Суммарная эффективность улавливания частицпод воздействием различных механизмов осаждения

Обычно улавливание частиц аэрозоля осуществляется в пыле­уловителе под воздействием нескольких механизмов осаждения одновременно. Предложен ряд эмпирических формул для расчета эффективности при совместном действии двух и более механизмов осаждения. Например, для расчета суммарного воздействия трех механизмов осаждения: инерции, зацепления и диффузии - было предложено следующее уравнение:

Поскольку отдельные механизмы осаждения взаимосвязаны, общую эффективность нельзя представить в виде суммы

Лучшее приближение достигается при допущении, что частицы, не уловленные в результате действия одного из механизмов, будут улавливаться за счет действия других. Общая эффективность осаждения в этом случае может быть описана уравнением вида

Если один или два механизма играют решающую роль при улавливании частиц, то в этом конкретном случае следует рассчи­тывать величину η по наиболее вероятным механизмам осажде­ния. Остальные механизмы в этом случае будут играть второсте­пенную роль и ими можно пренебречь.

КОАГУЛЯЦИЯ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ

Увеличение среднего размера частиц в результате коагуляции (процесс слияния частиц при соприкосновении друг с другом) зна­чительно облегчает последующее их осаждение. Сближение ча­стиц может происходить за счет броуновского движения (тепловая коагуляция) или под действием гидродинамических, электриче­ских, гравитационных и других сил, которые накладываются на броуновское движение и упорядочивают движение частиц.

Скорость коагуляции многих аэрозольных частиц подчиняется следующему закону:

где n- концентрация частиц в некоторый момент времени т, 1/м³; К - констан­та коагуляции, м³/с.

Скорость убывания счетной концентрации частиц в результате процесса коагуляции может быть определена из выражения

где N - скорость коагуляции - величина, соответствующая числу встреч частиц в единице объема в единицу времени, 1/(м³·с).

Согласно выражению (3.2), в начальный момент времени, ког­да счетная концентрация частиц велика, коагуляция протекает с большой скоростью, но затем скорость ее быстро падает.

ТЕПЛОВАЯ КОАГУЛЯЦИЯ

Константа тепловой коагуляции К_бр(в м³/с) может быть рассчитана по формуле

В тех случаях, когда средняя длина пробега газовых молекул соизмерима с размером частиц, в выражение (3.3) вводится по­правка Кинингема - Мелликена:

При сравнении экспериментальных величин констант тепловой коагуляции было установлено, что процесс коагуляции мало зависит от природы аэрозоля. Согласно теоретическим и экс­периментальным данным, полидисперсные аэрозоли коагулируют быстрее монодисперсных. Особенно быстро происходит поглоще­ние мелких частиц крупными, однако увеличение скорости коагу­ляции за счет полидисперсности не превышает 10%.

Скорость броуновской коагуляции в 1/(м³·с) может быть подсчитана по формуле

Как следует из выражения (3.5), скорость тепловой коагуля­ции растет с увеличением температуры газов Т_г. Но, поскольку вязкость газов, влияющая на величину D_ч, также растет с повышением температуры, будет увеличивать­ся не прямо пропорционально Т_г. Скорость коагуляции малых час­тиц возрастает также с понижением давления (благодаря увели­чению С_K).

Броуновская коагуляция имеет существенное значение в самый начальный момент образования высокодисперсного аэрозоля, так как способствует практически мгновенному укрупнению частиц. За счет броуновской коагуляции дисперсный состав пыли в техноло­гических газах, поступающих на газоочистку, практически всегда характеризуется большей крупностью частиц, чем в момент их об­разования в реакторе (источнике пылеобразования).

Средняя масса частиц m_ч(кг) в момент времени τ при К=const может быть определена по формуле [8]:

где z- массовая концентрация частиц, кг/м³.