Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Оптимизация систем обеспыливания воздуха в промышленных зданиях

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
16.25 Mб
Скачать

Рис.33. Зависимость эффективности

ПРО от давления вода

,0 ;

в форсунке: 1

- дг* 0 . 6 мм. иу*рэ=

1~,5,о

м /с :; z2 - 0 ,4 -1

 

0 ,2 -1 .5

чмг=55

 

 

 

=0,3 ь мг)

 

рвс«34.аэ1 idMOOTb эффективноств

ПГО от диаметра

сопла

фррсзгни: / - /V --IOХО-ICPЭШ,Пв; 2 -

7 ,5 -Ю5; J - 5-ID5;

" " ' т д а з . ? 1» ) ^

-

Ftoc.36.Схема СТО бетономешалки в смесите льном отделении

завода 1БК

треста Пермгражданотрой: f - центробежная

форсунка с

диаметром сопла 0»5 мм; 2 - фильтр тонкой

очистки воды; 3 - очищендай от пыл воздух; ч -

задвиж­

ка; 5 - вихревой насос (давдепе воды 3*105 Па#

минималь­

ный расход воды З.Ю -ь м э/с); о -

резервный бак для воды;

? -

вход воды из водопродода; о -

шлам в бетономешалке;

9 -

запыленный воздух от бетономешалки; 10 - жалюзийный

 

 

каплеуловитель

 

 

тиц. Таким образом, пврообеспыливание может использоваться

прак­

 

тически в любых производственных

условиях.

 

'

Рассмотрим процесс парообеспыливания (НПО) на примере

гигро­

 

скопических пылей (см . рис. 14).

 

 

 

 

Частицы гигроскопической пыли, находясь во взвешенном состо­

 

янии в движущемся потоке воздуха,

при относительной влажности,

 

близкой к критической (см . раздел

2 .3 3 ),

начинают быстро увеличи­

 

ваться в размерах, проходя при этом две

стадии - конденсационно­

го и коагуляционного роста. Размеры частиц при атом могут превы­

шать начальные в 20-40 раз.

Степень роста частиц зависит как от

их свойств, так и от аэродинамических характеристик

потока.

Уравнение

зависимости

радиуса

гигроскопической

частицы Ъц

от времени

и

параметров

потока

(уравнение конденсационного

роста) имеет вид

/4 4 /

 

 

 

 

 

 

drQ / d

t = аппо/ г 1

 

или после

интегрирования

 

 

 

2</ =

аппос:= *нач*

'“^нач'^/^r

где * пая

- начальный радиус

ш гроскопической частицы; Оппо -

конденсационный параметр процесса парообеспыливания (ППО),равный

(5DnpJUnp&Pnp ■Z*ol/V(Pr '7B _Рь)

* здесь ^ПР ~ коэффициент диффузии

r

пнач

 

разность парциальных давле­

водяного

пара в воздухе; Ь г Пр

-

ний насыщенного пара над внесенной в

 

поток частицей;ju np - относи­

тельная молекулярная масса пара;

-

универсальная газовая посто­

янная;

-

абсолютная температура

воздуха.

Из всех

известных механизмов коагуляции частиц в укрытии АУ

(см. раздел 2 .3 ) существенный

эффект дает турбулентная коагуляция

за счет

ускорения. Она осуществляется благодаря различию плотнос­

ти воздуха в

укрытии и частиц

пыли. Скорости, приобретаемые части­

цам!,

зависят от их массы. Благодаря различию в скоростях движе­

ния и

происходит встреча

этих частиц, сопровождающаяся их коагу­

ляцией.

 

 

 

Скорость коагуляции

в 1/(м 3#с) /6 7 /

 

 

 

J

<w >

где S^ - средний размер частиц, м; бц - коэффициент, характери­ зующий распределение частиц по размерам.

125

Из (77) видно, что цри прочих равных условиях скорость тур­ булентной коагуляции за счет механизм ускорения в значительной, мере определяется скоростью воздушного потока в укрытии

Изменение размеров частиц, определяемое коагуляционным рос­ том, происходит в соответствии с дифференциальным уравнением /9 9 /

 

 

 

 

< 7 8 )

где Оппо- коагуляционный параметр ППО, равный (1,37

^Пр и укр ) /

( h$p S YKp V //v

); Wnp- расход

пара, к г /с .

