CC BY
29
Науковий вкник НЛТУ Украши. - 2016. - Вип. 26.4
• MOKpi апарати вщцентрово!' дп;
• швидюсш турбулентнi газопромивачi;
• залежно вщ створюваного тиску, тобто за аеродинамiчними характеристиками,
MOKpi пиловловлювачi дiлять на групи: низьконатрт (до 1 Па), середньонатр-
Hi (1500.. .4500 Па) та високонатрт (бiльше 4500 Па).
Особливост мокрого очищення ra3iB. Для вловлювання пилу за раху-нок рвдини використовують два 0CH0BHi способи захоплення частинок пилу: краплями рiдини i плiвкою рiдини. У першому випадку запилений потiк повiтря промивають диспергованою рiдиною, коли частинки пилу захоплюються краплями рiдини i виводяться iз газово! сумiшi. Залежно вщ режиму температури газового потоку, тиску i вiдносноí вологостi повпря в процесi промивання може ввдбуватися випаровування крапель або конденсацiя парiв iз повiтряного потоку. Зауважимо, що використання конденсацiйного ефекту значно покращуе оса-дження пилу.
У другому випадку осадження пилу здiйснюють, направляючи потш частинок пилу на поверхню рiдини, або змочену рiдиною стшку, або плiвку спещ-ально створених газових бульбашок (бульок). Тому, залежно ввд способу захоплення, мо^ пиловловлювачi умовно подiляють на два типи: з промиванням газу рщиною; з осадженням пилу на плшку рiдини.
Захоплення частинок пилу краплями. Шд час руху краплi в заповне-ному газом просторi осадження пилу на ньому ввдбуваеться за рахунок кшема-тично! коагуляцп. Розглядаючи механiзм осадження частинок на крапл^ як чисто шерцшних, то коефiцieнт захоплення пзах визначають критерieм Стокса Stk, а кшьккть захоплених частинок в одиницю часу NT становитиме
NT = nsik-n4djL 00-z, (1)
де: 0)o - швидккть вловлювання; z - запиленкть газового потоку; dk - дiаметр краплi. Кiлькiсть частинок пилу, захоплених (1 см3) розпиленою водою буде до-рiвнювати
т., П-dl 6 3 z
Nv =Vstk---00-z---г =-Vstk-— . (2)
4 П-dj3 2 dk
Рiвняння (2) показуе, що ефективнiсть вловлювання за однакових умов зростае iз зменшення дiаметра краплi i може досягати великих значень навиъ для дрiбних частинок.
Захоплення частинок пилу плiвкою рiдини. Пiд час удару частинки об тверду стiнку може ввдбутися вiдскок (рикошет) частинки або прилипання до стiнки скрубера за рахунок сил адгези Рад. Зауважимо, що ввдскок (рикошет) частинки пилу виникае у випадку, коли кшетична енергiя вiдбитоi частинки пилу бшьша за енергда адгезп Еад, тобто
m- о2
, (3)
де: m - маса частинки пилу дiаметром deKB i густиною рч; о - швидккть вiдскоку у припущеннi, що сили адгезп вiдсутнi (о « 0,80 щ,дар, де щдар _ швидккть частинки при ударО;
Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши
т = л-(?рч / а. (4)
Орieнтовно приймають [5], що
Рад=0,012 а; (5)
Еад=1 Рад ■ аН, (6)
де Н - промiжок мiж поверхнею стiнки i частинкою.
Наближено проiнтегрувавши рiвняння (6), отримаемо граничну (крайо-ву) швидкiсть удару, за яко! можливе прилипання частинки, тобто
с=0,249/а, (7)
де а - розмiр частинки, мкм.
За наявност на поверхнi илшки рщини умови прилипання iстотно пок-ращаться. Це означае, що силу адгези можна визначити за формулою
Рад =-С0яф, (8)
1 +1§(«/2)
де: а - кут, що визначае змочену частину поверхнi частинки; р - крайовий (гра-ничний) кут змочування, що залежить вiд фiзико-хiмiчних властивостей i дис-персностi пилу.
