Осаждение частиц из турбулентного потока

Как видно из формулы (16), скорость осаждения частиц в центробежных пылеосадителях можно повысить увеличением скорости газового потока г ,, или уменьшением радиуса вращения / . Первый путь неэффективен, так как вызывает резкое возрастание гидравлического сопротивления аппарата, увеличение турбулентности газового потока и, в конечном итоге, снижение коэффициента полезного действия. Второй путь привел к созданию конструкций батарейных циклонов. [c.17]

Фиг. 1 1. 2. Упрощенная модель для расчета скорости осаждения частиц на стенке из турбулентного потока.

Хотя физические факторы, влияющие на характеристики электрофильтров, сравнительно хорошо известны, в настоящее время невозможно объединить их, создав достаточно реальную модель процесса, с тем чтобы добиться оптимизации конструкции. Заряжен-. ные частицы перемещаются к стенке, однако при этом они под действием турбулентных пульсаций в потоке газа вновь стремятся перейти в диспергированное состояние. Даже после того, как твердые частицы отложились на стенке, они могут быть вновь унесены потоком газа, особенно при встряхивании электродов. Как мы видели, электрические процессы в электрофильтре намного проще анализировать, чем исследовать влияние течения газа на осаждение частиц. В частности, значительный интерес представляет влияние на осаждение частиц турбулентности [44]. Электрический ветер от коронного разряда будет оказывать на движение частиц большее воздействие, чем турбулентность потока. Однако сфера его влияния ограничивается частицами, которые расположены вблизи разрядных проволок. Для них можно с достаточным основанием пренебречь в анализе влиянием турбулентности. Более глубокое понимание процессов, связанных с турбулентностью в электрофильтре, несомненно будет полезным при расчете этих аппаратов. Однако на практике погрешность определения вторичного уноса частиц обычно в такой же степени сказывается на точности расчетов характеристик электрофильтра. [c.305]

Влияние турбулентности на осаждение частиц из потока рассмотрено также Дейвисом (Прим, ред.) [c.188]

Еще более существенное значение имеет диффузионное осаждение в турбулентном потоке. В этом случае для вычисления диффузионного потока дисперсных частиц на поверхность можно пользоваться соотношениями, найденными в главе III. В частности, формула (26,11) определяет диффузионный поток частиц, осаждающийся на внутренность трубы, по которой движется жидкость или газ, содержащие дисперсные частицы. [c.234]

Влияние турбулентности на осаждение частиц из потока рассмотрено так- [c.188]

Уравнение (60) учитывает как силы притяжений, так и силы, препятствующие осаждению капель, закон Ньютона — силу сопротивления или силы, тормозящие движение частиц в турбулентном потоке. Эта сила учитывается [c.86]

ОСАЖДЕНИЕ ЧАСТИЦ ИЗ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА [c.215]

Многие исследователи [213, 274, 309, 617] показали, что скорость осаждения частиц из турбулентного потока значительно выше, чем можно было бы ожидать из оценки гравитационных, термических или электростатических сил, броуновской диффузии (см. главу VII), либо таких аэродинамических сил, как вращение частицы. Общепринятая модель осаждения частиц из турбулентного потока основана на том, что частицы переносятся к кромке пограничного слоя турбулентным потоком, и затем проскакивают через ламинарный слой. Очень маленькие частицы, не обладающие достаточной инерцией для проскока к стенке, могут быть перенесены туда броуновской диффузией. Однако вклад этого механизма в скорость осаждения весьма незначителен при осаждении смеси частиц, где лишь небольшая фракция характеризуется субмикронными размерами. [c.215]

