Aerozol układ wielofazowy, w którym fazę ciągłą stanowi gaz, a fazę rozproszoną cząstki stałe, względnie cząstki cieczy; średnica cząstek fazy

Transkrypt

1

2 Aerozol układ wielofazowy, w którym fazę ciągłą stanowi gaz, a fazę rozproszoną cząstki stałe, względnie cząstki cieczy; średnica cząstek fazy rozproszonej: od ułamka do kilkuset mikrometrów. 2

3 Metody inercyjne Odpylanie mokre Filtracja aerozoli Odpylanie elektrostatyczne

4 Separatory żaluzyjne - zestaw płyt ustawionych pod pewnym kątem (45-90 ) do kierunku przepływu aerozolu. Odległości między płytami wynoszą mm. Siła odśrodkowa i siła bezwładności występujące przy zmianie kierunku przepływu strumienia powodują odrzucanie kropel w kierunku powierzchni płyt, gdzie ulegają koalescencji. Separatory tego typu stosuje się przy przepływach poziomych lub pionowych. Sprawność wydzielania kropel zależy od ich wielkości i gęstości, lepkości gazu, prędkości strumienia gazu oraz konstrukcji separatora.

5 Demistery (odemglacze) stosowane do wydzielania najmniejszych kropelek (<1µm), zbudowane z włókien lub siatek, o grubości nie przekraczającej 0,3 mm. Charakteryzują się dużą powierzchnią właściwą ( m 2 /m 3 ) oraz dużą porowatością. mechanizm wydzielania kropel cieczy w demisterze jest taki sam, jak w separatorach żaluzyjnych i polega na zatrzymaniu kropli w wyniku zderzenia z drutem, koalescencji kropel i ich spływie grawitacyjnym zakończonym oderwaniem się od demistera.

6 Odpylanie mokre Odpylanie mokre następuje w wyniku kontaktowania się zapylonego gazu z fazą ciekłą. Zasadniczym zadaniem procesu jest zwilżanie cząstek pyłu i wchłonięcie ich do wnętrza fazy ciekłej. Zaletą odpylania mokrego jest możliwość jednoczesnego absorbowania toksycznych składników gazu w odpowiednio dobranej fazie ciekłej. W najprostszym modelu opracowanym przez Barth a (model inercyjny) przyjmuje się, że pojedyncza kropla jest omywana przez aerozol, a wydzielanie zachodzi podczas zderzenia cząstki przepływającej ze strumieniem zapylonego gazu z kroplą, cieczy (schemat linia 1). Istotnym parametrem wpływającym na jakość odpylania jest bezwzględna wartość różnicy prędkości pomiędzy kroplą cieczy, a cząstkami pyłu. Schemat opływu kropli przez areozol 6

7 Odpylanie mokre Dla każdego rozmiaru cząstek pyłu istnieje optymalny rozmiar kropel, przy czym im mniejsza jest średnica cząstek pyłu, tym mniejsza powinna być średnica kropli. Średnica kropel cieczy powinna być razy większa od średnicy cząstek pyłu. Istnieje graniczny rozmiar cząstek pyłu, które mogą być wydzielone z aerozolu w wyniku oddziaływania mechanizmu bezwładnościowego. Rozmiar ten jest oszacowany na ok. 2 µm. Wydzielanie cząstek pyłu o rozmiarach mniejszych od 2 µm można przeprowadzić przez kondensację pary wodnej na tych cząstkach. 7

8 rozpylana ciecz aerozol Odpylacze kolumnowe: 1- bez wypełnienia, 2 i 3 z wypełnieniem 8

9 Rodzaje stosowanych odpylaczy mokrych Odpylacz z warstwą piany statycznej - w aparacie tym można uzyskać wysokie sprawności odpylania nawet dla cząstek o średnicy poniżej 1 µm. Prędkość strumienia gazu w takim aparacie nie powinna przekraczać 1 m/s. Aparat z warstwą piany statycznej wymaga zwykle współpracy z urządzeniem do jej niszczenia. Schemat odpylacza pianowego 9