 

 

Суммарный (конденсационный и

коагуляционный)

рост

частицы

происходит в соответствии с уравнением

 

 

d

z j d t = (d tQ /dt)K0Hd + (d b /d r)xr

(79)

Так как рост частиц сопровождается их выпадением из потока на поверхность перерабатываемого материала, то уравнение (79) мож­ но переписать в виде

 

dzQ/d% = (dzy/ dz)КОнд* (d*QIdг)кг >

(во>

где Z

- расстояние от поверхности материала.

 

В соответствии о (76) и (78) после

интегрирования и разложе­

ния в

ряд, ограничившись двумя первыми

его членами, получим выра­

жение для определения радиуса частиц* гигроскопической пыли от момента ее поступления в укрытие до выпадения на поверхность ма­ териала:

ППО

1*\14 а '

 

 

(81)

нач ппо H

W

} \

 

В укрытие АУ имеет меото гравитационное,

диффузионное и тур­

булентно-инерционное осаждения.

 

 

 

Под воздействием силы тяжести частицы ооедвот со ахоростыо,

определяемой по формуле (1 9 ).

 

 

 

Скорость диффузионного осаждения частиц

 

 

«ь- v

v

w

*

(82)

Где А ф -

коэффициент оопротивлепя трешп; А

- коэффициент

броуновской диффузии.

 

"

 

Скорость турбулентно-инерционного осаждения частиц определя­

ется по формуле (5)* Как показано в ряде работ /2 8 , 50 » 56» 6 7 /, диффузионная мо­

дель зачастую не подтверждается экспериментальным данным не ре­ альных промышленных пылях. Турбулентная диффузия лишь подводит частицы пыли к стенкам канала (укрытия). В противоположность это­ му турбелентная миграция часшц обладает высокой интенсивностью

именно в пристеночной области. Модель

турбулентно-инерционного

осаждения частиц подтверждается рядом

экспериментов /4 5 , 7 1 /.

Знание численного значения скорости турбулентного

осаждения

(формулы (1 9 ),(8 2 ) н я (5 )) позволяет

рассчитать долю

частиц,

осаждвпрхся в укрытии, исходя из следующих теоретических сообра­

жений. Пусть Vgj -

скорость осаждения частиц данного размера на

участке укрытия о размерам

поперечного сечения

6VKp * h YKp

 

На дяне

dx такого укрытия за

I с

осаждается частиц

(2бУКр

+

+ 2hyKp

)ir&Tcx dx

 

,

где

Сх

-

средняя концентрация частиц в

рассматриваемом сечении укрытиях

В результате осаждения ука­

занного колчества

частиц их средняя концентрация в секундном

объеме,

рввном

byKphyKpUyKp

 

• уменьшается в конце участка dx

на некоторую ветчину

асх

,

а

общее кол чество

частиц

- на в е л -

чину 6yKphvKpUVXpdcx

. Приравнивая оба кол чества,

получаем

 

C~dcx /cx )=^(26y/<p * 2-Ьукр)^ г 1&укрh укриукр) } dx

 

 

Интегрирование

этого

уравнения

от х

 

= 0 до

х

= Еукр

с услови­

ем, что

цри х

= о

Сх

= снсш , приводит к

уравнению

 

 

£л(Рх!с'наи) * “ \.(2.6укр * 2/zyKp)/(&YKph чкри Укр)\ J

Щ.тd x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jo

 

 

 

При скорости 1% т,

не

зависящей

от х

, последнее уравнение

сво­

дится к

экспоненциальной зависимости

 

 

 

 

 

 

~ снац

 

\&6укр *

укр)17д.т£ук/?{/(&у<р

 

 

 

 

Как показал наблоденвя,

использование

пара для обеспы лва-

ния обусловливает появление на стенках укрытия пленки конденсата, которая улавлвает вое частицы, достигаюпме стенки. Это подтверж­

дает правомерность изложенного выше теоретического вывода о том, что все частицы пыли, достигшие стенки, осаждаются.

Таким образом, эффективность осаждения частиц в укрытии

2аГ / _ л 0 у

Ыбукр* hvKp)ir3.rt укр\ j(Sv/ip^up^VKp) |

1

127

J

где Со

- концентрация частиц

по оси потока

( Z

* h,VKp/2

);

DT -

коэффициент

турбулентной диффузии.