Однако критическое значение критерия Рейнольдса, характеризующее переход от ламинарного режима к турбулентному (или к его переходной области), существенно различается в зависимости от типа процесса. Так, при транспортировании потоков по трубам, а также для трубчатых реакторов Ке р == 2300 (причем ш — средняя скорость движения потока, й — диаметр трубы или аппарата, р и Л — плотность и вязкость потока), при осаждении в гравитационном поле Кбкр = 0,2 (где оу— скорость осаждения частицы, — диаметр частицы, риц — плотность и вязкость среды, в которой происходит осаждение), при перемешивании КСкр = 50 (здесь ш — я ( д, где п — частота вращения мешалки, а — диаметр мешалки, р и д- плотность и вязкость перемешиваемой среды). Значение Ке р при движении двухфазных и многофазных потоков установить затруднительно, так как в отдельных случаях невозможно однозначно решить вопрос выбора определяющего линейного размера, а также скорости. Поэтому при описании экстракционных процессов с помощью критериальных уравнений, т. е. в безразмерной форме, необходимо раскрыть обозначения величин, включаемых в традиционно используемые гидродинамические критерии (Рейнольдса, Фруда, Архимеда, Лященко и т. д.). [c.76]

Ио — скорость осаждения частиц определенного диаметра в движущемся турбулентном потоке жидкости, м/с [c.315]

При этом теоретически достижимая эффективность очистки газов в пылеосадительной камере будет равна относительной доле частиц с размерами крупнее йч.а, найденной по результатам дисперсного анализа пыли (см. 1.3). Следует учитывать, что при движении запыленных газов в камере турбулентность потока нарушает нормальное седиментационное осаждение, в особенности частиц малых размеров, и действительная эффективность очистки газов оказывается существенно ниже, чем определенная по уравнению (2.1). [c.51]

Скорость осаждения V шарообразной частицы твердого вещества в турбулентном потоке среды определяется по формуле (Ньютон, Риттингер) [c.514]

Фактором, ограничивающим процесс гравитационного осаждения частиц, является также турбулентный перенос (или турбулентная диффузия). Турбулентный перенос обычно вызван конвективными потоками, определяемыми либо разностью плотностей среды в объеме аппарата, либо последствиями ввода в аппарат и вывода из него рабочих потоков. [c.19]

Один из путей резкого повышения эффективности процесса гравитационного осаждения частиц заключается в сокращении высоты зоны разделения Н. В некоторых конструкциях так называемых тонкослойных отстойников (см. 10.2) высота зоны разделения в десятки и даже сотни раз меньше таковой для простого емкостного осадителя. Помимо этого, благодаря большому количеству пластин удается равномерно распределить рабочий поток по сечению аппарата, исключить конвективные течения, а в жидкости исключить турбулентное перемешивание частиц. Все вместе это ведет к постепенному вытеснению из практики традиционных емкостных отстойников. [c.19]

В заключение следует отметить, что выбор той или иной стохастической модели определяется условиями конкретной задачи из предварительного анализа всех факторов, влияющих на движение частиц. Во всех случаях следует выбирать лагранжевый щаг по времени значительно меньшим, нежели шаг по времени при решении задачи в рамках модели сплошной среды, особенно если задача несимметричная. Примерами таких задач могут слу-жить турбулентный поток в длинном канале, при котором протяженность рассматриваемого объема по одной из координат намного больше, чем по другой, либо осаждение частиц в электрическом поле, при котором электрические силы могут значительно превышать силы со стороны турбулентных пульсаций газа, и т. п. [c.167]

Перемещение твердых частиц в вертикальной трубе возможно как при турбулентном, так и ламинарном режимах движения. Единственное обязательное условие — средняя скорость жидкости w должна превышать скорость осаждения частиц Wo. При движении частиц в горизонтальных трубопроводах на частицу действуют сила тяжести и подъемная сила, а также сила сопротивления среды. Под действием этих сил частица движется в ламинарном потоке по пологой траектории (рис. III. 5) и достигает стенки [c.202]

Гравитационные уловители обычно имеют форму длинных полых горизонтальных прямоугольных камер с входом на одной стороне и выходом на другой (сбоку или сверху). Допустив низкую степень турбулентности потока по отношению к скорости осаждения частиц пыли, эффективность гравитационной камеры т] можно найти по уравнению [c.300]

