ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сочетание инерционного захвата, перехвата и диффузии из "Промышленная очистка газов" В модели инерционного столкновения принято, что частицы обладают массой и, следовательно, инерцией, но не имеют размеров, исключение составляют случаи, когда рассчитывается сопротивление среды поперечному движению частиц. Для того чтобы учесть реальные размеры частиц, в механизме перехвата принимают, что частицы имеют определенные размеры, но не обладают массой, и поэтому они следуют по линиям тока газа вокруг улавливающего тела. Если линия тока, на которой находится центр частицы, приближается более, чем на /2 к улавливающему телу, Т0 частица коснется его и будет перехвачена (рис. УП-5). [c.307] Это уравнение следует использовать во всех случаях, когда это возможно, поскольку оно учитывает изменение спектра обтекания для различных скоростей потока. [c.308] Следует отметить, что в уравнениях (УП.14) и (VH.15) эффективность перехвата может быть больше единицы. Пич [643] рассчитал эффективность перехвата для чисел Кнудсена, лежащих в пределах 10- Кп 0,25, используя видоизмененное уравнение Кувабары — Хаппеля для области, в которой происходит проскальзывание . Он нашел, что т]с возрастает при увеличении R, (1—е) и X средний свободный пробег молекул). Из последнего следует, что эффективность увеличивается при понижении давления. [c.308] Очень маленькие частицы, размеры которых лежат в субмик-ронной области, редко могут быть уловлены путем инерционного столкновения или перехвата, поскольку они не только следуют по линиям тока, обтекающим улавливающее тело, но и беспорядочно пересекают их. Это неупорядоченное, зигзагообразное движение маленьких частиц, обусловленное их постоянными, хаотическими столкновениями с молекулами газа, называется броуновским движением. В покоящемся газе маленькие частицы движутся свободно и распределяются по всему объему газа. Если в газ поместить какой-нибудь предмет, некоторые частицы будут оседать на нем,, таким образом удаляясь из газовой среды. В движущемся газе время, в течение которого может происходить такой диффузионный процесс удаления частиц, ограничено, т. е. оно определяется периодом, пока линии тока газа, из которых происходит диффузия частиц, находятся достаточно близко от улавливающего тела. [c.309] Некоторые коэффициенты диффузии, рассчитанные как из уравнения (УП.23), так и из (УП.25), приведены в табл. VII.1. [c.311] Числа Шмидта, соответствующие коэффициентам диффузии частиц, также приведены в табл. VII-1. [c.311] Лэнгмюр указал, что более строгий подход к расчету диффузии привел бы к изменению коэффициента 2,24, но мало вероятно, что это изменение будет значительным [489]. Впоследствии Натансон предположил 593, что коэффициент 2,24 должен быть примерно в два раза больще, чем у Лэнгмюра. [c.312] Эффективность улавливания, рассчитанная для частиц, движущихся около волокна диаметром 1 мкм в газовом потоке со скоростью 0,1 м/с, приведена в табл. УП-2. [c.313] Эффективность улавливания, рассчитанная по уравнению (Vn.35), также приведена в табл. VII-2. [c.313] Ланд [487] предположил, что эффективность диффузионного улавливания может быть найдена из я/Ре, в то время как Дэви 207] считал, что величина, обратная числу Пекле (1/Ре), приведет к таким же значениям эффективности, что и соответствующие значения параметра инерционного столкновения 1J3. Однако последнее предположение не позволило получить реальных оценок для улавливания путем диффузии (см. табл. VII.2). [c.314] До тех пор, пока не станут доступными более расширенные экспериментальные данные и, если имеется мало информации о свойствах фильтрующей среды, можно пользоваться либо уравнением Лэнгмюра (VII.32), либо уравнением, аналогичным уравнению теплопереноса (VII.41). Если для данного фильтра можно найти данные о перепаде давлений, плотности фильтра, размерах волокон и толщине слоя, то наиболее надежная оценка может быть получена при использовании уравнения Торгесона. [c.315] Лэнгмюр [489] видоизменил свои уравнения (УП.28) — (VII.32) для сочетания перехвата и диффузии. Эффективная толщина полосы, которая очищается от частиц, на самом деле на /2 больше, чем X в уравнении (VII.31). Из-за других сделанных допущений эта поправка не всегда оправдана, за исключением тех случаев, когда площадь поверхности коллектора становится очень большой. [c.315] Более общий подход рассматривался Фридлендером [275, 279], который использовал уравнение Смолуховского. В нем скорость улавливания описывается в виде суммы члена уравнения, описывающего механизм диффузии [закон Фика, уравнение (VII.38)], и члена, описывающего инерционное столкновение. Уравнение оказалось слищком сложным для того, чтобы можно было осуществить его полное решение, но были найдены частные решения, относящиеся к случаям когда либо диффузия, либо инерционный захват преобладали в общем механизме процесса. [c.316] Для предельного значения R— -0, что соответствует улавливанию частиц за счет броуновокой диффузии, уравнение (УП.53) переходит в (VII.33). Для улавливания крупных частиц, когда доминирует перехват. Ре— -оо и уравнение переходит в уравнение (УП.18). [c.317] Другие расчеты, основанные на применении дифференциальных уравнений конвекционной диффузии для процессов осаждения, дали сходные результаты [667] и не будут здесь приводиться. [c.318] Существование минимальных размеров частиц было подтверждено многими исследователями на примере радиоактивных частиц известных размеров [343, 816, 856, 857], однако выяснилось, что минимальная эффективность достигается при гораздо меньших размерах частиц, чем предсказано Стейрмандом. Экспериментальные данные также приведены на рис. УП-11. [c.319] Вернуться к основной статье