Сепарация взвешенных частиц в инерционных пыле- и туманоуловителях

• Автор: Сафонов, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Введение

Глава 1. Теоретические основы инерционного осаждения

взвешенных частиц

1.1. Основные механизмы осаждения взвешенных частиц

1.2. Инерционное осаждение частиц.

1.3. Инерционное осаждение частиц в турбулентном потоке

1.4. Промышленные инерционные пылеуловители

1.5. Выводы
Глава 2. Методологическое обеспечение экспериментальных исследований. Экспериментальные стенды и промышленные установки

2.1. Общие положения.

2.2. Дисперсный состав частиц пыли капель тумана.

2.3. Определение дисперсности частиц пыли капель тумана
2.4. Оценка эффективности пылеуловителя на основании
вероятностноэнергетического метода расчета
2.5. Экспериментальные установки.
2.6. Промышленная установка
2.7. Выводы
Глава 3. Исследование и обобщение экспериментальных
результатов
3.1. Постановка задачи. Теория подобия.
3.2. Практическая реализация вероятностноэнергетического
метода расчета циклонов
3.3. Эффективность осаждения взвешенных частиц в мокрых
циклонах.
3.4. Эффективность инерционного осаждения взвешенных
частиц в мокрых пылеуловителях скрубберах.
3.5. Эффективность инерционного осаждения взвешенных
частиц в высокоскоростных туманоуловитслях
3.6. Выводы
Глава 4. Вероятностноэнергетический метод расчега
инерционных пыле и гуманоуловителей
4.1. Сопоставление инерционных аппаратов по энергетическим
затратам и особенности их эксплуатации.
4.2. Основы расчета инерционных аппаратов
4.3. Сопоставление вероятностноэнергетического метода
расчета с другими методами.
4.4. Выводы
Основные выводы и результаты.
Библиографический список.
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
Приложение 4
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Ф содержание конкретной фракции взвешенных частиц в газах, доли ед. Э коэффициент проскока, доли ед.
а поверхность слоя насадки, приходящаяся на единицу его объема, м
Ь ширина, м
Ск поправка КеннингемаМилликена
И коэффициент диффузии, м с диаметр, м с диаметр
бэ эквивалентный диаметр, м
т медианный диаметр час тиц капель, м
с0 диаме гр частиц капель, улавливаемых в аппарате с эффективностью, равной 0,5 , м
Е напряженность электрического поля, Вм
Б площадь, м
2 ускорение силы тяжести. 9,мс
Н. Ь высота, м
Кч энергетические затраты на очистку м газов, кДж
1 длина, линейный параметр, м
1 средняя длина свободного пробега молекул, м
М число Маха
т удельный расход жидкости, м3м3 р давление, Г1а
Ар гидравлическое сопротивление, Па величина электрического заряда, Кл
Я радиус, м
5о свободное сечение перегородки, м м
Т температура, С
V объемный расход, м3с
и скорость, мс
ой скорость вращения газового потока вокруг неподвижной оси, мс
концентрация частиц капель, кгнм
а плотность упаковки или относительная плотность фильтрующей среды, м3м
пористость фильтра, м3м
коэффициент гидравлического сопротивления р динамическая вязкость, ас v кинематическая вязкость, м2с
г эффективность пылеулавливания, доли ед. р плотность, кгм
оч среднеквадратичное отклонение в функции распределения частиц по размерам
ал среднеквадратичное отклонение в функции распределения значений фракционных коэффициентов пылеулавливания т время, с
тР время релаксации, с
i время релаксации для частиц размером , с
Ф доля сечения аппарата, занятая газом.
КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ
Фруд
ир. Рейнольдс
Шмидт
Рч 4 Стокс
Ей Эйлер.
НАДСТРОЧНЫЕ ИНДЕКСЫ
4 значение величины на входе, начальный параметр
значение величины на выходе, конечный параметр.
ПОДСТРОЧНЫЕ ИНДЕКСЫ
ап аппарат в волокно г газ
ж жидкость к капля ч частица.
ПАРАМЕТРЫ ОСАЖДЕНИЯ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ
гравитационный
инерционный со центробежный
за счет зацепления касания
диффузионный
