Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wykład 7: Rozdzielanie w polu sił odśrodkowych. Filtracja aerozoli.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wykład 7: Rozdzielanie w polu sił odśrodkowych. Filtracja aerozoli."— Zapis prezentacji:

1 Wykład 7: Rozdzielanie w polu sił odśrodkowych. Filtracja aerozoli

2 Równanie ruchu cząstki pojedynczej Sedymentacja naturalna czy filtracja przebiegają pod niezbyt dużymi ciśnieniami. Nie zapewnia to często wymaganego stopnia rozdzielenia, bądź czas potrzebny do tego jest bardzo długi. Sedymentacja naturalna czy filtracja przebiegają pod niezbyt dużymi ciśnieniami. Nie zapewnia to często wymaganego stopnia rozdzielenia, bądź czas potrzebny do tego jest bardzo długi. pole sił odśrodkowych Aby zintensyfikować te procesy można wykorzystać pole sił odśrodkowych sedymentacja filtracja rozdzielanie w polu sił odśrodkowych ciśnienie przyśpieszenie czas trwania procesu

3 Stosowane wartości przyspieszenia odśrodkowego są zdecydowanie większe od wartości przyspieszenia ziemskiego, które w rozważaniach dalszych można pominąć. Stosowane wartości przyspieszenia odśrodkowego są zdecydowanie większe od wartości przyspieszenia ziemskiego, które w rozważaniach dalszych można pominąć. równanie opisujące równowagę sił działających na cząstkę czy element płynu w polu sił odśrodkowych jest analogiczne do równania ruchu w polu grawitacyjnym, przy czym zamiast przyspieszenia ziemskiego należy wprowadzić przyspieszenie odśrodkowe: równanie opisujące równowagę sił działających na cząstkę czy element płynu w polu sił odśrodkowych jest analogiczne do równania ruchu w polu grawitacyjnym, przy czym zamiast przyspieszenia ziemskiego należy wprowadzić przyspieszenie odśrodkowe: promieniowa składowa położenia cząstki częstość obrotów Korzystając z prawa dynamiki Newtona, możemy zapisać: siła oporu siła wyporu masa * przyspieszenie

4 Wartości współczynnika oporu są różne w zależności od charakteru ruchu Dla obszaru Stokesa:

5 rozwiązanie ogólne tego równania można zapisać: gdzie:

6 podstawiając warunki brzegowe: wyznaczamy stałe w rozwiązaniu ogólnym: i dostajemy rozwiązanie:

7 Gdy możemy pominąć efekt przyspieszenia cząstki: po scałkowaniu: lub:

8 Oznaczając przez s drogę, jaką ma do przebycia cząstka zanim osiągnie powierzchnie docelową o promieniu R, można dokonać następującego przekształcenia: Oznaczając przez s drogę, jaką ma do przebycia cząstka zanim osiągnie powierzchnie docelową o promieniu R, można dokonać następującego przekształcenia: dla małych wartości s/R szereg ten można ograniczyć do pierwszego członu dla małych wartości s/R szereg ten można ograniczyć do pierwszego członu czyli

9 WIROWANIE wirówki filtracyjne Podczas wirowania w układzie wytwarzają się duże siły odśrodkowe. Ich wartość działająca na dany element układu zależy od jego odległości od osi obrotu. Podczas wirowania w układzie wytwarzają się duże siły odśrodkowe. Ich wartość działająca na dany element układu zależy od jego odległości od osi obrotu. miarą tej siły jest stosunek do siły ciężkości: Wartości Z określa się dla promienia średniego w aparacie:

10 Wielokrotność przyspieszenia ziemskiego Z jest wielkością charakterystyczną danej wirówki: dla wirówek normalnych dla ultrawirówek Z bilansu sił wynika, że podczas wirowania powierzchnia cieczy przyjmuje kształt paraboloidy obrotowej o równaniu: Z bilansu sił wynika, że podczas wirowania powierzchnia cieczy przyjmuje kształt paraboloidy obrotowej o równaniu: promień paraboloidy w przekroju dna bębna wirówki promień paraboloidy w przekroju dna bębna wirówki

