Охарактеризуйте состояние зернистого слоя в зависимости от скорости восходящего потока газа или жидкости. Изобразите зависимости гидравлического сопротивления и высоты слоя от скорости потока.
Зернистый слой остается неподвижным только при небольших скоростях жидкостей
и
ли
газов (Рис.15.1а). Однако, когда скорость
достигает некоторой критической величины
(скорость начала псевдоожижения кр
), слой перестаёт быть неподвижным,
приобретает текучесть и переходит в
кипящее (псевдоожиженное) состояние. В
таком слое твёрдые частицы интенсивно
перемещаются в потоке в различных
направлениях (Рис. 15.1б), и весь слой
напоминает кипящую жидкость. При
дальнейшем увеличении скорости потока
высота слоя продолжает возрастать
вплоть до того момента, когда скорость
достигает нового критического значения
(скорость уноса), при котором слой
разрушается и твёрдые частицы начинают
уноситься потоком (рис 15.1в). Явление
массового уноса твёрдых частиц потоком
газа называют пневмотранспортом и
используют в промышленности для
перемещения сыпучих материалов.
Состояние зернистого слоя может быть представлено в виде зависимости гидравлического сопротивления слоя P от скорости потока газа или жидкости (сплошной фазы), поступающего снизу под слой (Рис.15.2).
По мере возрастания скорости потока сплошной фазы увеличивается гидравлическое сопротивление неподвижного слоя (линия AB или в обратном направлении линия CD). Начало псевдоожижения (при скорости потока кр) наступает при равенстве силы гидравлического сопротивления слоя весу всех его частиц. Данное условие выполняется для всей области существования псевдоожиженного слоя (линия СЕ), вплоть до того момента, когда скорость становится такой, при которой слой разрушается и начинается массовый унос частиц потоком. Эту скорость называют скоростью свободного витания частиц (скоростью уноса) и обозначают символом вит.
Основные способы очистки газов от пыли. Охарактеризуйте каждый из способов, укажите области применения.
Сухие методы очистки:
пылеосадительные камеры;
Поток запыленного газа вводится в камеру через отверстие небольшого диаметра, но при этом газ должен полностью заполнять поперечное сечение камеры. Для соблюдения этого условия в конструкции камеры предусматриваются специальные устройства (полки, перегородки).
Загрязненный пылью газ пропускается через камеру со скоростью 0,2 – 1,5 м/с, частицы пыли оседают под действием силы тяжести в нижней части аппарата. Степень очистки газа в камерах не превышает 40 – 50%.
Обеспыленный газ выводится из камеры и далее либо выбрасывается в атмосферу, либо подается в другие аппараты для более глубокой очистки.
пылеуловители: инерционные, динамические, вихревые;
Подключаются только к электросети, без подключения к водопроводу и канализации.
Преимущества - простая конструкция и отсутствие шлама, недостатки — абразивный износ фильтровальных материалов.
Некоторые варианты улавливают древесную или металлическую пыль, отходы сельхозпроизводства. Мобильные установки на колесной платформе легко перемещаются по цеху силами одного-двух рабочих, и подводятся к местам наибольшего загрязнения.
Предназначены для предприятий деревообработки, металлообработки, сельского хозяйства, очистки от каменной пыли, резиновой, пластиковой, кирпичной крошки и других.
циклоны;
Это механические обеспыливающие устройства, в которых очистка газа основана на использовании инерционных свойств частиц пыли.
Они имеют простую конструкцию, обладают большой пропускной способностью и несложны в эксплуатации. Запыленный воздух вводится в верхнюю часть циклона. Здесь формируется вращающийся поток, который затем опускается по кольцевому пространству, образованному цилиндрической частью циклона и выхлопной трубой. Продолжая вращаться, воздушный поток выходит из циклона через выхлопную трубу.
При входе в циклон частицы дисперсной фазы по инерции движутся прямолинейно. Затем центробежные силы искривляют траекторию их движения. Те из частиц, масса которых велика, достигают стенок циклона, под действием силы тяжести опускаются в нижнюю часть аппарата, далее через пылевыпускное отверстие проходят в бункер, где и оседают. Для очистки больших объемов воздуха циклоны могут компоноваться в группы, объединенные общим пылесборником и коллектором очищенного воздуха.
фильтры: волокнистые, тканевые, зернистые, керамические.
Процесс фильтрования состоит в пропускании аэродисперсной системы (газа, загрязненного пылью или частицами аэрозолей) через пористый материал фильтра. Частицы дисперсной фазы, размеры которых превышают диаметр пор фильтровального материала, отделяются от газового потока. В промышленности используются фильтры различных конструкций с различными фильтрующими элементами.
Мокрые методы очистки:
газопромыватели: полые, насадочные, тарельчатые, ударно-инерционного действия, центробежные, механические, скоростные.
В основе мокрого метода — контакт газового потока с водой или другой жидкостью и последующее их осаждение в бункер.
Во многих аппаратах мокрой очистки воздуха имеется оборотное водоснабжение — использованная жидкость поступает в отстойник, где отделяются твердые частицы, а жидкость идет для повторного использования. В шламе могут оказаться ценные вещества, которые можно использовать.
Аппараты мокрой очистки надежны и не прихотливы. Имеют продуманную конструкцию, которая компактно располагается на любом производстве. Степень очистки воздуха доходит до 99,9%.
Мокрую очистку газов и воздуха применяют, когда на производстве допустимы увлажнение и охлаждение очищаемого газового потока, а отделяемые частицы могут иметь ценность.
Наиболее популярные отрасли применения: очистка от органических соединений, от серосодержащих соединений, частиц пыли неорганических соединений, от фенола и формальдегида, аэрозолей, паров, смесей кислот.
Грязный газ заходит через воздуховод внутрь корпуса. Далее при помощи аэродинамических сил он закручивается. Вода подается через насосную станцию, проходит через трубопровод, форсунки и смачивает газ. Частицы воды улавливают пыль и падают вниз. Грязная вода сливается в бак-отстойник или переходит в очищающее оборудование.
Мокрые пылеуловители имеют более высокую эффективность при небольшой стоимости по сравнению с аппаратами сухой очистки.