Захват частиц пыли каплями жидкости

При движении капли в пространстве, заполненном запыленным газом, осаждение пыли на ней происходит в основном вследствие кинематической коагуляции. Как показывают расчеты и подтверждает практика, при чисто гравитационной коагуляции захват частиц пыли плотностью рч = 2000 кг/м3 распыленной водой возможен только при размере частиц d4 > 1 мкм. Частицы меньше 1 мкм на каплях не осаждаются. Если механизм осаждения частиц на кайле можно рассматривать как чисто инерционный, то коэффициент захвата определяется числом Стокса Stk, и количество захваченных частиц в единицу времени Nt будет равно:

а количество частиц, захваченных на единицу длины пути:

Следовательно, количество частиц, захваченных 1 см³ распыленной воды на том же участке пути, равно:

Как видно из формулы (7.3), эффективность улавливания при прочих равных условиях возрастает с уменьшением диаметра капли и может достичь высоких значений даже для мелких частиц.

Захват частиц пыли пленкой жидкости.

При ударе частицы о твердую стенку возможны либо отскок частицы, либо прилипание к стенке за счет сил адгезии Рад. Отскок частицы возникает, если кинетическая энергия отражающейся частицы больше энергии адгезии Рад:

где /и — масса частицы диаметром d и плотностью р_ч; т =.

Яб/^Зр_ч ⁼ 6 '.

Р_ад — скорость отскока в предположении отсутствия сил адгезии (приближенно равна 0,8 от скорости при ударе). Ориентировочно можно принять.

где h — зазор между поверхностью стенки и частицей.

Рис. 7.1. Захват частиц пыли пленкой жидкости В результате приближенного интегрирования выражения (7.5) можно найти граничное значение скорости удара, при котором еще возможно прилипание частиц:

где d — размер частицы, мкм.

При наличии на поверхности пленки жидкости условия прилипания существенно улучшаются (схема захвата дана на рис. 7.1).

В этом случае сила адгезии может быть определена по формуле.

где, а — угол, определяющий смоченную часть поверхности частицы; (р — краевой угол смачивания, зависящий от физико-химических свойств и дисперсности пыли.

Для хорошо смачиваемых материалов (ф ~ 0) при точечном контакте (а ~ 0) величина силы адгезии равна:

Для минеральных масел при толщине пленки 6 = 0,5d:

Сравнивая выражения (7.5) и (7.9), можно сделать вывод, что сила адгезии при поверхности, покрытой маслом, во много раз больше, чем при сухой поверхности.

С теми же допущениями можно определить предельную скорость удара (см/с), обеспечивающую осаждение частиц:

При одинаковой скорости w смоченной поверхностью будут удерживаться значительно более крупные частицы, чем сухой.

Вследствие того что смачиваемость материалов ухудшается с уменьшением размеров, в технике пылеулавливания часто приходится иметь дело с гидрофобными частицами. Для улавливания таких частиц необходимо, чтобы их кинетическая энергия превышала работу погружения частицы в жидкость, т. е. работу преодоления сил поверхностного натяжения. Из этих условий получено, что предельная скорость удара частицы, обеспечивающая ее погружение в жидкость, равна:

где? — угол между направлением движения частицы и нормалью к поверхности жидкости в точке удара. При Ч* = 0, т. е. движении частицы по нормали к поверхности жидкости.

При больших углах Т частицы рикошетируют от поверхности и улавливание возможно только при высоких скоростях удара. Частицы при Re< 5 в момент удара погружаются в пленку жидкости не полностью и могут быть легко сорваны газовым потоком, так как поверхность жидкости после удара быстро выпрямляется, а удерживающие частицы силы адгезии (а в случае горизонтальной поверхности, то и силы тяжести) незначительны.

Аппараты очистки, в которых захват частиц осуществляется каплями жидкости, относят к группе аппаратов, с промывкой газов жидкостью (промывные пылеуловители). Аппараты газоочистки, в которых захват частиц осуществляется пленкой жидкости, относят к группе жидкопленочных мокрых пылеуловителей.