Инерционное столкновение

Рис. УП-1. Схема обтекания цилиндра (сплошные линии — поток газа прерывистые линии-траектория частиц, улавливаемых при инерционном столкновении).

Удаление молекул из газовых потоков, обсуждавшееся в преды-душей главе, определяется главным образом процессом диффузии. С другой стороны, при удалении частиц гораздо большую роль играют такие процессы, как гравитационное разделение и центрифугирование, перехват и инерционное столкновение, или действие электростатических, термических или магнитных сил. [c.198]

Рис. 1Х-34. Зависимость эффективности пенных скрубберов от параметра 1ф [ — плотность пены <р—показатель инерционного столкновения Сл —диаметр отверстий, мм L — расход жидкости, кг/(м2-с) С — расход воздуха, кг/(м= -с)].

В этой главе будут рассмотрены три основные механизма аэродинамического захвата инерционное столкновение, перехват и диффузия отдельно, а затем в сочетании друг с другом. Будет также детально обсуждено влияние температуры, внешних сил (гравитационных и электростатических), а также работа серии уловителей. [c.299]

Эффективность захвата при инерционном столкновении можно определить как долю частиц, равномерно распределенных в газовом потоке, которая может улавливаться стержнем или сферой из газового потока, площадь поперечного сечения которого равна лобовой площади улавливающего материала. Поэтому для нахождения эффективности необходимо определить траекторию частицы в этой части газового потока и, в частности траекторию частицы, которая будет строго касаться поверхности коллектора. В случае двухмерного течения необходимо знать расстояние от координаты X при д =—оо, на котором частица, начинающая движение, коснется поверхности коллектора т. е. эффективность улавливания при инерционном столкновении можно записать в виде [c.303]

Рис. УИ-З. Эффективность инерционного столкновения т]/ сфер с-проволокой [950]

Для очистки воздуха, входящего в здания, были разработаны волокнистые фильтры со стеклянными волокнами из эспарто и асбестовыми волокнами (они будут рассмотрены далее на стр. 390). Для очистки реакторных газов используются толстые слои асбестовых и стеклянных волокон, обеспечивающие наличие многочисленных поверхностей для инерционного столкновения и диффузии. [c.379]

Кривые эффективности инерционного столкновения т]/ для цилиндров и сфер, где по оси абсцисс отложен представлены на [c.306]

Рис. 1Х-22. Зависимость параметров скруббера с трубами Вентури, установленная на основании характеристики инерционного столкновения [404]

Рис. УП-4. Эффективность инерционного столкновения сфер со сферами

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]

Естественно, два механизма — инерционного столкновения и перехвата—не являются Независимыми друг от друга,, как предполагалось выше. Намного лучшая оценка комбинированной эффективности путем перехвата и столкновения может быть получена, когда учитываются частицы, центры которых лежат на траекториях, расположенных ближе, чем радиусы частиц, к улавливающему телу. Это, однако, требует постадийного расчета траекторий частицы для различных значений R и Re . Дэви [207] выполнил эти расчеты для Ree = 0,2 —типичного значения Re для волок- [c.308]

Рис. УИ-6. Эффективность улавливания при комбинировании инерционного столкновения и перехвата для Кес=0,2 [207].

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]

Аэродинамический захват частиц происходит не по одному отдельному механизму, а по двум и более из них совместно, и поэтому необходимо рассмотреть расчет эффективности при комбинировании механизмов захвата. Слияние перехвата с инерционным столкновением или с диффузией уже обсуждалось в предыдущих [c.315]

Другой метод, предложенный Дэви [207], состоял в том, чтобы сочетать параметр инерционного столкновения с параметром диффузионного улавливания 1/Ре и подставлять новый параметр в соответствующее уравнение, например, в (УП.19), [c.316]

Как параметр инерционного столкновения [уравнение (VII. 10)], так и его коэффициент диффузии частиц [уравнение [c.319]

Количественное определение комбинированного влияния давления и температуры на инерционное столкновение было сделано Штраусом и Ланкастером [829]. Это влияние на примере аэрозоля оксида бериллия с диаметром частиц 1 мкм в среде диоксида углерода, который образуется в газоохлаждаемом ядерном реакторе, показано на рис. УП-13. Хотя эффективность улавливания путем диффузии улучшается при увеличении температуры, влияние давления стремится перевесить этот эффект, и таким образом эффективность диффузионного улавливания уменьшается при высоких температурах и давлениях. [c.320]

Влияние взаимодействия волокон. Волокна в слое фильтра расположены близко друг к другу, причем чем больше плотность набивки фильтра, тем выше скорость. Кроме того, при взаимодействии соседних волокон произойдет изменение спектра потока, обтекающего данное волокно. Оба этих взаимодействия увеличивают эффективность улавливания путем перехвата и инерционного столкновения. Однако при повышенных скоростях потока уменьшается диффузионное улавливание, хотя сглаживание линий обтекания может несколько снизить этот эффект. [c.330]