11 Dla wartości obrotów typowych dla wirówek wierzchołek paraboli, jest tak bardzo oddalony od przekroju dna wirówki, że powierzchnie cieczy można utożsamić z powierzchnia boczną walca o promieniu r i Dla wartości obrotów typowych dla wirówek wierzchołek paraboli, jest tak bardzo oddalony od przekroju dna wirówki, że powierzchnie cieczy można utożsamić z powierzchnia boczną walca o promieniu r i wieńce na górnej krawędzi bębna wirówki przeciwdziałają wyrzuceniu zawartości na zewnątrz. wieńce na górnej krawędzi bębna wirówki przeciwdziałają wyrzuceniu zawartości na zewnątrz. Przyjmuje się zazwyczaj i wtedy objętość użyteczna bębna wynosi ok. 50 % jego objętości całkowitej. i wtedy objętość użyteczna bębna wynosi ok. 50 % jego objętości całkowitej. Na różniczkową masę wirującego układu dm działa siła odśrodkowa dF c

12 Siła może być przeliczona na promieniowy gradient ciśnienia: uwzględniając warunek brzegowy: po scałkowaniu uzyskujemy zależność na zmianę ciśnienia ze zmianą wartości promienia:

13 W wirówkach filtracyjnych zapewnia się możliwość przepływu filtratu przez ścianę bębna. Realizuje się to przez stosowanie perforowanych bębnów pokrytych od wewnątrz tkaniną filtracyjną lub wykonanie ściany bębna z siatki o bardzo drobnych oczkach. W wirówkach filtracyjnych zapewnia się możliwość przepływu filtratu przez ścianę bębna. Realizuje się to przez stosowanie perforowanych bębnów pokrytych od wewnątrz tkaniną filtracyjną lub wykonanie ściany bębna z siatki o bardzo drobnych oczkach. Wirówki mogą pracować jako aparaty o działaniu okresowym lub ciągłym. pozioma wirówka typy peeler wirówki pionowe

14 Model / Wymiar Pojemnoś ć bębna (l) Max. pojemnoś ć robocza (l) Powierzch nia filtracyjna (l) 260 x 1605,670, x , x ,7 860 x , x , x , x , x , x ,4 wirówki pionowe, szarżowe Zastosowanie: Przemysł chemiczny Przemysł farmaceutyczny Przemysł kosmetyczny Przemysł mineralny

15 WIRÓWKI POZIOME NOŻOWE, SZARŻOWE Łatwa inspekcja bębna pomiędzy szarżami dzięki całkowicie otwieranej obudowie Model Pojemność bębna (l) Max. pojemność robocza (kg) Powierzch nia filtracyjna (m2) 700 F/D , F/D , F/D , F/D , F/D , F/D ,02 Zastosowanie: Przemysł chemiczny Przemysł farmaceutyczny Przemysł petrochemiczny Przemysł spożywczy (np. artykuły spożywcze, słodziki, dodatki do żywności, skrobia) Przemysł kosmetyczny

16 W procesie okresowym można wyróżnić cztery następujące po sobie fazy pracy: A)W fazie pierwszej do wirówki doprowadza się rozdzielana zawiesinę. W wyniku przebiegającego procesu narasta placek filtracyjny i jednocześnie uzyskuje się filtrat. A)W fazie pierwszej do wirówki doprowadza się rozdzielana zawiesinę. W wyniku przebiegającego procesu narasta placek filtracyjny i jednocześnie uzyskuje się filtrat. B) W fazie drugiej nie doprowadza się nowej zawiesiny, zachodzi rozdział zawiesiny znajdującej się nad plackiem filtracyjnym. B) W fazie drugiej nie doprowadza się nowej zawiesiny, zachodzi rozdział zawiesiny znajdującej się nad plackiem filtracyjnym. C) Faza trzecia polega na odwirowaniu cieczy z placka filtracyjnego oraz usunięciu z placka cieczy zaokludowanej między ziarnami. C) Faza trzecia polega na odwirowaniu cieczy z placka filtracyjnego oraz usunięciu z placka cieczy zaokludowanej między ziarnami. D) Po zakończeniu wirowania stosuje się przedmuch powietrzem po czym usuwa się osad z bębna. D) Po zakończeniu wirowania stosuje się przedmuch powietrzem po czym usuwa się osad z bębna.