10 Schemat odpylacza uderzeniowego Schemat odpylacza przewałowego 10

11 Schemat działania odpylacza ze zwężką Venturiego: a) Odpylacz ciśnieniowy: 1- konfuzor, 2 - gardziel, 3 - dyfuzor b) Odpylacz ejekcyjny 11

12 Odpylacz odśrodkowy aparat w kształcie walca, w którego dolnej części znajduje się ciecz. W wyniku tarcia wirującego gazu o powierzchnię cieczy zaczyna ona także wirować. Odrzucane z gazu ziarna są przechwytywane przez wirującą ciecz. Powierzchnia cieczy ogranicza promień wiru strumienia gazu, co zwiększa siłę odśrodkową, a tym samym podnosi skuteczność rozdzielenia (jest duża nawet dla drobnych cząstek fazy stałej). Schemat odpylacza odśrodkowego 12

13 Filtracja aerozoli 13

14 Podstawowe parametry określające jakość tkaniny filtracyjnej: wytrzymałość na zerwanie w stanie suchym i mokrym, kurczliwość, dopuszczalne wydłużenie, higroskopijność, pęcznienie, temperatura zapłonu (topienia), dopuszczalna temperatura pracy, odporność chemiczna. Tkaniny filtracyjne mogą być napięte na prostokątne ramy (filtry ramowe) lub mieć postać worków o średnicy mm z zaszytymi w nich pierścieniami usztywniającymi (filtry workowe). Rodzaje filtrów: a) ramowy b) workowy W filtrze ramowym gaz przepływa do wewnątrz ramy, pozostawiając cząstki aerozolu na zewnętrznej ścianie filtra, natomiast w filtrze workowym cząstki osadzają się na wewnętrznej ścianie przegrody. 14

15 Zasadniczym parametrem decydującym o jakości filtrów tkaninowych jest sposób regeneracji przegrody filtracyjnej, tj. usunięcie nagromadzonego na niej pyłu. Metoda mechaniczna - strzepywanie nagromadzonego pyłu (przez zastosowanie drgań lub wibracji). Metoda pneumatyczna - przedmuch czystego powietrza w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu odpylanego gazu. W niektórych odpylaczach stosuje się oba sposoby usuwania pyłu jednocześnie. 15

16 16

17 Odpylanie elektrostatyczne Jeżeli w niejednorodnym polu elektrycznym znajdzie się aerozol, to poszczególne cząstki przechwytują jony ujemne, elektryzując się. Proces elektryzowania cząstki trwa do czasu, gdy zgromadzi ona taki ładunek, przy którym własne pole elektryczne zrównoważy pole zewnętrzne. Schemat elektryzowania cząstek pyłu w polu elektrycznym: Elektrony anoda katoda Jony dodatnie Cząstki pyłu Czas ładowania ziaren w polu elektrycznym o natężeniu stosowanym w elektrofiltrach wynosi 0,1-1 s. Istotne dla skuteczności odpylania jest, aby czas przebywania cząstki w polu był odpowiednio dłuższy. Cząstka obdarzona ładunkiem przemieszcza się w kierunku elektrody zbiorczej. Ruch ten jest wypadkową wielu sił, przy czym najistotniejsza jest siła pola elektrycznego. 17

18 Odpylanie elektrostatyczne Na powierzchni elektrody zbiorczej ustala się równowaga dynamiczna między szybkością rozładowywania ładunku elektrycznego (związana z opornością elektryczną cząstek), a szybkością przybywania nowych cząstek (ładunków). Powoduje to tworzenie się na powierzchni elektrody warstwy cząstek stabilizowanej ładunkami polaryzacyjnymi poszczególnych cząstek. Gdy warstwa ta osiągnie odpowiednią grubość, wówczas odpada od elektrody pod wpływem siły ciężkości lub wstrząsania. Spolaryzowana warstwa cząstek 18