Как видно из формулы (III — 13), скорость осаждения частиц в центробежных пылеосадителях может быть повышена путем увеличения скорости газового потока тг либо путем уменьшения радиуса вращения Я. Первый путь не является эффективным, так как он приводит к сильному возрастанию гидравлического сопротивления аппарата, к увеличению турбулентности газового потока и, в конечном итоге, к снижению коэффициента полезного действия. [c.38]

Турбулентный режим течения суспензии в барабане центрифуги должен влиять на процесс осаждения взвешенных частиц. Согласно теории осаждения в турбулентном потоке, предложенной М. А. Великановым [55],. осаждающиеся частицы находятся под воздействием вертикальных восходящих и нисходящих потоков, величина скорости которых меняется по закону нррмального распределения. Вследствие этого одинаковые взвешенные частицы должны оседать на дно отстойника на различных расстояниях. Как экспериментально установлено Д. Я. Соколовым [56], частицы данной крупности, пущенные в поток на одной определенной г.губине, не выпадают на дно в одной точке, а рассеиваются в некоторой зоне по длине потока. Д. Я. Соколов предложил исходить из распределения осажденных частиц на поверхности осаждения по закону нормального распределения Гаусса. Д. Я. Соколов показал, что средняя скорость осаждения частиц в турбулентном потоке, учитывая одинаковую интенсивность восходящих и нисходящих течений при перемешивании, должна равняться скорости осаждения при отсутствии турбулентности. Из теории Д. Я. Соколова вытекает, что для обеспечения полного осаждения частиц данной крупности при турбулентном режиме длина отстойника должна быть увеличена на 20 / . Если же исходить не из крупности взвешенных частиц, полностью оседающих в барабане, а из концентрации твердой фазы в фугате, то, казалось бы, можно не учитывать влияние турбулентного режима течения суспензии на осаждение частиц при центрифугировании. Это следует из того, что хотя и выпадают на данной длине не все частицы, которые оседали бы при ламинарном режиме, но зато одновременно в большей степени могут осесть более дисперсные частицы. [c.67]

Из теории турбулентности известно [25], что перенос взвешенных в потоке частиц осуществляется главным образом крупномасштабными вихревыми образованиями, присущими турбулентному потоку. Величина образований обусловлена порядком размера потока и поэтому перенос частиц осуществляется по всей глубине потока. Крупные вихри (крупномасштабная турбулентность) захватывают и переносят взвешенные частицы различных размеров. При отсутствии центробежных сил (на поворотах, ответвлениях и т. п.), а также специфических особенностей пылегазовой смеси (уплотнение пыли в местах поворота, залипание ее на поверхностях, комкование и 1. д.), поля концентрации (запыленности) должны меняться незначительно в сравнительно широком диапазоне изменения скоростей и размеров частиц и при сравнительно небольших концентрациях (хд < < 0,3 кг/кг) и мало влияют на характер полей скоростей всего потока. Это подтверждается опытами ряда исследователей [45]. (Вопросы осаждения аэрозольных частиц на стенках сравнительно длинных труб и каналов в соответствии с миграционной теорией осаждения [97 ] здесь не рассматривается.) В проведенных опытах [45] изучалось распределение концентрации (х, кг/кг) и плотности пылевого потока [ , кг/(м -с) ] в рабочей камере модели аппарата при различных условиях подвода и раздачи потока по сечению. Для запыливаиия потока воздуха применялась зола тощего угля с фракционным составом, приведенным ниже, и плотностью р = = 2,16 г/см . [c.312]

Наиболее широко к изучению проблемы к.п.д. электрофильтра подошел Куперман [172—174], который учитывал вихревую диффузию, электростатическую миграцию и повторное увлечение частиц. Как положительный, так и отрицательный перенос частиц в турбулентном потоке является теоретически обоснованным, но при наличии турбулентного граничного слоя инжекция частрц сквозь ламинарный слой не может быть использована для объяснения увеличения осаждения при росте числа Рейнольдса. Вместо этого, как отмечал Фридландер, считают, что положительная диффузия способствует миграции частицы из области повышенной [c.461]