Для добре змочуваних поверхонь матерiалiв (р ») за точкового контакту (а>0) величина сили адгезii дорiвнюе
Рад = 2я-аа1, (9)
Для мiнеральних масел за товщини плiвки
а= 0,50 а, (10)
а величина сили адгези становить
Рад = 157 а, (11)
Поршнюючи рiвняння (5), (6) i (11), видно, що сила адгези при поверхш, вкритiй маслом, у илька разiв бiльша, шж при сухiй поверхнi. Тодi гранична швидюсть удару, що забезпечуе осадження пилових частинок, доршнюе
с=7350/а. (12)
Ввдомо, що за однаково! швидкост с змоченою поверхнею будуть отри-муватися значно бiльшi частинки пилу, шж сухо!'.
Враховуючи те, що змочувашсть матерiалiв погiршуеться iз зменшенням розмiрiв, то таку змочуванiсть порiвнюють iз гiдрофобними частинками. Для пиловловлювання таких частинок потрiбно, щоби !хня кiнетична енерпя пере-вищувала затрати занурення частинки в рiдину, тобто мали мiсце затрати пере-борювання сил поверхневого натягу. Тодi гранична швидккть удару частинки, що буде забезпечуватии занурення в рщину, дорiвнюватиме
1 8-а
с =-\—1' (13)
С08у \ р- а
де у - кут мiж напрямком руху частинок i нормаллю до поверхш рщини в точцi сшвудару. У випадку, коли у = 0, коли рух частинки пилу ввдбуваеться по нор-малi до поверхш рщини, гранична швидкiсть удару
232 Збiрник науково-техшчних праць
Науковий вкник НЛТУ Укра'ни. - 2016. - Вип. 26.4
а = 2,83/а / Р'd С14)
За великих кутав у коли частинки пилу рикошетують ввд поверхш, то вловлювання е можливим тальки за великих швидкостей ствудару. У випадку, коли критерш Рейнольдса Re<5, в момент удару частинки занурюються в пл1в-ку рвдини не повшстю i можуть дуже легко бути з1рваш газовим потоком, ос-кшьки поверхня рiдини шсля удару дуже швидко випрямляеться, а утримуваль-нi частинки сили адгезп е незначними.
Висновок. Наведенi вище аналiтичнi залежностi вказують на переваги мокрого очищування газово! сумiшi, тобто повтаря i пилу.
Лiтература
1. Озарюв 1.М. Основи техноеколоп! : навч. поабн. / 1.М. Озарюв, Й.С. Мисак, М.Д. Юрик, 1.А. Соколовський, В.С. Джигирей, I.I. М'якуш. - Льв]в : Вид-во НВФ "Украшсью технолог11", 2009. - 336 с.
2. Ефремов Г.И. Пылеочистка / Г.И. Ефремов, Б.П. Лукачевский. - М. : Изд-во "Химия", 1990. - 67 с.
3. КучерукВ.В. Очистка вентиляционного воздуха от пыли / В.В. Кучерук. - М. : Изд-во "Машгиз", 1963. - 144 с.
4. Святков С.Н. Пневматический транспотр измельчённой древесины / С.Н. Святков. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1966. - 320 с.
5. Старк С.Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве : учеб. [для студ. ВУЗов] / С.Б. Старк. - М. : Изд-во "Металлургия", 1990. - 400 с.
6. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя : пер. с нем. Г. Шлихтинг. - М. : Изд-во "Наука", 1974. - 712 с.
7. Лютий Е.М. Циклони в деревообробнш промисловост : монографш / Е.М. Лютий, Л.О. Ти-совський, Ю.Р. Дадак, А.В. Ляшеник. - Льв1в : Вид-во "Украшський паучник", 2009. - 148 с.
Надг'йшла до редакцп 08.06.2016р.
ОзаркивИ.М., Сомар Г.В, Соколовский И.А., Кобринович М.С., Со-мар Т.А., Левчунец О.М. Основы влажного очищения газов
Приведены характерные особенности влажного очищения газовой смеси, имеющие место в технологических процессах производства лесопромышленного комплекса. Раскрыта классификация наиболее распространенных типов аппаратов влажного очищения газового потока, то есть воздуха и частиц пыла. Приведены теоретические основы влажного очищения газовых потоков, когда захват частиц пыла с последующим осаждением пыла проходит каплями жидкости и непосредственно пленкой жидкости. Описаны механизмы захвата частиц пыла каплями и пленкой жидкости. Приведены зависимости, которые отображают процесс пылозахвата в аппаратах влажного очищения газового потока.
