CC BY
6
УДК 621.43: 66.069
Г. Х. Гумерова, С. Ф. Дебердеева
ВЫБОР ПОРИСТЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ РАСПЫЛИТЕЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ГАЗООЧИСТКИ
Ключевые слова: выбросы промышленных предприятий, распыл жидкости, монодисперсный режим, пористая стенка,
пористый материал.
Защита окружающей среды от вредных примесей, содержащихся в выбросах промышленных предприятий, была и остается насущной проблемой. Среди конструкций аппаратов газоочистки с различными способами каплеобразования приоритет имеют устройства, создающие наиболее равномерный распыл факела жидкости.
Keywords: emissions from industrial enterprises, spray torch fluid, monodisperse mode, the porous wall, the porous material.
Environment protection from harmful impurities contained in emissions of the industrial enterprises, was and remains a pressing problem. Among the constructions of gas-treatment machines with different ways drop priority devices creating the most uniform spray torch fluid.
Защита окружающей среды от вредных примесей, содержащихся в выбросах промышленных предприятий, была и остается насущной проблемой. Среди конструкций аппаратов газоочистки с различными способами каплеобразования приоритет имеют устройства, создающие наиболее равномерный распыл факела жидкости [6].
Монодисперсный режим возможен в случаях:
а) естественный распад ламинарной струи жидкости (распад Рэлея);
б) вынужденный распад при искусственных возмущениях;
в) непосредственное образование капель на срезе отверстия или на каплеобразующих элементах.
Последний из вариантов успешно реализуется в полых аппаратах с пористыми вращающимися распылителями (ПВР). Интенсификация монодисперсного режима связана с увеличением в одном вращающемся устройстве количества центров кап-леобразования, т.е., созданием развитой распыли-вающей поверхности [2].
Практически это было реализовано Шмидтом [1] на цилиндрическом распылителе из пористого материала.
Подаваемая во внутреннюю полость вращающегося цилиндра жидкость фильтруется через его пористую стенку и практически одноразмерными каплями сбрасывается с внешней поверхности: при смачивании - с зерен, при несмачивании - из пор (рис 1).
Рис. 1 - Пористый вращающийся распылитель: а -каплеобразование при несмачивании; б - при смачивании
Эксперименты по диспергированию различных жидкостей [3] показали соотношение крайних Л пшх , ~
диаметров капель-;— <2 и их размер 40 мкм,
4 ШЕЛ
что вполне удовлетворяет требованиям большинства производств к тонкому распыливанию жидкости.
Спроектированные и используемые в процессах газоочистки полые вихревые аппараты с пористыми вращающимися распылителями [4] просты по конструкции, мало энерго - и материалозатратны при высокой эффективности.
Но довольно тщательно следует подходить к выбору пористого материала распылителей.
В работе [3] сформулирован ряд общих требований к пористым материалам для ПВР, а именно:
а) зерна материала должны быть круглыми с различием по размерам не более, чем в два раза;
б) при распыливании гидрофильной жидкости средний размер зерна должен в шесть раз превышать желаемый размер капель, а для гидрофобной - размер пор должен быть в два раза меньше размера капли;
в) материал должен обладать высокой механической прочностью, наряду с высокой пористостью.
Учитывая характер требований к производственному процессу (степень агрессивности сред, степень диспергирования, температурный режим, скорости, давление и прочее) при создании аппарата с ПВР, руководствуясь довольно обширным материалом, приводимым ниже (таблицы 1-3), можно подобрать оптимальное сочетание факторов, обеспечивающее эффективность работы его в конкретных условиях. [5].
Сравнительная оценка по пятибалльной системе указанных материалов показала (таблица 1.), что большинству требований, сформулированных выше, в лучшей степени отвечает абразивный материал.
Таблица 1 - Сравнительная оценка пористых материалов
Таблица 3 - Сравнительная оценка пористости образцов ПВР из абразивного материала
Требования, предъявляемые к материалу Рассмат] жваемый материал
Ме-талло керамика Проницаемая керамика Пористое стекло Пористые полимеры Абразивный материал
Состояние поверхности 5 4 4 4 5
Пористость 5 5 5 5 5
Прочность 5 3 3 2 5
Сопрягаемость 5 3 2 5 3
Инертность 4 5 5 2 5
Температуро стойкость 5 4 4 3 5
Стоимость 2 4 3 5 2
Образцы типа ПВР-250 Образцы типа ПВР-250
dp-103, м ей, % Sn, % коц dp-103, м ей, % Sn, % коц
51,5 40,5 32,0 1,27 79,2 42,0 33,0 1,27
51,0 40,5 35,0 1,16 79,0 42,0 38,0 1,20
Определенная опытом пористость немного меньше задаваемой рецептурным составом образцов, что объясняется более плотной укладкой частиц при прессовании. Вместе с тем, данными таблиц можно пользоваться для практических расчетов.
Таблица 2 - Фракционный состав опытных ПВР
Номер зернистости Наименование фракции
Предельная Крупная Основная Комплексная Мелкая
Задерживается на сите с ячейками, мкм Задерживается на сите с ячейками, мкм Задерживается на сите с ячейками, мкм Задерживается на сите с ячейками, мкм Задерживается на сите с ячейками, мкм
40П 0 6 О 00S 1П 0 о 4 1П IT) 500, 400, 315 in о\ 0 а (N
25П 0 3 О 5 1П 0 in 2 in in 315, 250, 200 in о\ 0 чо (N
Перечисленные характеристики, а именно -коэффициент проницаемости, диаметры пор, коэффициент извилистости поровых каналов, пористость приведены в табл. 3.
Литература
1. Schmidt P. Zerteilen von Flüssigreiten in gleich grobe Tropfen // Chemie Jngenieur Technik. - Heft 5/6, 1967. - S. 375-379.
2. Gosele W. Flussigkeitszerteilung durch Rotierende pordse korper. // Chemie Jngenieur Technik. - Heft 1/62, 1968,
S. 37-43.
3. Ю. Беркман A.C., Мельникова И.Г. Пористая проницаемая керамика. - Л.: Госстройиздат, 1969. - 144 с.
4. Калимуллин И.Р., Дмитриев А.В. Перспективы использования абсорбентов на основе третичных аминов для повышения эффективности очистки газов в аппаратах высокой пропускной способности // Вестник Казанского государственного технологического университета. - № 3 - 2011. - С.143-146.
5. Пажи Д.Г., Галустов В.С. Основы техники распылива-ния жидкостей. - М.: Химия, 1984. - 256 с.
6. Патент № 76576 РФ, МПК7 B01D 53/18 Вихревое устройство с пористыми вращающимися распылителями /Гумерова Г.Х., Калимуллин И.Р., Дмитриев А.В., Николаев Н.А. заявители и патентообладатели. - Учреждение Российской академии наук Казанский научный центр РАН - 2008107900, заяв.28.02.2008. Опубл: 27.09.2008 Бюллетень № 27. - 2с.
7. Дмитриева О. С., Дмитриев А. В., Николаев А. Н. Теп-ломассообменный аппарат с комбинированной схемой взаимодействия потоков газа и жидкости в системах оборотного водоснабжения // Вестник казанского технологического университета - 2012. - № 11. - С. 146-148.
© Г. Х. Гумерова - канд. техн. наук, доц. каф. ИКГ и АП КНИТУ, [email protected]; С. Ф. Дебердеева - ст. препод. той же кафедры.
