к. с. -х. н. , доцент Горькова И. В. ПАХТ ЛЕКЦИЯ 6 ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ-ЧАСТЬ 2
План. Разделение неоднородных газовых систем 1. 1. 2. Устройство и принцип работы циклонов Скрубберы Фильтрование 2. 1. 2. 3. 4. Виды фильтрования Уравнения фильтрования Интенсификация работы фильтров Конструкции фильтров Пылеуловители
1. Разделение неоднородных газовых систем
Промышленное производство часто имеет дело с газовзвесями (запылёнными газами), несущими мелкие частицы размерами менее 0. 1 мм. Для их разделения применяют: Электрофильтры Основано на осаждении частиц под действием силы тяжести, инерционных либо центробежных сил.
Для очистки газов используется центробежное осаждение в аппаратах, называемых циклонами. Обеспыливание газовзвесей в циклонах, производится в целях их последующего раздельного использования. В ряде производств запылённый газ получается в результате нежелательного уноса твердых частиц (например, из пылящего твёрдого материала; из псевдоожиженного слоя), в этом случае выделяемые с помощью циклона твёрдые частицы возвращаются в технологический процесс.
Степень улавливания пыли – 65%
Работу пылеулавливающего аппарата оценивают по величине доли пыли, задержанной в нем. Её обычно называют коэффициентом полезного действия η и рассчитывают как отношение количества пыли, уловленной в аппарате, к общему ее количеству во входящем потоке газа: где G 1 и G 2 – количество взвешенных частиц в исходном и очищенном газе, кг/час.
Устройство и принцип работы циклонов 1 – цилиндр, 2 – конус, 3 – центральная труба, 4 – цилиндрическая входная труба, 5 – переходное устройство, 6 – входной патрубок прямоугольного сечения, 7 – патрубок вывода очищенного газа, 8 – патрубок вывода твёрдого материала; I – запылённый газ, II – очищенный газ, III – твёрдый материал.
Кольцевое пространство между корпусом (диаметр DЦ) и центральной трубой (DВЫХ) высотой Н (от оси входного канала до нижнего обреза центральной трубы) называется рабочим объёмом циклона; обозначим его VЦ. Очевидно:
Условная скорость газа в его свободном сечении равна: где V – объём газового потока м 3/сек; S – свободное сечение циклона, м 2.
Перепад давления в циклоне условно определяется как местное сопротивление:
Рекомендуемые значения перепада напора в циклонах составляют: Эффективность улавливания пылей будет зависеть от объемов очищаемых газов, дисперсности улавливаемых частиц, концентрации их в газовом потоке, и его температуры, от грамотного выбора системы пылеулавливания, состоящей обычно из нескольких последовательно установленных аппаратов разного принципа действия.
Степень улавливания пыли – 98, 5% Выходной патрубок
2. Фильтрование
Разделение жидких и газовых неоднородных смесей можно осуществлять с помощью процесса фильтрования, заключающегося в пропускании загрязнённого потока через перегородку, проницаемую для сплошной среды, но не пропускающую твёрдые частицы. В результате неоднородная смесь разделяется на осветлённую жидкость, называемую фильтратом, и влажный осадок твёрдого материала. Процесс фильтрования: 1 – корпус фильтра, 2 – фильтрующая перегородка; I – суспензия, II – фильтрат, III – осадок.
Виды фильтрования Фильтрование с закупориванием пор происходит, когда твердые частицы проникают в поры фильтровальной перегородки. Это явление наблюдается уже в начальный период процесса фильтрования, что снижает производительность фильтра. Фильтрование с образованием осадка происходит в тех случаях, когда диаметр частиц больше диаметра пор перегородки, в результате чего только первые порции фильтрата уносят с собой небольшую часть твердой фазы, прошедшую через фильтр. В дальнейшем отверстия перекрываются сводами из частиц. Образуется осадок, толщина которого увеличивается по мере продолжения процесса фильтрования.
И он начинает играть основную роль при задержании последующих частиц, размеры которых больше размеров капилляров осадка. По мере роста толщины слоя осадка увеличивается сопротивление фильтрованию и уменьшается его скорость, которая определяется перепадом давления перед и после фильтрующей перегородки, т. к. только при выполнении этого условия процесс будет осуществляться. Промежуточный вид фильтрования имеет место в случае одновременного закупоривания пор фильтровальной перегородки и отложения осадка на ее поверхности. Таким образом, тип фильтрования зависит от свойств суспензии, фильтрующей перегородки, давления фильтрования. Поэтому одна и та же суспензия может фильтроваться при соответствующих условиях различно.
Основное уравнение фильтрования
Уравнение фильтрования при постоянной разности давлений При ΔP=const, по мере протекания про цесса, а следовательно, увеличения объёма фильтрата, скорость фильтрования уменьшается. Такое фильтрование называется нестационарным.
Уравнение фильтрования при постоянной скорости процесса Уравнение показывает, что при w=const разность давлений возрастает по мере увеличения продолжительности фильтрования. Такое фильтрование называется стационарным.
Интенсификация работы фильтров Интенсификацию работы фильтров можно обеспечить с помощью трех групп способов: физикохимических конструкционных технологических
К конструкционным относятся автоматизация процессов фильтрования, реверсивное (при малой толщине осадка), динамическое (при непрерывном смывании осадка), неодномерное (при образовании осадка на цилиндрической поверхности с малым радиусом кривизны) и вибрационное фильтрование.
Способы технологической группы заключаются в выборе оптимальных значений толщины осадка, разности давлений, концентрации суспензии. При этом важно провести предварительную классификацию твердых частиц суспензии на тонко- и грубодисперсные.
Сущность способов третьей группы сводится к таким физикохимическим воздействиям на суспензию, которые обуславливают значительное уменьшение удельного сопротивления осадка. Эти воздействия могут производится во время или после получения суспензии.
Конструкции фильтров
Спасибо за внимание!