книги / Оптимизация систем обеспыливания воздуха в промышленных зданиях
..pdfники и более или менее приближающиеся к ним частицы вепремдь-
ноА формы; 2 - |
частицы» |
имеющие в двух измерениях значительно |
большую протяженность9 |
чем в третьем: пластинки» листочки» чешуй |
|
ки и т .д .; 3 - |
частицы |
с большой протяженностью в одном измерении: |
призмы» иглы» |
волокна. |
Altera ты во взвешенной пыли моцут образо |
ваться при коагуляции индивидуальных частиц. Отличие нешарообраз ных частиц от шара характеризуется коэффициентом сферичности и
динамическим коэффициентом формы. Первый |
представляет собой |
отно |
шение поверхности шара с объемом» равным |
объему данной частицы» |
|
к поверхности последней. Второй определяется по формуле |
|
|
Фд = йцЭ/ 8 * , здесь S yj- эквивалентный диаметр частицы» |
рав |
ный диаметру шара 8ц » объем которого равен объему данной части цы. В зависимости от формы частиц фд = 1+5.
Увеличение размера частиц в результате коагулянии (процесс слияния частиц при соприкосновении друг с другом) значительно облегчает их осаждение. Это оледует учитывать при выборе способа и средств обеспыливания технологического оборудования и воздуш ной среды помещений. Сближение частиц может происходить за счет броуновского движения ( тепловая коагуляция) или под действием аэродинакаческих» электрических» гравитационных и других сил» которое накладываются на броуновское движение и упорядочивают движение частиц. Скорость коагуляции большинства взвешенных час
тиц подчиняется закону ( I/ Ц ) |
- |
( I / с ' ) = |
С^-Т f где Скг |
- |
|||
счетная концентрация частиц в |
некоторый момент времени Т |
, 1/м 3; |
|||||
скг - константа коагуляции» м3/ с . |
Скорость убывания счетной |
||||||
концентрации частиц в результате процесса коагуляции |
|
||||||
|
ик г = - d c '/d t |
= - ск г( С ) 2 , |
(5 6) |
||||
где икг - |
скорость |
коагуляции |
- |
величина» |
соответствующая |
чис |
|
лу встреч |
частиц в |
единице объема |
в |
единицу |
времени» 1/(м 3« с ) . |
Видно» что в начальный момент времени» когда счетная концентра ция частиц велика» процесс коагуляцм протекает о большой ско ростью» но затем скорость коагуляции быстро падает. Скорость ко агуляции возрастает с уменьшением размера первичных частиц» а также с увеличением их концентрации:
Число частиц» см~3 |
Скорость увеличения средней |
|
массы частиц (? ) в минуту |
3*Ю 4 |
0 ,1 |
1‘ Ю5 |
0 ,6 |
3«Ю 5 |
1 ,8 |
Объем, |
занимаемый слоем |
, больше сум ерного |
объема |
час |
тиц, составляющих слой VQJI |
• Обьем^ внутренних пустот |
вислое |
ха |
|
рактеризует |
его порозность £ПОр-(Ц :л' \& )/V '-1 -(V a /\& ) • |
Она |
зависит от степени уплотнения слоя и при шарообразных частицах равного диаметра теоретически составляет 0,476 -0,259 . В действи тельности она может быть больше или меньше этих величин. Пороз ность слоя существенно влияет на характер взаимодействия его с воздушными течения!» и может быть представлена в виде
ар = {рц ~Р*нас |
1~ (Рнас/Л ) • |
Например, порозность фосфоритовой, кварцитовой и коксовой пыли при производстве фосфорных удобрений составляет соответственно 84,1; 75,0 и 65,04 %9 порозность слоя калийной пыли равнв 68, 8$, неуплотненной пыли карбиде кальция - 72-78 %, а уплотненной - 60-64 %.
Значения истинной и насыпной плотности некоторых промыш ленных пылей в осадках приведены в табл. Ю, дисперсный состав пыли, собранной с площадки на отметке ч4,00 м в отделении выгруз ки цеха по производству керамзита завода ЖЕК, приведен в та бл .II.