Ке за счет электрических сил.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Решение подобной задачи позволит сформулировать научно технический подход к выбору инерционных аппаратов для использования в конкретных газоочистных установках и, что особенно важно, к разработке новых конструкций осади гелей этого типа. Цель работы. Исследование процессов сепарации твердых и жидких взвешенных частиц в инерционных пыле и туманоуловителях и разработка на их базе надежных методов выбора и расчета газоочистных аппаратов этого вида. В основу теоретических и прикладных исследований положены установленные Фуксом, В. Г. Левичем, Гухманом, В. Страуссом, С. Калвертом, А. И. Пирумовым, АЛО. Вальдбергом, М. И. Шидяевым закономерности аэрогидродинамики и механики аэрозолей, которые в сочетании с экспериментальностатистическими методами обработки данных исследований обеспечивают получение представительных и устойчиво воспроизводимых результатов. Научная новизна. Обобщены данные по работе пыле и туманоуловителей разных типов и предложена их классификация, базирующаяся на механизмах осаждения взвешенных частиц с выделением в отдельную группу аппаратов с доминирующим инерционным механизмом осаждения. Скорректированы выражения для расчета диаметра частиц, улавливаемых в инерционных осадителях с эффективностью, равной 0,5. Получены критериальные зависимости для сухих и мокрых центробежных аппаратов одиночного и группового исполнения, а также формулы для расчета времени релаксации в скрубберах и высокоскоростных туманоуловителях. Определена градация разных типов инерционных осадителей по возможной эффективности осаждения взвешенных частиц различного размера в зависимости от энергетических затрат и от физических свойств улавливаемых частиц. Практическая ценность. Разработаны и внедрены в промышленность циклонный пылеуловитель, обеспечивающий более высокую эффективность осаждения взвешенных частиц по сравнению с существующими типовыми конструкциями, и циклон с уменьшенным габаритом по высоте. При непосредственном участии автора разработаны конструкции скруббера Вентури с регулируемым сечением горловины и волокнистого туманоуловителя для системы очистки дымовых газов установок термического обезвреживания отходов. Результатами проведенных исследований, оформленными в виде чертежей, регламентов и рекомендаций на проектирование установок очистки газов, широко пользуются проектные институты, высшие учебные заведения и организации ОАО НИИОГАЗ, Московский Государственный Университет Инженерной Экологии, ЗАО Щелково Агрохим, ФГУП СоюзпромНИИпроект, ЗАО Металхимпрогресс, ЗАО КондорЭко, ОАО Саянскхимпласт. На основе полученных при проведении работы экспериментальных данных, теоретических обобщений, конструктивных решений, методов расчета происходит все нарастающее внедрение в различные области промышленности и системы очистки газов новых высокоэффективных и надежных в эксплуатации инерционных пыле и туманоуловителей. Личный вклад соискателя состоит в обобщении экспериментальных и промышленных данных по эффективности и гидродинамике пыле и туманоуловителей с доминирующим инерционным механизмом осаждения. Соискателем проверены и уточнены методы и расчетные зависимости для оценки эффективности работы инерционных пыле и туманоуловителей разработаны конструкции и внедрены в промышленность аппараты инерционного типа для механической очистки газов составлена 1радация инерционных осадителей по достигаемой эффективности в зависимости от реализуемых в них энергозатрат. Международная конференция Инженерная защита атмосферы г. Москва, г. III Международная конференция ЭкоРос г. Москва, г. IV Международная конференция ЭкоРос г. Москва, г. Международная конференция Экология и проектирование г. Вильнюс, Литва, мая г. Международный Конгресс проектирования химических процессов г. Прага, Чехия, августа г. III Международная научнопрактическая конференция Проблемы экологии наука, промышленность, образование г. Белгород, октября г. Круглый стол Рекреация город и экология, проводившиймся в рамках постоянно действующей Международной конференции Эволюция инфосферы г. Москва, 1 марта г.