Как было показано, процесс фильтрования газов с целью удаления твердых частиц можно рассматривать как сочетание механизмов инерционного столкновения, перехвата и диффузии. Такие дополнительные факторы, как действие гравитационных электростатических и тепловых сил также оказывают большое влияние на эффективность улавливания частиц. Установлено, что мелкие волокна являются более эффективными уловителями, чем крупные, так как они характеризуются более высокими параметрами инерционного столкновения и перехвата, а также большой общей площадью поверхности на единицу объема, что создает благоприятные условия для диффузии. Другие факторы (шероховатость и твердость поверхности волокон) также могут играть определенную роль. При плотной набивке волокон эффективность улавливания повышается за счет благоприятных интерференционных воздействий волокон. Однако туго набитые волокна способствуют увеличению перепада давления, что нежелательно с экономической точки зрения. [c.337]

Производительность фильтровальной установки зависит в первую очередь от площади фильтрующей ткани. Согласно теории фильтрования, если основным механизмом улавливания частиц является диффузия, скорость прохождения газов должна быть невысока. Если же улавливание частиц осуществляется путем инерционного столкновения и перехватывания, необходима высокая скорость газа. [c.359]

Лабораторные исследования проводили при температурах от 320 до 650 °С при скорости прохождения газов от 500 до 1000 мм/с. Большая плотность набивки волокон и высокие скорости прохождения газов способствовали увеличению эффективности улавливания это свидетельствует о том, что ключевым механизмом процесса улавливания является инерционное столкновение. При благоприятном режиме улавливания частиц в лабораторных условиях была достигнута устойчивая эффективность, превышающая 90%, в то время как в некоторых случаях отмечалась эффективность улавливания около 97—98%. [c.371]

Простые фильтры имеют относительно низкую эффективность общая гравиметрическая эффективность составляет около 90%, типичная кривая эффективности улавливания различных фракций представлена на рис. 111-27. Низкая эффективность улавливания мелких частиц свидетельствует о том, что инерционное столкновение является доминирующим механизмом улавливания, поэтому данные фильтры удовлетворительно работают только в тех случаях, когда требуется относительно низкая степень очистки. [c.384]

Механизмы улавливания частиц в скрубберах и в фильтрах идентичны инерционное столкновение, перехватывание и диффузия они подробно обсуждены в гл. VII. Большое значение при [c.393]

Рис. IX-1. Оптимальный размер капель для улавливания с помощью инерционного столкновения (в простой оросительной башне [801])

Рис. 1Х-5. Оптимальный размер капель для улавливания путем инерционного столкновения в центробежном скруббере с разбрызгиванием [405]

Приведенные кривые свидетельствуют о том, что наиболее эффективно улавливание капель размером около 100 мкм капли большего размера ухудшают процесс инерционного столкновения, в то время как капли меньшего размера уносятся потоком газов. Кривые показывают также увеличение эффективности центробежного скруббера по сравнению со скруббером гравитационного орошения особенно для улавливания частиц размером от 1 до 10 мкм. Улавливание частиц путем диффузии не очень эффективно за ис- [c.399]

I — частицы дибутилфталата размером 10 мкм (Экман) 2 — то же, размером 0,5а мкм 3 —частицы сульфита аммония размером 1,22 мкм 4 — частицы хлорида аммония размером 0,27 мкм (А — расход жидкости, л/м , ф — параметр инерционного столкновения). [c.415]

В физическом смысле параметр инерционного столкновения з представляет тормозной путь частицы с начальной скоростью 2Vй D в покоящейся среде при условии, что сопротивление среды лежит в вязкой области. Многие исследователи, особенно немецкие исследователи считают, что тормозный путь можно выразить, как коэффициент инерционного столкновения, умноженный на О (т, е. pчUod /18f ,) [Бремлитрекс]. [c.303]

Первое значительное исследование инерционного столкновения было предпринято В. Селлом [750], который экспериментально определил распределение скоростей, изучая линии тока в воде, движущейся вокруг тел различной формы (сфера, цилиндр и плоская пластина) диаметром каждое 100 мм. Используя экспериментальные линии тока, Селл рассчитал траектории частиц при условии, что частицы обладали массой, но были безразмерными, определяя их ускорение. Селл нашел, что эффективность улавливания может быть охаражтеризо ваиа безразмерным выражением тьЦРО, идентичным параметру инерционного столкновения. [c.304]

Используя уравнения потенциального потока для идеальной жидкости Альбрехт [6] рассчитал траекторию частицы, которая строго коснется поверхности улавливающего тела. Лэнгмюр и Блоджет [490] и Бозанке [101] также использовали теорию потенциального потока для определения траекторий частиц. Можно показать, что безразмерное выражение, выведенное Бозанке, является обратной величиной параметра инерционного столкновения. По теории потенциального течения максимальная скорость потока на поверхности улавливающего материала в два раза больше, чем скорость набегающего потока Va, тогда как на самом деле наличие пограничного слоя приводит к тому, что скорость на поверхности равна нулю. Различия в рассчитанных отдельными авторами траекториях объясняются различиями в выборе начальных точек для расчетов и числе последовательных операций. Так Альбрехт [6] начинает расчеты при. г = —3, тогда как Лэнгмюр и Блоджет [490] начинают при х=—4 и используют дифференциальный анализатор для расчета большего числа шагов. [c.304]