Ключевые слова: пыл, газовая смесь, влажное очищение газов.
Ozarkiv I.M., Somar G. V., Sokolovskiy IA., Kobrynovich M.S., Somar T.A., Levchunets O.M. The Basics of Wet Gas Scrubbing
Some typical features of wet scrubbing of gas mixture taking place in production processes of forest sector are presented. The classification is given to the most common types of apparatus for wet cleaning of gas stream, that is a mixture of air and dust particles. The theoretical grounding for the wet scrubbing of gas streams wherein the particulate material is captured by liquid droplets and liquid film with subsequent settling of the dust particles is provided. A variety of mechanisms for dust particles capture by the liquid droplets and film are described. Mathematical relationshipsdescribing dust collection by wet gas scrubbing process are presented.
Keywords: dust, gas mixture, wet gas scrubbing, wet cleaning.
Нащональний лкотехшчний унiверситет Укра'ни
УДК 622.4.076:620.197.6
КОМПОЗИЦ1ЙН1 Б10СТ1ЙК1130ЛЯЦ1ЙН1 МАТЕР1АЛИ ДЛЯ ПР0ТИК0Р031ЙН0Г0 ЗАХИСТУ П1ДЗЕМНИХ ТРУБ0ПР0В0Д1В
М. С. Полутренко1
Розроблено рецептури модифiкованих праймерiв i бiтумно-полiмерних мастик ш-гiбiторами корози рiзних клаав органiчних сполук та вивчено !х характеристики. Вста-новлено вплив природи iнгiбiтора на гiдрофобнiсть базово! мастики та композицш мо-дифiкованих мастик у дистильованш та морськ1й вод! Визначено бактерицидну актив-нiсть дослщжуваних iнгiбiторiв корози з класу ароматичних амЫв та четвертинних амонiйних солей. З участю даних iнгiбiторiв отримано зразки модифiкованих мастик й дослщжено !х мiкробну стiйкiсть згiдно з ДСТУ 3999-2000. Отримано захист компози-цiйнi iзоляцiйнi покриття, стiйкi до руйтвного впливу корозiйно-небезпечних м^оор-ганiзмiв, що призведе до пiдвищення протикорозшного та мiкробiологiчного захисту пiдземних трубопроводiв.
Ключовг слова: корозiя, трубопроводи, композицшт матерiали, iнгiбiтор.
Аналiз стану наявних дослщжень та публiкацiй. Одним iз стратепч-них напрямiв забезпечення енергетично'1 та екологiчноí безпеки нашо'1 держави е проблема пiдвищення ефективностi протикорозшного захисту тдземних тру-бопроводiв. На сьогодт в Укра'т експлуатуеться значна кшьюсть мапстраль-них трубопроводiв, термш служби яких перевищуе 30 роюв, що потребуе знач-ного збтьшення витрат матерiальних i фiнансових ресурсш на 1х експлуатацiю та тдтримку проектних параметрiв функцiонування. Пошкодження металу тд-земних трубопроводiв переважно мають корозiйно-механiчну природу (рис. 1; а, б). Це велик корозiйнi пошкодження (див. рис. 1, а), як виникають у мiсцях порушення iзоляцií i зумовленi корозiйною активнiстю грунпв та локальнi ко-розiйно-механiчнi пошкодження у виглядi поверхневих каверн (див. рис. 1, б), що виникають у разi пошкодження металу труби дiею блукаючих струмiв. На-явт також трiщиноподiбнi дефекти в матерiалi труби, що виникають внаслiдок експлуатацшних навантажень.
Рис. 1. Корозшш пошкодження тдземних трубопровоЫв
Крм корозiйно-механiчноí природи, пошкодження труб тдземних тру-бопроводiв мають також бiологiчну компоненту, яка полягае в деструкцп захис-ного iзоляцiйного покриття пiд дiею асощацш грунтових мiкроорганiзмiв [1-3].
1 проф. М.С. Полутренко, д-р техн. наук - 1вано-Франмвський НТУ нафти i газу
234
Збiрник науково-технiчних праць