Иначе к решению проблемы подошел Хигнетт [367] он суммировал радиально электростатические и (принятые постоянными) турбулентные силы. Основанные на этом численные решения привели его к заключению, что при размере частиц более 10 мкм можно пренебречь воздействием турбулентности на движение частиц в электрофильтре. Если диаметр частиц менее 10 мкм, турбулентность воздействует на их движение и как следствие — на приобретаемый частицами заряд (так как эти частицы могут быть унесены турбулентным потоком к коронирующему электроду, где электрическое поле имеет высокую напряженность). Турбулентность оказывает преобладающее влияние на движение частиц, размер которых менее 1 мкм осаждение этих частиц происходит только в случае их отбрасывания под воздействием турбулентности в ламинарный пограничный слой, примыкающий к осадительному электроду, или если частица забрасывается под действием турбулентности в электрическое поле, имеющее очень высокую напряженность, рядом с коронирующим электродом. [c.462]

Хотя мелкие частицы могут иметь очень низкую скорость осаждения, те из них, которые образовали агломерат, будут легче концентрироваться в нижней части трубы. При их концентрации процесс агломерации будет усиливаться (разд. 2.11.3). Кроме того, вблизи стенки трубы-эти частицы будут подавлять турбулентность, которая могла бы способствовать рас-паданию агломератов и их рассеянию. Салтация — это развивающийся и самоподдерживающийся процесс. В противоположность этому в вертикальном восходящем потоке взвеси крупные агломераты будут выпадать в любом месте канала и легче разрушаться другими частицами и агломератами, движущимися с существенно отличной скоростью. Столкновение агломератов может как усиливать, так и тормозить процесс агломерации [44], и, как показано в разд. 2.11.3, данное явление, по-видимому, слишком сложно для аналитического исследования. В вертикальных потоках, когда скорость газа уменьшается или расход частиц слишком велик, взвесь может запирать канал подъемника, причем плавное течение нарушается и наступает пробковый режим течения. Это проявляется в очень сильных пульсациях давления. В системах с мелкими частицами запирание потока может оказаться возможным в тех местах, где процесс образования агломератов преобладает над процессом их разрушения. Однако это предположение еще требует подтверждения. [c.187]

Хотя в рассмотренной выше работе более точно учитывается роль турбулентности, в ней все же сохраняется допущение о полном и неизменном во времени осаждении частиц на сборных электродах и отсутствии вторичного уноса. Попытки учета последнего обстоятельства и развития в этом направлении проведенного выше анализа были предприняты Куперменом [50] и Робинсоном [49]. Однако они не получили ни аналитического, ни численного решения выведенных уравнений. В работе Робинсона [51] также содержится обзор и проводится сравнение данных по осаждению частиц из турбулентных потоков. [c.309]

Во втором разделе, посвященном осадительным камерам и аппаратам сухой инерционной очистки газов, в более простой форме изложен метод расчета эффективности седиментационного осаждения частиц из турбулентного потока газов и значительно сокращен параграф, относящийся к мало применяемым в настоящее время жалюзий-ным пыле- и золоуловителям несколько расширены параграфы, в которых рассматриваются циклоны и батарейные циклоны. [c.3]

В работе Грегори и Стедмена исследовалось также осажде ние спор ликоподия на горизонтальных стеклах, помещенных в аэродинамическую трубу Когда скорость воздуха была невелика и отсутствовало инерционное осаждение частиц на передних кром ках стекол, частицы оседали (под действием силы тяжести) толь ко на верхнюю поверхность стекол При высоких же скоростях воздуха наблюдалось одинаковое осаждение частиц на верхней и нижней поверхностях стекол, обусловленное их инерционным выпадением из турбулентного потока [c.188]

Анализируя механизм осаждения частиц пыли с диаметром более 0,1 мк из турбулентного потока воздуха в трубе, Оуэн пришел к выводу, что перемещение частиц в большей части потока может быть описано на основе теории турбулентной диффузии Последний же этап приближения частиц к стенке состоит в свободном полете частиц под действием турбулентных импульсов, длина которых не зависит ни от размера, ни от скорости частицы Сравиение с опытами Доуэса и Слека показало, что теория Оуэна дает приемлемые значения скорости осаждения, впрочем, возможно, что согласие было случайным и в действительности расстояние свободного полета все же изменяется (подобно инерционному пробегу) с изменением размера и скорости частиц [c.188]