17 wirówki sedymentacyjne Wirówki sedymentacyjne mają bęben lity (bez perforacji), a uzyskane w wyniku rozdziału strumienie wyprowadzane są poza aparat za pomocą specjalnych przelewów. Wirówki sedymentacyjne mają bęben lity (bez perforacji), a uzyskane w wyniku rozdziału strumienie wyprowadzane są poza aparat za pomocą specjalnych przelewów. Wirówki sedymentacyjne pracują w sposób ciagły Zakładając, że ruch cząstki odbywa się w obszarze Stokesa czas sedymentacji przedstawia równanie: Zakładając, że ruch cząstki odbywa się w obszarze Stokesa czas sedymentacji przedstawia równanie:

18 Objętość układu znajdującego się w wirówce Pozwala to wyznaczyć czas przebywania w układzie: musi on być co najmniej równy czasowi sedymentacji, więc

19 wprowadzając wyrażenie na prędkość swobodnego opadania dostajemy: ekwiwalentna powierzchnia klarowania m 2 odpowiada powierzchni przekroju osadnika zapewniającego rozdzielenie danego strumienia V 0 odpowiada powierzchni przekroju osadnika zapewniającego rozdzielenie danego strumienia V 0 Wartość Σ zależy od parametrów operacyjnych danej wirówki sedymentacyjnej.

20 Rozszerzono metodę wykorzystującą parametr Σ na wszystkie obszary opadania gdzie: Dla przypadków stosowanych w przemyśle stosuje się zmodyfikowane równanie na prędkość swobodnego opadania: Dla przypadków stosowanych w przemyśle stosuje się zmodyfikowane równanie na prędkość swobodnego opadania: współczynnik zależny od stężenia sferyczność cząstki

21 Metodę ekwiwalentnej powierzchni klarowania stosuje się do wyznaczenia strumienia zawiesiny rozdzielanego w wirówkach sedymentacyjnych: Metodę ekwiwalentnej powierzchni klarowania stosuje się do wyznaczenia strumienia zawiesiny rozdzielanego w wirówkach sedymentacyjnych: współczynniki określające specyficzne warunki w wirówce współczynniki określające specyficzne warunki w wirówce stężenie emulsji

22 Hydrocyklony Proste rozwiązanie pozwalające na rozdzielanie zawiesin strumień zawiesiny wprowadzany jest do hydrocyklonu pod ciśnieniem (2-4)10 5 Pa przez odpowiednio ukształtowaną dyszę wlotową, stycznie do jego górnej części. strumień zawiesiny wprowadzany jest do hydrocyklonu pod ciśnieniem (2-4)10 5 Pa przez odpowiednio ukształtowaną dyszę wlotową, stycznie do jego górnej części.

23 zastosowanie hydrocyklonów Prowadzenie procesu w pojedynczym aparacie nie zapewnia często wymaganych parametrów rozdzielania zawiesiny. Stosuje się wtedy instalacje wielostopniowe: Prowadzenie procesu w pojedynczym aparacie nie zapewnia często wymaganych parametrów rozdzielania zawiesiny. Stosuje się wtedy instalacje wielostopniowe:

24 Przy szeregowym łączeniu hydrocyklonów należy zapewnić odpowiednie ciśnienie zawiesiny na wlocie do każdego stopnia. Można to uzyskać poprzez użycie jednej wysokociśnieniowej pompy lub, korzystniej, stosując oddzielną pompę dla każdego hydrocyklonu. Przy szeregowym łączeniu hydrocyklonów należy zapewnić odpowiednie ciśnienie zawiesiny na wlocie do każdego stopnia. Można to uzyskać poprzez użycie jednej wysokociśnieniowej pompy lub, korzystniej, stosując oddzielną pompę dla każdego hydrocyklonu. Korzystne jest połączenie hydrocyklonu z innym aparatem rozdzielczym