Значение

С0 определя­

ется, исходя из средней ( Сср

) по

сечению

потока концентрации.

равной

Г

c(Z)dz

 

 

 

 

 

 

( l / h VKp ) J

 

 

 

 

 

 

Пренебрегая турбулентным) пульсациям)f т .е . , сохраняя лишь

диффузионный перенос частиц и гравитацию, и

согласно

/3 3 /

получаем

Cz/Ccp=

 

 

 

 

 

 

 

-(90)

Уравнения и зависимости

(7 6 ),

(7 8 ),

(8 1 ),

(83)

- (90)

состав­

ляют ММ ППО. Она является частью модели

системы

обеспыливания па­

ром. В МЛ СПО наряду с уравнениями балансов воздуха, влаги и пыли

(73), (74) и (75)

входит балансовое уравнение теплоты укрытия:

%ж=

* 2 , 5 3 рfid^)\ * Cjn0M(i,024tnQM+ 2y53dnOM) ~

 

~Ga(fy024ta +2y53da) +WnpPnp+ ^^07^k^pSSKpCtyKp -tnoM)-0 } ^

где Ьэж * ^5 »

“ температура соответственно

эжекторуемого,

байпвсируемого и аспирационного воздуха, °С; Jrrp -

энтальпия

пара,

кДж/кг; A QMOT- разность количества теплоты, вносимой и выносимой

материалом, кДж/ч;

к чкр

- коэффициент теплопередачи

стенки

укры­

тия, кДж/(м2* ч »°с); £Укр-

площадь стенок укрытия,

м

т е м

­

пература паровоздушной смеси в укрытии, °С.

 

 

 

 

Дополнительные связи и ограничения модели: зависимости для

расчета и двнные для конструирования парораспределительных уст­

ройств; формулы и зависимости для определения

и £ m w /II,2 8 ,

50,52/; формулы и уравнения для расчета дисперсного состава и

 

максимальной концентрации

пыли CQ 0^

в аспирационном воздухе

/48, Ю 2, Ю З/; Gra® Lap VKp> Сноч* С^ахехр [

" о$^чкр!гРукрhу*р) ] ;

Сит* Са /(1- £то);ЕоЦрЕджЕт&м*0 ' »

» “

та™ птиближенных

 

расчетов тепловлажностного состояния

аспирационного и байпасируе-

мого воздуха и его изменений / 6/ ; о ^

* dgon ; pg =0*0, 6; рас­

четные данные для определения условий конденсация водяных паров с целью предотвращения засоре гая и цементации тля на стенках аспи­ рационных и байпасных воздухопроводов /4 7 ,5 0 /; формулы для рас­ чете k iKp .

Численный анализ сложной ММи результаты экспериментальных исследований ППО, часть которых представлена на р и с.40-42, пока­ зали, что эффективность %ппо существенно зависит от независимых переменных 1укр t f t HQQ fJDQ и Ммат . Влияние переменных

Bsc.40. Зависимость эффективности

ППО

от начального размера частиц: 1 -

расчет­

ная кривая по /7 1 /; 2 -

расчетная кривая

по уравнению (9 3 ); 3 -

экспериментальные

данные

(с подачей пара); 4 - тоже,

без

 

пара

 

 

Wnp 9h yKp , 6УКр

на эффективность

обеспыливания незначитель­

но. Вследствие этого сложная функция эффективности ППО может быть аппроксимирована более простой и удобной для раочетов за-

виоимостью, установленной из множества пространственных непрерывных фикций ? я/70 =

7 Joппо ( “ мот* !-чкр * и укр *

Рвс.41.Зависимость эффективнос­ ти вврообеспыливания от длины ук­

рытия {Ънач = 16,3

 

мкм. Ммат =

= 2,78;

5,55;

I I ,I I

к г /с ): ? -

,

Uy/ф »

0 ,1 ;

2 - 0

,5 ; 3 - 1,0

м/с

™пр » . 2 /w v

)• Првбли-

хенве

оценивалось

опытными

ден­

ным

по величине функционала

вида

По„

 

<U>-« / * „ ) £ '

 

 

х(?т о Г 2nnoi)Z>

<92)

Соседние файлы в папке книги