Важнейший фактор, определяющий осаждение частиц на стенке, — наличие в турбулентном потоке двух обособленных областей турбулентного ядра и ламинарного слоя у стенки. Вблизи ламинарного слоя турбулентные вихри вырождаются, и взвешенные частицы благодаря приобретенной от вихрей кинетической энергии могут преодолевать вязкое трение в ламинарном слое вплоть до стенки (рис. 3.2.5.1). Помимо этого, здесь проявляют себя силы Сафмана и Магнуса, однако если на частицу действует электрическая либо центробежная сила, то миграция частицы к стенке может существенно превысить таковую от перечисленных выше эффектов. [c.168]

Иногда, особенно при очень небольших давлениях, на очень чистых стеклянных поверхностях не происходит ожидаемой конденсации. Этого не наблюдается, если на стекле предварительно сконденсировано небольшое количество данного илндругого подходящего вещества [551]. Другим, гораздо более неприятным затруднением является образование аэрозоля, возникновение которого возможно при очень небольших скоростях потока (1 лЫас и менее). В результате быстрого расширения влажного воздуха при температуре выше —50° образуются только капельки водяного тумана образование тумана из льда может, по-видимому, произойти только в случае, если имеются зародыши льда или при еще более низких температурах [552]. Выделение тумана в газовом пространстве снежная буря) происходит главным образом в ламинарном потоке, в то время как осаждение его на стенках лучше происходит в турбулентном потоке [553]. Однако это явление прежде всего зависит от системы. Попытка устранить этот процесс, заполняя конденсационный сосуд различными веществами, оказалась безуспешной [554]. Даже применение адсорбентов не позволяет решить эту задачу. Однако полное удаление всех взвешенных частичек часто возможно при сжижении всего имеющегося газа или растворении его в подходящей жидкости и повторной отгонке. Менее надежный метод — пропускание газа последовательно через несколько конденсационных сосудов, которые изготовлены в виде 6-витковой спирали из трубки с внутренним диаметром 6 мм и помещены в охлаждающую ванну при использовании этого метода верхнюю половину витков следует оставлять теплыми, с тем чтобы после прохождения каждой спирали газ нагревался настолько, чтобы частицы аэрозоля полностью испарялись [555]. [c.481]

В многополочной камере (рис. 10.3.1.2) сепарациоп-ное пространство секционировано горизонтальными полками, что существенно уменьшает продолжительность осаждения частиц, позволяет работать с более высокими скоростями газа, а также исключает вертикальное турбулентное перемешивание потока газовзве-си. Для удаления пыли полки делают наклонными применяют встряхивающие устройства, например, вибраторы, кулачковые встряхиватели. [c.108]

При таком режиме потока создаются менее благоприятные условия для осаждения взвесей, несомых потоком. Падение их на дно в этих случаях тормозится вследствие наличия в потоке так называемых взвешивающих скоростей W или вертикальных составляющих пульсации турбулентного потока. Таким образом, действительная скорость осаждения частиц взвесей в отстойнике меньше величины Ыо, определенной в лабораторных условиях, и равна о—w. [c.282]

Действие такой песколовки основано на том, что при движении сточно11 воды (в канале, отстойнике) каждая находящаяся в ней нерастворенная частица стремится двигаться горизонтально вместе со струей воды (с такой же скоростью, как и струя), но под влиянием силы тяжести она одновременно осаждается со скоростью, зависящей от крупности и плотности частицы. Кроме того, вследствие турбулентности потока возникают вертикальные движения воды (вертикальные скорости), направленные вниз или вверх, вызывающие пульсацию взвешенных частиц. Вертикальные движения, направленные вверх, препятствуют осаждению песка и способствуют выносу его вместе с водой. Чем больше турбулентность потока, тем крупнее частицы, выносимые с водо11 (из канала, отстойника), и наоборот. [c.119]