Измеренные эффективности инерционного столкновения, полученные Лэндалом и Херрманом [483] для капель на цилиндрах, не совпадают со значениями, предсказанными Селлом, поэтому кривая эффективности была построена, исходя из рассчитанных и экспериментально подтвержденных скоростей при значениях Ке=10, полученных Томом [855]. Результаты измерений могут быть выражены эмпирическим соотношением [643] [c.304]

Альбрехт [6] и последуюш ие исследования показали, что с помошью расчетов можно предсказать такое значение параметра инерционного стблкновения фкр, ниже которого эффективность улавливания путем инерционного столкновения равна нулю. Для цилиндров Альбрехт дает значение г )кр = 0,09 без учета вязкого пограничного слоя. С учетом этого слоя Лэнгмюр [489] получил фкр = 0,27. Последующие расчеты, сделанные Лэнгмюром и Блод- [c.305]

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]

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]

Если частицы с уменьшаюш,имися размерами и движущиеся с постоянной скоростью приближаются к пылеуловителю, то эффективность улавливания путем инерционного столкновения и перехвата уменьшается с размером частиц, тогда как улавливание путем диффузии улучшается. Таким образом, при определенных условиях можно предсказать размер частиц, для которых эффективность улавливания будет минимальной. Такие минимальные значения были указаны в теории фильтрации Лэнгмюра [489] , Дэви [207], Стайрманда [801] и Фридландера [275], они легко могут быть найдены при дифференцировании уравнения (VII.51), вторая производная которого имеет положительное значение [425] . [c.318]

Хотя влияние температуры на эффективность инерционного столкновения, перехвата или диффузии специально не изучали, однако его М0Ж1Н0 лредоказать с помощью члена уравнения, зависящего от температуры в уравнении (VII.10), от эффективности перехвата в уравнении (VII. 16) и от коэффициента диффузии и эффективности диффузионного улавливания в уравнениях (УП.25) и (VII.41). Результаты расчетов с использованием названных уравнений приведены на рис. УП-12 [834]. [c.319]

Когда скорость газового потока через фильтр невелика, момент инерция даже крупных частиц может быть нед остаточиым для их улавливания путем инерционного столкновения. В таком случае осаждение под действием силы тяжести может играть важную роль в улавливании пыли, благодаря относительной продолжительности пребывания газового потока в фильтре. Так, гравитационное осаждение представляет собой основной механизм улавливания в случае, когда частицы диаметром 1 мкм проходят через фильтр с волокнами диаметром 10 мкм и со скоростью менее [c.321]

В тех случаях, когда используется ворсистая ткань, частицы в основном улавливаются ворсом — крупные частицы в процессе инерционного столкновения, а мелкие частицы — методом диффузии при этом переплетение нитей служит в качестве механической опоры. Бергманн [71а] рекомендует использовать ткань с легким начесом, особенно в режиме умеренных температур. Однако, если ткань изготовлена из синтетического волокна, то при температурах, близких к точке размягчения волокон, предпочитают использовать ткань без ворса. Частицы, проникающие сквозь ворс, либо застревают в переплетениях нитей, либо проходят насквозь. Частицы, застрявшие в переплетениях нитей вряд ли могут быть высвобождены при встряхивании, и на ранних этапах эксплуатации фильтровальных тканей наблюдается увеличение перепада давления при некотором снижении эффективности. Некоторые волокна ворса отрываются в процессе вытряхивания пылевых напластований и со временем ворс полностью утрачивается. В результате ткань становится неворсистой, хотя в некоторых случаях ворс может быть восстановлен. [c.350]

Поскольку диаметр капель жидкости, образующихся в распылительных скрубберах, равен 0,1—1 мм, частицы, улавливаемые этими каплями, сравнительно велики, поэтому основными механизмами улавливания являются перехватывание и инерционное столкновение. Стайрманд [801] рассчитал, что оптимальная эффективность улавливания путем инерционного столкновения для ка- [c.394]

Эффективность улавливания частиц, по размеру, меньших, чем частицы, улавливаемые в простом башенном скруббере с разбрызгиванием, может быть повышена путем увеличения относительной скорости капель жидкости и потока дымовых газов. Воздействие на капли жидкости возрастает при использовании центробежной силы вращающейся струи газов в отличие от гравитационных сил, действующих в простом скруббере. Например, когда газы движутся с тангенциальной скоростью 17,5 м/с в радиусе 0,3 м, центробежная сила составляет 100 гс (980 Н). Джонстоун и Робертс [405] рассчитали эффективность улавливания твердых частиц каплями различных размеров под влиянием силы, равной 980 Н, путем инерционного столкновения (рис. IX-5). [c.399]

Далее установлено, что в скруббере Вентури стандартной конструкции частицы взаимодействуют по механизму инерционного столкновения [404] приведенное ниже ypaiBiH HHe позволяет соотнести [c.414]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология