Исследование низкоскоростной фильтрации газов в волокнистых и керамических осадителях и разработка методов их расчета

• Автор: Косогорова, Таисия Олеговна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ФИЛЬТРАЦИИ

1.1. Основные положения

1.2. Гидравлическое сопротивление фильтровальных перегородок

1.3. Способы регенерации фильтровальных перегородок.

1.4. Зернистые фильтры

Выводы к главе 1

ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ УСТАНОВОК И МЕТОДОВ ПРОВЕДЕНИЯ АНАЛИЗОВ.

2.1. Экспериментальная установка для проведения испытаний фильтровальных

перегородок.

2.2. Экспериментальная установка для определения пористости материалов
2.3. Экспериментальная установка для испытания керамического фильтра, устанавливаемого за дизелями
2.4. Фильтровальные материалы.
2.4.1. Волокнистые материалы
2.4.2. Керамические материалы.
Выводы к главе 2
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.
3.1. Гидравлическое сопротивление.
3.2. Эффективность осаждения взвешенных частиц
3.3. Вероятностный метод расчта эффективности низкоскоростной фильтрации.
3.4. Практические примеры использования низкоскоростной фильтрации газов
3.4.1. Волокнистые туманоуяовители
3.4.2. Керамические фильтры.
Выводы к главе 3
ГЛАВА 4. ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Выводы к главе 4
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ КЕРАМИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА
ИННОВАЦИОННЫЙ ПРОЕКТ.
Выводы к Главе 5
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Обеспечена применением в исследованиях научно-обоснованных методов экспериментальных исследований, использованием поверенных приборов и результатами внедрения. Объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, приложений Содержит страниц, таблиц, иллюстрации, списка использованных источников из наименований и 3-х приложений на 7 страницах. ГЛАВА 1. Среди аппаратов, предназначенных для улавливания твёрдых и жидких взвешенных частиц, значительная роль отводится фильтровальным аппаратам - пли как они обычно называются в технической литературе но очистке газов (1-7, , -] - фильтрам. В основе работы фильтров всех видов лежит процесс фильтрации газового потока при прохождении им пористой перегородки (фильтрующей среды), в ходе которого твердые или жидкие частицы, взвешенные в газе, задерживаются в ней, а газовый поток полностью проходит сквозь неё. Применяемые фильтрующие пористые перегородки по своей структуре весьма разнообразны, но в большинстве своем они состоят из волокнистых или зернистых элементов. Теоретические и экспериментальные исследования процесса фильтрации направлены на установление зависимостей эффективности улавливания взвешенных частиц и гидравлического сопротивления от структурных характеристик пористых перегородок, свойств улавливаемых частиц и режима течения газового потока. Процесс фильтрации состоит из двух стадий. На первой начальной стадии (стационарная фильтрация) уловленные частицы практически не изменяют структуры фильтра во времени. На второй стадии процесса (нестационарная фильтрация) в фильтре происходят непрерывные структурные изменения вследствие накопления уловленных частиц в значительных количествах. В соответствии с этим все время изменяются эффективность очистки и гидравлическое сопротивление, что осложняет течение процесса фильтрации и связанные с этим расчеты. Вторичные процессы многообразны по своей природе и сложны, поэтому они менее изучены, хотя применительно к промышленным условиям они имеют определяющее значение вследствие кратковременности первой стадии. Теория фильтрации достаточно хорошо развита для идеальных систем. В современной классической теории фильтрации перегородка рассматривается как множество изолированных цилиндров (волокна) или шаров (зерна). В зависимости от принятой модели цилиндры п шары могут быть свободно или упорядочено ориентированы в пространстве на достаточно далеком расстоянии друг от друга под прямым углом к набегающему потоку. Так как волокна и зёрна непроницаемы для газа, то газовый поток при встрече с ними огибает их, а частицы осаждаются на их поверхностях волокнах и удерживаются за счет адгезии. Осаждение частиц при фильтрации происходи! Рис. Теория осаждения взвешенных частиц при фильтрации разработана, в основном, применительно к изолированным поверхностям осаждения (шару или цилиндру), а также волокнистым материалам с упорядоченным расположением волокон [1, 6]. Рассмотрим теоретические зависимости, характеризующие механизмы осаждения, применительно к процессу фильтрации. Т, - абсолютная температура газов, К. В зависимости от структуры пористой фильтровальной перегородки величина I соответствует или диаметру волокна (волокнистые фильтры), или диаметру зерна (зернистые, керамические фильтры). При вязком обтекании поверхности осаждения (при малых значениях Rer) величина Rey выпадает из критериальной зависимости (1. Условие подобия аэрозольной системы: взвешенная частица - обтекаемое тело в этом случае определяется одним критерием Stk |9]. Существует определённое минимальное значения критерия Стокса Stk^, при котором инерция частицы оказывается достаточной, чтобы преодолеть её увлечение газовым потоком, и она достигает поверхности тела. При Stk < StkKp захват частицы телом за счёт инерции не возможен. Согласно [], при вязком обтекании шара величина Stk^ - 1,, а цилиндра - Stkhp = 4,3. Эффективность зацепления также зависит от характера обтекания поверхности осаждения газовым потоком. Для расчёта эффективности осаждения за счет касания т|к предложен целый ряд зависимостей.