25 Aerozol jest to układ składający się z ciągłej fazy gazowej oraz stałej lub ciekłej fazy rozproszonej, przy czym średnica „elementów” fazy rozproszonej jest zawarta w zakresie od ułamka do kilkuset mikrometrów. Aerozol jest to układ składający się z ciągłej fazy gazowej oraz stałej lub ciekłej fazy rozproszonej, przy czym średnica „elementów” fazy rozproszonej jest zawarta w zakresie od ułamka do kilkuset mikrometrów. Ze względu na rozmiar cząstek i rodzaj fazy rozproszonej spośród aerozoli rozróżnia się: Pył układ zawierający cząstki ciała stałego o średnicy mniejszej od 300 μm układ zawierający cząstki ciała stałego o średnicy mniejszej od 300 μm mgła aerozol którego fazę rozproszoną stanowią krople cieczy o średnicy nie przekraczającej 10 μm, przy czym mogą zawierać zawieszone cząstki fazy stałej. aerozol którego fazę rozproszoną stanowią krople cieczy o średnicy nie przekraczającej 10 μm, przy czym mogą zawierać zawieszone cząstki fazy stałej. dym układ zawierający cząstki fazy rozdrobnionej o średnicy poniżej 1μm układ zawierający cząstki fazy rozdrobnionej o średnicy poniżej 1μm Rozdzielanie aerozoli

26 Metody separacji wykorzystujące sedymentacje naturalną lub siłę odśrodkową, są mało skuteczne w przypadku rozdzielania aerozoli. Metody separacji wykorzystujące sedymentacje naturalną lub siłę odśrodkową, są mało skuteczne w przypadku rozdzielania aerozoli.

27 Metody inercyjne Cząstki fazy rozproszonej, mające większą bezwładność niż faza gazowa, można wydzielić, przepuszczając strumień aerozolu przez kanały wymuszające gwałtowne zmiany kierunku przepływu. Cząstki fazy rozproszonej, mające większą bezwładność niż faza gazowa, można wydzielić, przepuszczając strumień aerozolu przez kanały wymuszające gwałtowne zmiany kierunku przepływu. Dla pyłów metoda ta jest nieskuteczna turbulencja porywanie wtórne tylko jako wydzielanie wstępne W przypadku kropel unoszenie nie jest szkodliwe. Kropla ulega koalescencji tworząc film który można rozdzielić grawitacyjnie W przypadku kropel unoszenie nie jest szkodliwe. Kropla ulega koalescencji tworząc film który można rozdzielić grawitacyjnie Najprostszymi separatorami kropel cieczy wykorzystującymi ich bezwładność są separatory żaluzyjne. Najprostszymi separatorami kropel cieczy wykorzystującymi ich bezwładność są separatory żaluzyjne.

28 Stanowią one zestaw płyt ustawionych pod katem do kierunku przepływu. Stanowią one zestaw płyt ustawionych pod katem do kierunku przepływu. Siła odśrodkowa i siła bezwładności występujące przy zmianie kierunku przepływu strumienia, powodują odrzucanie kropel w kierunku powierzchni płyty, gdzie ulegają depozycji. Siła odśrodkowa i siła bezwładności występujące przy zmianie kierunku przepływu strumienia, powodują odrzucanie kropel w kierunku powierzchni płyty, gdzie ulegają depozycji. Sprawność wydzielania kropel zależy od ich wielkości i gęstości, lepkości gazu, prędkości strumienia gazu oraz konstrukcji separatora. Sprawność wydzielania kropel zależy od ich wielkości i gęstości, lepkości gazu, prędkości strumienia gazu oraz konstrukcji separatora. Parametr bezwładnościowy odległość między płytami

29 Zalecana prędkość strumienia aerozolu przez poziomy separator żaluzyjny wynosi 6 – 10 m/s. Separatory tego typu wydzielają skutecznie krople o średnicy większej od 10 μm. Zalecana prędkość strumienia aerozolu przez poziomy separator żaluzyjny wynosi 6 – 10 m/s. Separatory tego typu wydzielają skutecznie krople o średnicy większej od 10 μm. Do wydzielania najmniejszych kropelek stosuje się demistery zbudowane z włókien, siatek, dzianin drucianych o grubości nie przekraczając ej 0,3 mm. Demistery charakteryzują się dużą powierzchnią właściwą (100 – 400 m 2 /m 3 ) oraz dużą porowatością ( >0,9) Do wydzielania najmniejszych kropelek stosuje się demistery zbudowane z włókien, siatek, dzianin drucianych o grubości nie przekraczając ej 0,3 mm. Demistery charakteryzują się dużą powierzchnią właściwą (100 – 400 m 2 /m 3 ) oraz dużą porowatością ( >0,9)

30 Optymalna prędkość aerozolu przez demister można wyznaczyć ze wzoru Yorka: współczynnik k zależny jest od stężenia aerozolu. k=0,045 – 0,065 W zastosowaniach przemysłowych prędkość aerozolu przez demistery nie przekracza 2 m/s Dla ustalonej prędkości wzrost stężenia aerozolu prowadzi do zwiększenia skuteczności odemglania. Dla ustalonej prędkości wzrost stężenia aerozolu prowadzi do zwiększenia skuteczności odemglania. Dla prędkości mniejszych od optymalnej zmniejszenia średnicy drutu poprawia skuteczność wykraplania, dla prędkości większych od optymalnej zależność jest odwrotna. Dla prędkości mniejszych od optymalnej zmniejszenia średnicy drutu poprawia skuteczność wykraplania, dla prędkości większych od optymalnej zależność jest odwrotna.

31 Korzystnie jest stosować odemglanie dwustopniowe. W pierwszym stopniu należy stosować demistery z włókien grubszych i większe prędkości przepływu, natomiast w stopniu drugim włókna cienkie i małe prędkości aerozolu. Korzystnie jest stosować odemglanie dwustopniowe. W pierwszym stopniu należy stosować demistery z włókien grubszych i większe prędkości przepływu, natomiast w stopniu drugim włókna cienkie i małe prędkości aerozolu. Pierwszy stopień Drugi stopień Separatory żaluzyjne Demistery siatkowe Spadek cisnieia Pa

32 ODPYLANIE MOKRE Odpylanie mokre następuje w wyniku kontaktowania się zapylonego gazu z fazą ciekłą. Podstawowym problemem staje się zwilżanie cząstek fazy stałej i wchłonięcie ich do wnętrza fazy ciekłej. Podstawowym problemem staje się zwilżanie cząstek fazy stałej i wchłonięcie ich do wnętrza fazy ciekłej. Mechanizmy wydzielania: mechanizm inercyjny bezpośrednie zaczepienie dyfuzja

33 Model opracowany przez Bartha: pojedyncza kropla omywana jest przez aerozol cząstki fazy stałej traktowane są jak punkty materialne wydzielanie podczas zderzenia cząstki z kroplą podstawowym parametrem jest różnica prędkości pomiędzy kroplą cieczy a cząstką

34 Parametr bezwładnościowy ( Liczba Stokesa) średnica cząstki aerozolowej średnica kropli lepkość gazu

35 Sprawność odpylania, równą w modelu Bartha prawdopodobieństwu zderzenia się cząstki pyłu z kroplą, wyrażają następujące równania: Sprawność odpylania, równą w modelu Bartha prawdopodobieństwu zderzenia się cząstki pyłu z kroplą, wyrażają następujące równania: wg. Sella wg. Langmuira- Blodeta wg. Langmuira- Blodeta wg. Bartha wyznaczane doświadczalnie

36 skan i 20.4 str. 460 Im większa wartość Stk tym większa sprawność odpylania większa prędkość względna i mniejsze krople

37 Badania doświadczalne nad procesem wskazują, że dla każdego rozmiaru cząstek pyłu istnieje optymalny rozmiar kropel, przy czym im mniejsza jest średnica cząstek pyłu, ty, mniejsza powinna być średnica kropli. Badania doświadczalne nad procesem wskazują, że dla każdego rozmiaru cząstek pyłu istnieje optymalny rozmiar kropel, przy czym im mniejsza jest średnica cząstek pyłu, ty, mniejsza powinna być średnica kropli. Istnieje ogólna zasada mówiąca, że średnica kropel powinna być 100 – 200 razy większa od średnic cząstek stałych Istnieje ogólna zasada mówiąca, że średnica kropel powinna być 100 – 200 razy większa od średnic cząstek stałych

38 zmniejszenie rozmiarów kropel powoduje zmniejszenie ich prędkości względem cząstek pyłu, co obniża sprawność odpylania. Istnieje graniczny rozmiar cząstek pyłu, które mogą być wydzielone z aerozolu za pomocą mechanizmu bezwładnościowego. Rozmiar ten jest szacowany na około 2 μm zmniejszenie rozmiarów kropel powoduje zmniejszenie ich prędkości względem cząstek pyłu, co obniża sprawność odpylania. Istnieje graniczny rozmiar cząstek pyłu, które mogą być wydzielone z aerozolu za pomocą mechanizmu bezwładnościowego. Rozmiar ten jest szacowany na około 2 μm Cząstki mniejsze od 2 μm mogą spełniać funkcję zarodków kondensacji pary wodnej !!! Uwzględniając rzeczywiste rozmiary cząstek stałych i kropel może dojść do bezpośredniego zaczepienia się cząstek na kropli. Uwzględniając rzeczywiste rozmiary cząstek stałych i kropel może dojść do bezpośredniego zaczepienia się cząstek na kropli. przyrost sprawności odpylania na skutek bezpośredniego zaczepienia przyrost sprawności odpylania na skutek bezpośredniego zaczepienia średnica cząstki średnica kropli

39 Nie każde zderzenie cząstki z kroplą musi być efektywne z punktu widzenia odpylania. W rzeczywistości efekt zderzenia zależy od zwilżalności pyłu przez daną ciecz. Nie każde zderzenie cząstki z kroplą musi być efektywne z punktu widzenia odpylania. W rzeczywistości efekt zderzenia zależy od zwilżalności pyłu przez daną ciecz. Pozin stwierdził, że wpływ zwilżalności na skuteczność odpylania maleje ze wzrostem liczby Stokesa: Pozin stwierdził, że wpływ zwilżalności na skuteczność odpylania maleje ze wzrostem liczby Stokesa: płyny zwilżające płyny niezwilżające

40 Sprawność odpylania mokrego jest funkcją nakładów energetycznych związanych z realizacją procesu, nie zależy natomiast od konstrukcji odpylaczy. Sprawność odpylania mokrego jest funkcją nakładów energetycznych związanych z realizacją procesu, nie zależy natomiast od konstrukcji odpylaczy. Wykorzystując powyższe, Semrau wprowadził pojęcie mocy kontaktowej jako kryterium sprawności odpylania. Wykorzystując powyższe, Semrau wprowadził pojęcie mocy kontaktowej jako kryterium sprawności odpylania. Moc kontaktowa jest sumą energii wprowadzanej do odpylacza ze strumieniem gazu oraz cieczy i jest wyrażana w kWh/1000 m 3 Moc kontaktowa jest sumą energii wprowadzanej do odpylacza ze strumieniem gazu oraz cieczy i jest wyrażana w kWh/1000 m 3 Podając spadek ciśnienia obu strumieni w Pa

41 sprawność procesu odpylania: wielkości charakteryzujące dany pył wielkości charakteryzujące dany pył

42 Rozwiązania aparaturowe odpylaczy mokrych Najprostszą konstrukcyjnie grupę aparatów stanowią skrubery. Kierunek przepływu strumieni może być dowolny, jednak najlepsze wyniki uzyskuje się przy przepływie przeciwprądowym Najprostszą konstrukcyjnie grupę aparatów stanowią skrubery. Kierunek przepływu strumieni może być dowolny, jednak najlepsze wyniki uzyskuje się przy przepływie przeciwprądowym Skuteczność odpylania jest stosunkowo mała. 50 – 80 %, bardzo mały spadek ciśnienia (100 – 300 Pa), bardzo duże zużycie wody 0,006 m 3 /m 3 gazu. Skuteczność odpylania jest stosunkowo mała. 50 – 80 %, bardzo mały spadek ciśnienia (100 – 300 Pa), bardzo duże zużycie wody 0,006 m 3 /m 3 gazu.

43 Lepsze parametry odpylania uzyskuje się w skruberze z wypełnieniem Ze względu na duże rozwinięcie powierzchni jest on szczególnie przydatny do jednoczesnej absorpcji zanieczyszczeń znajdujących się w gazie. Ze względu na duże rozwinięcie powierzchni jest on szczególnie przydatny do jednoczesnej absorpcji zanieczyszczeń znajdujących się w gazie. Dla cząstek powyżej 2 μm sprawność odpylania wynosi ok. 90 %. Opory przepływu zależą od stosowanego wypełnienia i dochodzą do 1500 Pa/m wypełnienia. Zużycie wody jest stosunkowo duże 0,0005 – 0,004 m 3 /m 3 gazu Dla cząstek powyżej 2 μm sprawność odpylania wynosi ok. 90 %. Opory przepływu zależą od stosowanego wypełnienia i dochodzą do 1500 Pa/m wypełnienia. Zużycie wody jest stosunkowo duże 0,0005 – 0,004 m 3 /m 3 gazu Podstawową wadą skruberów z wypełnieniem nieruchomym jest stopniowa utrata drożności wywołana osadzaniem się w złożu cząstek pyłu. Podstawową wadą skruberów z wypełnieniem nieruchomym jest stopniowa utrata drożności wywołana osadzaniem się w złożu cząstek pyłu.

44 Stosuje się skrubery z wypełnieniem ruchomym. Jako wypełnienie stosuje się zwykłe kule wykonane z materiału o gęstości mniejszej od gęstości cieczy. Przepływający strumień gazu ma tak dobrana prędkość aby wywołać fluidyzację wypełnienia. Fluidyzacja wzmaga mechanizm inercyjny odpylania. Wzajemne zderzenia kul powodują samooczyszczanie się złoża z pyłu. Jako wypełnienie stosuje się zwykłe kule wykonane z materiału o gęstości mniejszej od gęstości cieczy. Przepływający strumień gazu ma tak dobrana prędkość aby wywołać fluidyzację wypełnienia. Fluidyzacja wzmaga mechanizm inercyjny odpylania. Wzajemne zderzenia kul powodują samooczyszczanie się złoża z pyłu. Sprawność odpylania w skruberach z ruchomym wypełnieniem dla cząstek mikronowych wynosi 90 – 99 %. Spadek ciśnienia na jednym stopniu dochodzi do 500 Pa a zużycie wody 0,0003 m 3 /m 3 gazu Sprawność odpylania w skruberach z ruchomym wypełnieniem dla cząstek mikronowych wynosi 90 – 99 %. Spadek ciśnienia na jednym stopniu dochodzi do 500 Pa a zużycie wody 0,0003 m 3 /m 3 gazu

45 Skruber z warstwą piany statycznej Duże sprawności odpylania nawet dla cząstek sub mikronowych. prędkość gazu nie powinna przekraczać 1 m/s. Straty ciśnienia i zużycie wody są niewielkie. Duże sprawności odpylania nawet dla cząstek sub mikronowych. prędkość gazu nie powinna przekraczać 1 m/s. Straty ciśnienia i zużycie wody są niewielkie.

