Гравитационное осаждение (седиментация)

При падении частица пыли испытывает сопротивление среды. Наиболее просто это сопротивление описывается при прямолинейном и равномерном движении шаровой частицы, когда можно пренебречь турбулентностью потока и конвекционными токами (за счет неоднородности температуры). Турбулентность потока и конвекционные токи вносят поправки в расчетные параметры. Сила сопротивления, действующая на частицу

F= S_ч,

где - коэффициент лобового сопротивления частицы; S _ч– площадь сечения частицы, перпендикулярно движению; V_ч – скорость движения; π - плотность газа.

В промышленной практике диаметр частиц (d_ч) обычно значительно больше длины свободного пробега молекул d_ч>>ℓ. Для этих условий применим закон Стокса:

Для частиц размером 0,2 – 2 мкм вводится поправка, учитывающая увеличение подвижности частиц, размер которых сравним со средней длиной свободного пробега газовых молекул. При оценке гравитационного осаждения рассчитывают V осаждения частицы, параметр гравитационного осаждения G и эффективность осаждения. При расчете сопротивления средние переменные условия движения отражаются коэффициентом лобового сопротивления частиц. Возможны следующие случаи:

- критерий Re2, при этом применим закон Стокса. Условия применения этого закона - размер частиц. При достаточно хорошем приближении этот закон применим на весь диапазон размеров частиц пыли, образующихся в промышленности.

=24/Re_ч

- для турбулентного режима.

Re_ч500, =0,44.- постоянен

Для переходного режима возможно использовать линейную аппроксимацию

=55/Re_ч (Re от 100 до 1000).

Для изометрических частиц вводится понятие динамического коэффициента формы æ.

Скорость V осаждения частицы рассчитывается из условия равенства силы сопротивления среды и внешней силы. Приравнивая эти силы находят V осаждения частицы. В аппаратах гравитационного действия эта V прямо пропорциональна квадрату диаметра частицы. Для небольших значений критерия Рейнольдса предполагается, что сопротивление среды не зависит от ускорения. С увеличением критерия сопротивления среды увеличивается параметр гравитационного осаждения G. Он равен отношению силы тяжести к силе сопротивления среды и определяется как отношение Vc осаждения к скорости газового потока V_Г, кроме того параметр характеризуется отношением критериев Стокса Stk и Фруда Fr

G=

Эффективность осаждения в результате определяется:

=f(Re;)

Дата добавления: 2014-01-04