|
Значения плотности пыли в осадках |
Таблица 10 |
|||
|
|
||||
|
Пыль |
|
|
Л > кг/м3 |
Л а с, кг/м 3 |
С площадки |
(отметка |
+8 м) |
литей |
|
|
ного двора |
металлургического ком |
471 |
|||
бината |
|
|
|
2710 |
|
С пола зала агломерационных ма |
2150 |
||||
шин металлургического завода |
4330 |
||||
В аспирационном воздухопроводе в |
|
||||
известково-долокю тавом цехе |
ме |
718 |
|||
таллургического завода |
|
2720 |
|||
В системе аспирации |
цеха |
по |
пе |
|
|
реработке |
титановой |
губки |
тита |
|
|
но-магниевого комбината (губка |
1214 |
||||
низового обруба) |
|
|
3506 |
||
То же. о пола (гарнисоажнвя |
1263 |
350 |
|||
рубка) |
|
|
|
||
С пола сушильного отделения обо |
|
||||
гатительной фабршки |
третьего |
ка |
640 |
||
лийного рудоуправления |
|
2050 |
|||
В оистеме |
газоочистки после |
содо |
|
||
регенерационного агрегата |
целлю- |
200 |
|||
доэобумвжного комбината |
|
2740 |
Рис.20. Кривые распределения размеров частац пыли.: 1 - соб ранной со свода кольцевой печи и с пода цеха Jfc I кирпичного завода (поо. даерята пермской обд.); 2 - собранной о. поле в обрубном отделении литейного цеха машиностроительного за
вода (г.Пермь?: 3 - собранной с технологической площадки на отметке 46.00 м в цехе % I кирпичного завода (пос.Оверята Пермской обл.); 4 - порошка карбонильного железа; 5 - соб ранной с пола в помольном отделении'завода силикатного кир
пича (г.Березники Пермской обл.); 6 - собранной с пола в от
делении щахтных мельниццеха гапсовых изделий Кргачинокого |
|||
гипсового комбината (Пермская обл.); 7 |
- |
порошка силикагеля - |
|
фракция 0*50 мкм; 8 - |
собранной с технолодаческой площадки |
||
на .отметке +12,00 м и |
пола в отделении помола Горнозаводско |
||
го цементного завода (Пермская обл.); |
9 |
- порошка гадрата |
|
окиси кальция - фракция 0*50 мкм: 10 - |
то же, фракция. 50* |
63 дем; 11 - |
То же, 50*Ю0 мкм; 12 - кварцевого песка - фрак |
ция 63*100 мкм (счетное распределение); 13 - силикагелевого |
|
порошка - фракция 63*100 тщ &- квашевого песка - фракция |
|
200-316 мкм (счетное распределение) \ J 5 - порошка гадрата оки |
|
си кальция - |
фракция Ео*160 мкм); У&- кварцевого песка - |
франтя |
хе.фрак- |
Рис.21. Кривые распределения размеров частиц пыли: / - с пола около входа в кольцевую печь цеха J§ I кирпичного заво да (пос. Оверята Пермской обл.); 1 - с пола в отделении плавки шихты завода по изготовлению минераловатных изделий (г.Пермь); J - собранной с конструкций рольганге сортопро катного цеха металлургаческого комбината на отметке +6,00 м (г.Лысьва Пермской обл.); U - со свода печи (отметка
fI2,00 м) и пола мартеновского цеха металлургического ком бината (г.Лысьва Пермской обл.); 5 - с металлоконструкций на отметке I 5,30 м выбивного отделения цеха фасонного литья металлургаческого комбината (г.Лысьва Пермской обл.); о - то же с технологической площадки нв отметке +8,00 м конвертерного цеха металлургического завода (г.Чусовой);
7 - с площадки на отметке +10,00 м конвертерного цеха ме
таллурга ческого завода (г . Чусовой); 8 - с пола и площадки на отметке +2,00 м в землеподготовительном отделении ста ле
татейного цеха Стародаши йского металлургаческого |
завода; |
9 - с пола зала агломерационных машин чусовского |
металлурга |
ческого комбината; 10 - с площадки на|(отметке +3,00 м в об
рубном отделении Старопашийского мегапГЙургаческого завода; 11 - в отделении шихты Чусовского металлургаческого завода; 12 - то же, с пола прокатного цеха; 13 - то же, мартеновско го цеха; /V - то же, литейного двора; 15- то же, в дробиль
ном отделении цеха ванадия и ферросплввав
входят в состав кристаллической структуры и хорошо различимы под микроскопом. Анализы показывает» что в осадках гигроскопических шлей содержится небольшое количество (0 ,3 -0 » 6 %) воды. К природ ной влажности их добавляется вода, адсорбированная из воздуха.
Это может привести к полному растворению легкорестворимых минера лов, образованию кристаллизационных вод и коллоидному набуханию.