46 Odpylacze uderzeniowe duże prędkości liniowe gazu 20 m/s duże spadki ciśnienia od kilkuset do kilku tysięcy paskali duże prędkości liniowe gazu 20 m/s duże spadki ciśnienia od kilkuset do kilku tysięcy paskali

47 Skutecznymi odpylaczami są aparaty wykorzystujące zwężkę Venturiego zużycie wody wynosi 0,00001 – 0,0015 m3/m3 gazu, spadek ciśnienia 2000 – Pa. zużycie wody wynosi 0,00001 – 0,0015 m3/m3 gazu, spadek ciśnienia 2000 – Pa.

48 Filtracja aerozoli Filtracja aerozoli polega na osadzaniu cząstek fazy rozproszonej na porowatej przegrodzie umieszczonej na drodze przepływu strumienia aerozolu. Filtracja aerozoli polega na osadzaniu cząstek fazy rozproszonej na porowatej przegrodzie umieszczonej na drodze przepływu strumienia aerozolu. Warstwa porowata Aerozol c in Aerozol c out ΔPΔP ΔPΔP Efektywność depozycji (sprawność) masowa Spadek ciśnienia na przegrodzie porowatej

49 Warstwa filtracyjna może mieć strukturę ziarnistą (złoże porowate), włóknistą uporządkowaną (tkanina filtracyjna) lub kapilarną (membrany). Największe znaczenie praktyczne ma filtracja aerozoli przez struktury włókniste. Warstwa filtracyjna może mieć strukturę ziarnistą (złoże porowate), włóknistą uporządkowaną (tkanina filtracyjna) lub kapilarną (membrany). Największe znaczenie praktyczne ma filtracja aerozoli przez struktury włókniste. Proces depozycji cząstek aerozolu na włóknach przegrody filtracyjnej zachodzi w wyniku działania wielu mechanizmów tj.: Proces depozycji cząstek aerozolu na włóknach przegrody filtracyjnej zachodzi w wyniku działania wielu mechanizmów tj.: dyfuzja bezpośrednie zaczepienie inercja Klasyczny model filtracji aerozoli: sprawność warstwy filtracyjnej sprawność warstwy filtracyjnej porowatość warstwy grubość warstwy średnica włókna sprawność depozycji na pojedynczym włóknie sprawność depozycji na pojedynczym włóknie

50 Mechanizm dyfuzyjny Ma znaczenie dla cząstek bardzo małych << 1e-6 m Sprawność depozycji na pojedynczym włóknie zależy od wartości liczby Pecleta Pe transport konwekcyjny dyfuzja molekularna prędkość liniowa gazu stała Boltzmanna współczynnik korekcyjny Cunningham`s średnica cząstki aerozolowej liczba Knudsena a Cc =1.142, b Cc =0.558, d Cc =0.999

51 Natanson (1957) Ogólnie zależność można uprościć:

52 Bezpośrednie zaczepienie liczba Kuwabary Stenhouse (1998) Lee & Gieseke (1980)

53 Inercja Najważniejszy parametr to liczba Stokesa:. Stenhouse (1975)

54 Mechanizmy te działają jednocześnie na cząstkę aerozolową mechanizmy są addytywne penetracja może być wyznaczona jako iloczyn penetracji z poszczególnych mechanizmów penetracja może być wyznaczona jako iloczyn penetracji z poszczególnych mechanizmów

55 dyfuzja inercja bezpośrednie zaczepienie bezpośrednie zaczepienie suma minimum sprawności 200 – 300 nm minimum sprawności 200 – 300 nm

56 Spadek ciśnienia na warstwie filtracyjnej Kuwabara (1959) Happel(1958) Davies(1952) w stosowanych filtrach spadek ciśnienia wacha się od 1000 – 2000 Pa w stosowanych filtrach spadek ciśnienia wacha się od 1000 – 2000 Pa


Pobierz ppt "Wykład 7: Rozdzielanie w polu sił odśrodkowych. Filtracja aerozoli."

Podobne prezentacje


Reklamy Google