Curățarea și aplicarea umedă a gazelor
BAZA FIZICĂ A CURĂȚII CU GAZE ULEI
Colectoarele de praf de tip umed sunt utilizate pe scară largă în inginerie. O caracteristică distinctivă a acestora este captarea particulelor prinse de un lichid care le scoate din aparat sub formă de suspensie.
Mașinile umede au următoarele avantaje: simplitatea construcției și costul relativ scăzut; o eficiență mai mare în comparație cu colectoarele de praf mecanice uscate de tip inerțial; dimensiuni mai mici în comparație cu filtrele de țesături și precipitatoarele electrostatice; posibilitatea utilizării la temperaturi ridicate și umiditate ridicată a gazelor; lucrul la gaze explozive; prins împreună cu vaporii solizi în suspensie și componentele gazoase.
Cu toate acestea, colectorii de praf umed sunt inerenți într-o serie de deficiențe:
- costuri semnificative de energie la rate ridicate de purificare;
- obținerea unui produs prins sub formă de șlam, ceea ce face adesea mai dificilă și mai scumpă utilizarea acestuia ulterior;
- necesitatea de a organiza un ciclu de reciclare a alimentării cu apă (pomparea prin pompare, răcitoare, etc.), ceea ce sporește semnificativ costul sistemului de curățare a gazelor;
- formarea depunerilor în echipamente și conducte de gaz prin răcirea gazelor până la temperatura punctului de rouă sau prin scurgerea umidității din colectorul de praf;
- uzura corozivă a echipamentelor și a conductelor de gaz în timpul curățării gazelor care conțin componente agresive;
- efectul dăunător al umidității picăturilor conținute în gaze pe pereții coșurilor;
- deteriorarea condițiilor de dispersie a prafului și a gazelor nocive emise prin coșuri în bazinul de aer.
În ciuda acestor dezavantaje, dispozitivele umede sunt utilizate pe scară largă în metalurgie, în special în cazurile în care, împreună cu curățarea, necesită răcirea și umidificarea gazului. Dispozitivele umede sunt, de asemenea, instalate în absența spațiului pentru plasarea de precipitații electrostatice sau filtre de țesături. Rentabilitatea purificării gazelor umede este în mod semnificativ sporită dacă este posibil să se alăture economiei de apă existente.
Două metode principale de captare a particulelor de praf sunt folosite pentru a capta praful folosind lichide: picături de lichid și un film lichid. Pentru a realiza prima metodă, fluxul de praf este spălat cu un lichid dispersat. În timpul spălării, particulele de praf sunt prinse de picături de lichid și sunt evacuate din fluxul de gaze. În funcție de temperatură, presiune și umiditate a gazului în timpul procesului de spălare, poate să apară evaporarea picăturilor sau condensarea vaporilor din fluxul de gaz. În anumite condiții, particulele de praf pot servi ca nuclee de astfel de condensare. Utilizarea unui efect de condensare poate îmbunătăți semnificativ depunerea de praf.
O a doua metodă de precipitare a prafului este realizată prin direcționarea unui flux de particule de praf pe suprafața lichidului, un perete umezit cu lichid sau un strat de bule de gaze preparate special.
În conformitate cu metoda de captare, aparatul de colectare a prafului umed poate fi împărțit în două grupe: 1) cu spălarea gazului cu lichid; 2) cu depunerea de praf pe filmul lichid.
Mecanismele de captare a particulelor de praf prin lichid sunt aceleași ca și pentru captarea prafului de către elementele stratului de filtrare.
Dacă mecanismul de depunere a particulelor de pe picătură poate fi privit ca pur inerțial, coeficientul de captură este determinat de numărul Stokes Stk, iar numărul de particule capturate pe unitatea de timp Nt este egal cu
și numărul de particule capturate pe unitatea de lungime a căii,
În consecință, numărul de particule capturate cu 1 cm3 de apă pulverizată pe aceeași parte a traseului este egal cu
După cum se poate observa din formula (7.3), eficiența capcanei cu alte condiții egale crește odată cu scăderea diametrului picăturii și poate atinge valori mari chiar și pentru particule mici.
Capturați particulele de praf cu un film lichid. Atunci când o particulă lovește un perete solid, este posibilă o revenire a particulei sau o adeziune la perete datorită forțelor de adeziune ale Radului. Sărirea unei particule are loc dacă energia cinetică a particulei reflectate este mai mare decât energia de adeziune Ead:
unde m este masa unei particule cu diametrul d și densitatea rh; m = pd 3 r / 6; w este viteza de revenire în absența forțelor de aderență (aproximativ egală cu 0,8 din viteza la impact). Cu tentativă puteți să luați
unde h este decalajul dintre suprafața peretelui și particulă.
Ca urmare a integrării aproximative a expresiei (7.5), putem găsi valoarea limită a vitezei de impact, la care aderența particulelor este încă posibilă:
unde d este dimensiunea particulelor, μm.
În prezența unui film lichid pe suprafață, condițiile de lipire sunt substanțial îmbunătățite (schema de captură este dată în figura 7.1a). În acest caz, forța de adeziune poate fi determinată prin formula
unde # 945; - unghiul care determină partea umedă a suprafeței particulei; # 966; - unghiul de contact al umezelii, în funcție de proprietățile fizice și chimice și de dispersia prafului (figura 7.1, b).
Pentru materiale bine umectate (# 966; ≈0) cu contact punctual (# 945; ≈0), valoarea rezistenței de aderență este
Fig. 7.1. Capturați particulele de praf cu un film lichid.
Pentru uleiurile minerale cu grosimea filmului # 948; = 0,5d
Comparând expresiile (7.5) și (7.9), se poate concluziona că forța de adeziune la o suprafață acoperită cu ulei este de multe ori mai mare decât pentru o suprafață uscată.
Cu aceleași ipoteze, este posibil să se determine viteza maximă de impact, cm / s, care asigură precipitarea particulelor:
La aceeași viteză # 969; Suprafața umedă va fi reținută de particule mult mai mari decât cea uscată.
Datorită faptului că umectabilitatea materialelor se deteriorează cu mărime descrescătoare, în tehnica de colectare a prafului, adesea este necesar să se facă față particulelor hidrofobe. Pentru a capta astfel de particule, este necesar ca energia lor cinetică să depășească lucrarea de imersare a particulei în lichid, adică lucrarea de depășire a forțelor de tensiune superficială. Din aceste condiții se obține că viteza limitativă a impactului unei particule, care asigură imersia ei într-un lichid, este
unde # 968; - unghiul dintre direcția de mișcare a particulei și cea normală față de suprafața lichidului în punctul de impact.
la # 968; = 0, adică mișcarea particulei de-a lungul normalului față de suprafața lichidului,
În unghiuri mari # 968; particulele ricoșeu de pe suprafață și capturarea este posibilă numai la rate de impact ridicate. Particulele de la Re<5 в момент удара погружаются в пленку жидкости не полностью и могут быть легко сорваны газовым потоком, так как поверхность жидкости после удара быстро выпрямляется, а удерживающие частицы силы адгезии (а в случае горизонтальной поверхности, то и силы тяжести) незначительны.