Разработка высокоэффективных волокнистых фильтров для улавливания высокодисперсной жидкой фазы вентиляционных выбросов

• Автор: Огурцов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 179 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. УЛАВЛИВАНИЕ КАПЕЛЬ ТУМАНОВ В СИСТЕМАХ ГАЗООЧИСТКИ. ВОЛОКНИСТЫЕ ТУМАНОУЛОВИТЕЛИ.

1.1. Туманы основные положения.

1.2. Классификация промышленных туманоуловителей.

1.3. Волокнистые туманоуловители.

1.4. Выводы

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ ТУМАНОБРЫЗГОУЛО

ВИТЕЛЕЙ.

2.1. Гидравлическое сопротивление

2.2. Осаждение капель

2.3. Удержание капель поверхностью осаждения.

2.4. Выводы
ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТЕНДЫ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ УСТАНОВКИ
3.1. Общие положения .
3.2. Дисперсный состав капель тумана.
3.3. Определение дисперсности капель тумана
3.4. Исследование параметров фильтровальных материалов.
3.5. Установка для исследований гидравлического сопротивления фильтрующих материалов и эффективности осаждения капель.
3.6. Экспериментальные установки.
3.7. Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛОКНИСТЫХ ФИЛЬТРОВ И ОБОБЩЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Фильтровальные материалы
4.2. Гидравлическое сопротивление.
4.3. Эффективность улавливания капель.
4.4. Удержание осевших капель поверхностью волокон.
4.5. Применение волокнистых фильтров для очистки газов, содержащих помимо капель взвешенные твердые вещества и газообразные вредности .
4.6. Выводы
ГЛАВА 5. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВОЛОКНИСТЫЕ ТУМАНОУЛОВИТЕЛИ .
5.1. Применение волокнистых брызгоуловителей в сернокислотном производстве
5.2. Гальванические производства.
5.3. Насадочный скруббер из полимерных материалов
5.4. Улавливание капель тумана в процессах окраски.
5.5. Улавливание капель тумана фосфорной кислоты.
5.6. Выводы
ГЛАВА 6. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА ВОЛОКНИСТЫХ
ТУМАНОУЛОВИТЕЛЕЙ.
7. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ К РАБОТЕ.
Библиографический список.
ПРИЛОЖЕНИЕ.
Основные условные обозначения а удельная поверхность насадки, м2м
Ск поправка КенингемаМилликена
0 коэффициент диффузии, м с с диаметр, м
диаметр частиц капель, улавливаемых в туманоуловителе с эффективностью, равной 0,5, м с1т медианный диаметр взвешенных частиц капель, м
Б сила, Н
в массовая скорость, кгс ускорение силы тяжести, мс
Н, Ь высота, толщина, м
скорость испарения, кгс
КБ постоянная Больцмана, 1, ДжК
М масса 1 кмоля, кгкмоль ш масса, кг удельный расход жидкости, м3м3 п число фильтровальных слоев
1 длина, линейный параметр, м р давление, Па
Лр гидравлическое сопротивление, перепад давлений, Па
Я радиус, м
Яг универсальная газовая постоянная, Джкмоль К
Б площадь, м2 пересыщение пара
Бо свободное сечение фильтровальной перегородки, м2м
Т абсолютная температура, К г температура, С
V объемный расход, м3с
Уа объем, м о линейная скорость, мс
Оо, скорость вращения газового потока, мс
Ъ массовая концентрация взвешенных частиц капель в газах, кгм а относительная плотность фильтрующей среды, м3м
8 пористость фильтра, м3м
С, коэффициент гидравлического сопротивления
Г эффективность осаждения, каплеулавливания, доли
X коэффициент теплопроводности, Втм К р динамическая вязкость, Па с
V кинематическая вязкость, м2с р плотность, кгм3 а поверхностное натяжение, Нм
среднеквадратичное отклонение в функции распределения частиц по размерам среднеквадратичное отклонение в функции распределения значений фракционных эффективности туманоуловителя т время, с.
Механизмы осаждения гравитационный
инерционный со центробежный
касания
диффузионный
Критерии подобия v
Ре Пекле Рейнольдс Шмидт
4 8 v
Надстрочные индексы
значение на входе, начальный параметр
значение на выходе, конечный параметр.
Подстрочные индексы а аппарат в волокно г газ
ж жидкость к капля н насадка п пар с сопло ф фильтрация ч частица э эквивалентный.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