Закономерности изменения влажности осадков гигроскопических шлей
в зависимости от влажности воздуха объясняются теорией адсорбции. Высокая степень адсорбции паров воды из воздуха гигроскопическими пылями объясняется строением кристаллов частиц и поверхности моле
кул веды. Цроцесс конденсации |
воды на гигроскопическом ядре (ч а с |
||
тице пыли) протекает в две стадии. 1йгроскопическое ядро до мо |
|||
мента полного растворения состои т из твердой неувлажненной цен |
|||
тральной части и периферийной оболочки в виде сферического слоя |
|||
насыщенного рассола. Толщ на |
последней по |
мере растворения |
гигро |
скопического ядра возр астает, |
При полном |
ре створе ши ядра |
насту |
пает вторая стадия конденсации, при которой дальнеШшй рост кап |
|||
ли сопровождается снижением концентрации |
растворенного в ней вещест |
ва. При этом давление водяных паров над каплей насыщенного раство ра по мере уменьшения его концентрации возрастает по экспоненте.
Указанные процессы в полном объеме протекают |
только при (fig |
, |
||||
равной или большей относительной влажности, |
поддерживаемой |
над |
|
|||
поверхностью насыщенных растворов |
данного |
вещ ества. При меньшей |
||||
(Pg адсорбция влаги |
происходит |
лишь до |
образования по «м о л е |
|||
кулярного сдоя, толщ на |
которого возрастает |
с увеличением |
<Pg |
, |
оставаясь меннпе той минимальной величины, при которой начинает
ся объемная конденсация. Вели вещ ество, |
имеющее |
ив своей поверх |
|||||
ности |
пленочный или капедьш й |
раствор, |
поместить в среду с низкой |
||||
(fig , произойдет процесс, обратный растворению |
- гидратация. |
||||||
Этот |
процесс.продолжается « б о до |
образования |
полимодекулярного |
||||
сдоя |
на поверхности вещ ества, |
« б о |
(при |
очень |
низкой |
<Pg ) до |
|
полного вмсыхвшя последнего* Влажность воздуха |
<Pg , при кото |
||||||
рой в по«молекулярном сдое начинается |
объемная конденсация воды, |
||||||
сопровождающаяся растворением вещ естве, |
получила |
назввш е критичес |
|||||
кой |
(ркр • Она соответствует |
ipg , |
поддерживаемой над |
поверхностью |
|||
насыщенного рассол е. Механизм адсорбции |
водяных |
леров |
частицами |
гигроскопических пыдей заключается в следующем: навеска пыли, по мещенная в среду с (ft < ip , увлажняется до определенного пре дела (об р езов а я я пожмолекуверного слоя) в дальнейшее увлаж неяе навески не происходит. При ^ * <Ркр• увлажнеше должно происхо дить до образования поименного р ассол а . Лрв ifig > ipKp адсорбция
влаги будет продолжаться с образованием ненасыщенного рассола концентрацией, соответствующей данной Cfig• Эти положения пол ностью подтверждаются экспериментами (рис, 2 2 ).
Й1С. 22 . Влияние относительной влажности воздуха на влагонасыщение сидьвиннтавой ( а ) и карналлитов ой (а) пыли
На основании опытов по увлажнению карналлитавой и сильвини- |
|
товой пыли установлено следующее: при |
< %р влагонасыщение |
происходит наиболее интенсивно в начальный период времени, а за
тем, достигнув некоторой постоянной величины, |
з а а х а е т ; |
время |
||||||
полного |
насыщения пыли влагой |
завиоит |
от ^ |
и возрастает |
с |
|||
ростом |
последней; максимальное |
врем! |
насыщения при |
« |
ifKp |
|||
составляет для сильвинитовой пыли 5 ч, для карналлитовой I ч; |
||||||||
полные вдагонасыщения карналлитовой и сильвинитовой пыли и |
|
|||||||
|
в докритнческой области связаны между собой линейной |
|||||||
зависимостью вида |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9ti.6HmQd V b - ° d |
|
|
|
|
|
|
|
где |
- эмпирические коэффициенты ( а^ = |
0,0875, |
ау |
= |
||||
1,9 - для карналлитавой пыли, |
= 0,0875 / Oj |
= 2 ,4 |
- |
для |
||||
сильви нитовой ); при pg > рК |
процесс насыщения ооляной |
пыли про |
текает, не затухая, до появления капелек рассола на поверхности пыли, а затем и до полного ее растворения. Во влагообмене с воз духом наиболее активное участие принимает верхний слой пыли ( с углублением процеоо затухает); с уменьшением pg пыль отдает накопленную ранее влаэд, подсыхает и кристаллизуется. Критичео-