсутностi сил адгези), м/с;
Виразивши
— d3
m ■ Рч , (5)
6
iз врахуванням допущення ввдсугаосп сил адгезií можна записати, що
Еад = Рад ■ h ■ d4 , (6)
Науковий вкиик НЛТУ УкраГни. - 2014. - Вип. 24.10
де: к - пром1жок м1ж поверхнею стшки та частинкою, м; йч - екшвалентний дь аметр частинки, м.
Рад = 0,012 • йч. (7)
1нтегруючи (6), можна знайти граничне значення швидкост1 удару, за якого ще можливим е явище прилипання частинки, тобто
0,249
ю = —— (8)
ач
Необх1дно зазначити, що за рахунок наявност1 на поверхн1 пл1вки змочу-вано! р1дини умови прилипання будуть ктотно покращеними. Тод1, в цьому ви-падку, силу адгезп можна визначати за формулою
Рад = ^^Т^Ф, (9)
1 + * 2
де: а - кут, що визначае змочену частину поверхн1 подр1бнено! частинки; а-коеф1ц1ент поверхневого натягу, Н/м; ф - крайовий кут змочування, який зале-жить вщ х1м1ко-ф1зичних властивостей змочувано! р1дини та дисперсност1 час-тинок. Для идрофшьних, тобто добре змочуваних поверхонь частинок пилу (ф » 0), при точковому контакт1 частинок 1з поверхнею р1дини (а » 0) величина сили адгезп буде лор1внювати
Рад = Ра •йч. (10)
Треба зазначити, що за однаково! швидкост1 о змоченою поверхнею будуть утримуватися значно бшьш1 за д1аметром частинки, шж при сухому спосо-б1 вловлення [4]. При рус1 гранична швидюсть удару частинки, що забезпечуе 11 занурення в змочувану рщину, буде дор1внювати
Г ^ а
\Рг • йг
о = , (11)
cos у/\Рг • йг
де у - кут м1ж напрямком руху частинки пилу 1 нормаллю до поверхн1 р1дини в точщ удару (рис.).
Рис. 1 Схема захоплення частинок пилу плiвкою рiдини:
а) схема захоплення; б) крайовий кут змочування
При у = 0, тобто, коли рух частинки по нормал1 до поверхш рщини
о = 2,83/-а . (12)
' р • й
3. Технолог1я та устаткування лковиробничого комплексу
105
При значних кутах y частинки рикошетять вщ поверхиi, а вловлювання е можливим тшьки тодi, коли мають явище високi швидкостi удару. У випадку, коли критерiй Рейнольдса Re<5 то частинки занурююеться в пл1вку не повнктю i можуть бути дуже легко зiрваними газовим потоком. Це пояснюеться тим, що поверхня рщини пiсля удару швидко випрямляеться, а утримувальш сили адге-зií е незначними.
Висновок. Пiд час застосування мокрих пиловловлювачiв, якi працюють на принцип уловлення пилу краплями рщини, ефективнiсть уловлення дрiбних частинок пилу зростае iз зменшенням дiаметра краплi рiдини.
За умови пиловловлення плiвками рiдини необхвдно враховувати, що при великих кутах y частинки пилу будуть рикошетити i вловлювати íх мож-ливо тiльки за умови забезпечення високих швидкостей удару.
Лггература
1. Озарюв 1.М. Основи техноекологл : навч. поабн. / 1.М. Озарив, Й.С. Мисак, М.П. Юрик та iH. - Льв1в : НВФ "Украшсью технологи", 2009. - 336 с.
2. Жучков П.А. Тепловые процессы в целлюлозно-бумажном производстве / П.А. Жучков. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1978. - 408 с.
3. Апостолюк С.О. Охорона пращ в целюлозно-паперовш промисловост / С.О. Апосто-люк, В.С. Джигирей, Ю.Р. Дадак та ш. - К. : Вид-во "Основа", 2007. - 615 с.
4. Озарюв 1.М. Законом1рност1 перемщення подр1бнених матер1ал]в у циклонах / 1.М. Озарюв, Г.В. Сомар, 1.А. Соколовський Ю.Р. Дадак // Науковий вюник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Украши. - 2013. - С. 121-126.
Озаркив И.М., Дадак Ю.Р., Дадак Р.М. Физические закономерности мокрого улавливания газопылевых потоков
Рассмотрены особенности осаждения пыли в газовых потоках, в случае, когда сепарация пыли осуществляется на каплях или пленках улавливаемой жидкости. Описаны механизмы улавливания измельченных частиц в газопромывочном оборудовании со стационарными движущимися насадками. Определены характерные особенности пылеуловителей мокрого типа. Проведены теоретические исследования особенностей захвата частиц пыли пленкой и каплями жидкости. Определены факторы, влияющие на эффективность улавливание пыли в аппаратах мокрого типа. Приведены выводы и рекомендации по повышению эффективности пылеулавливания в процессе использования пылеуловителей мокрого типа.
Ключевые слова: сепарация, пыль, устройство, мокрая очистка, улавливание, критерий Стокса, скрубер.
Ozarkiv I.M., Dadak Yu.R., Dadak R.M. Physical Laws of Wet Trapping of Gas-Dust Flows
Some peculiarities of dust deposition in the gas stream in case of separation on the drops or liquid films are researced. Trapping mechanisms of crushed particles in gas cleaners with moving and fixed nozzles are described. Researches concerning the peculiarities of capturing dust particles with water membrane and liquid drops are conducted. The factors which effect on the dust capturing efficiency in the wet type apparatus were identified. Some conclusions and recommendations to improve the efficiency of dust capturing while using wet type dust collectors are made.
Key words: separation, dust, device, wet cleaning, trapping, Stokes number, scrubber.