При конденсации пара в объеме и образуются взвешенные в газе капли жидкости. В качестве центров конденсации могут служить взвешенные в газовом объеме частицы ядра конденсации, газовые ионы или зародыши, возникающие самопроизвольно в результате флуктуаций. Процесс конденсации пара на ядрах конденсации или на газовых ионах называется гетерогенной конденсацией, а образование пара за счет конденсации пара на самопроизвольно образующихся зародышах гомогенной спонтанной конденсацией. Процесс гетерогенной конденсации делится на две стадии образование пересыщенного пара и конденсация пара на ядрах конденсации или на газовых ионах с их последующим ростом до размеров капель. При гомогенной конденсации процесс состоит из трех стадий образования пересыщенного пара образование зародышей конденсация пара на поверхности зародышей и их рост до размеров капель. Гетерогенная конденсация. ПБ 1. Нм шп масса молекулы пара кг КБ постоянная Больцмана Кб 1, ДжК Тг температура газовой смеси, К рж плотность жидкости, кгм3 р плотность пара, кгм1 диаметр ядра конденсации капли, м Кг универсальная газовая постоянная г Джкмоль К Мп масса 1 кмоля пара, кгкмоль. При значении пересыщения пара в газовой смеси, большем величины Б, рассчитанной по формуле 1. Когда взвешенные в газовом объеме капли отличаются по составу от конденсирующегося пара, механизм образования, в основном, сохраняется. Значение Бкр понижается в том случае, когда пар реагирует с каплей например, при конденсации пара воды на каплях, состоящих из водных растворов серной кислоты или когда пар растворяется в жидкости. Значение Бкр увеличивается, когда поверхность капли не смачивается конденсирующейся жидкостью. Механизм процесса конденсации сохраняется и в случае, когда ядрами конденсации служат твердые частицы. Здесь возможны отклонения, связанные с природой вещества частиц. Формирование капель на твердых частицах происходит в результате накопления конденсирующейся жидкости. Частицы постепенно обволакиваются жидкостью и превращаются в капли. В первом приближении можно принять, что они приобретают при этом шарообразную форму. Гомогенная конденсация. Постоянно в парогазовой системе в результате флуктуаций образуются комплексы, состоящие из нескольких молекул, которые тотчас же испаряются. Комплексы не одинаковы по размеру, причем, чем больше размер комплексов, тем меньше их относительное содержание в газовой смеси. Для того, чтобы комплекс стал зародышем процесса конденсации, он должен достигнуть критического размера и находиться в равновесии с паром. Теория образования подобных зародышей до конца не разработана. Существуют различные подходы к решению этой задачи предложено достаточно много уравнений скорости образования зародышей 2. Тем не менее, не подлежит сомнению, что в любом случае конденсация пара в объеме и образование тумана наступают при критическом пересыщении, т. Б 8Кр. С коэффициент для воды, а также в приближенных расчетах может быть принят равным 0,2. В газах большинства производственных процессов содержатся ядра конденсации радиусом 6 см. Поэтому в соответствии с уравнением 1. С учетом того, что ядра конденсации во многих случаях бывают заряжены, а иногда содержат
1. Рост ядер конденсации и зародышей при гомогенной конденсации за счет конденсации пара на их поверхности процесс, определяющий в конечном итоге размер капель тумана, основной характерный параметр аэрозоля. Рк яЧз3УаржУ6 1. Поправка Кс учитывает Стефановское течение 5,6. Нели рассматривать поверхность растущей капли как полупроницаемую стенку, через которую по нормали к ней диффундирует водяной пар, но не диффундируют остальные компоненты смеси, то по мере приближения к стенке парциальное давление водяного пара рп будет падать. В этом случае парциальное давление отдельной части газовой смеси должно возрастать, и она будет диффундировать навстречу водяному пару. Так как стенка проницаема только для водяного пара, диффундирующему потоку остальных компонентов смеси противостоит другой поток, равный по величине, но противоположный по направлению.