книги / Оптимизация систем обеспыливания воздуха в промышленных зданиях
..pdfРис.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 |
(Зчмг=55 |
|
|
|
|
=0,3 ь мг) |
|
рвс«34.аэ1 idMOOTb эффективноств |
ПГО от диаметра |
сопла |
фррсзгни: / - /V --IOХО-IC-ЩPЭШ,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 |
'Г |
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/Г &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) |