К оценке механизма формирования распределения частиц аэрозолей по размерам в «уносе» из механических скрубберов
Показано, что после очистки газов в механических скрубберах распределение частиц аэрозолей по размерам в «уносе» удовлетворительно описывается гамма-распределением, а определяющими механизмами улавливания являются: совместное действие конвективной диффузии и инерции (для фракций диаметром менее 5 м...
Saved in:
| Published in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60551 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | К оценке механизма формирования распределения частиц аэрозолей по размерам в «уносе» из механических скрубберов / С.И. Приемов // Промышленная теплотехника. — 2010. — Т. 32, № 3. — С. 95-98. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-60551 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Приемов, С.И. 2014-04-16T11:33:07Z 2014-04-16T11:33:07Z 2010 К оценке механизма формирования распределения частиц аэрозолей по размерам в «уносе» из механических скрубберов / С.И. Приемов // Промышленная теплотехника. — 2010. — Т. 32, № 3. — С. 95-98. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60551 697.98 Показано, что после очистки газов в механических скрубберах распределение частиц аэрозолей по размерам в «уносе» удовлетворительно описывается гамма-распределением, а определяющими механизмами улавливания являются: совместное действие конвективной диффузии и инерции (для фракций диаметром менее 5 мкм;); спектр же более крупных частиц образуется за счет действия инерционного механизма осаждения. Показано, що після очиення газів у механічних скрубберах розподілення частинок пилу за розмірами в «уносі» описується розподілом, а визначаючими механізмами вловлювання являються: спільна дія конвективної дифузії та інерції (для фракцій діаметром менш 5 мкм); спектр же більш великих частинок утворюється за рахунок дії інерційного механізму осадження. It is shown that after cleaning gas flows in mechanical scrubbers partices distribution of aerosols by dimensions in fly-ashes is satisfactorily discribed by the gamma distribution, and main catching mechanisms are: common effect of convection diffusion and inertia (for factions with diameter below 5 micron); spectrum of bigger particles is formed because of the effect of inertial precipitation. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Экология теплоэнергетических объектов К оценке механизма формирования распределения частиц аэрозолей по размерам в «уносе» из механических скрубберов Estimates of mechanism forming distribution of partices airashes on dimensions at the "away" in mechanical scrubbers Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
К оценке механизма формирования распределения частиц аэрозолей по размерам в «уносе» из механических скрубберов |
| spellingShingle |
К оценке механизма формирования распределения частиц аэрозолей по размерам в «уносе» из механических скрубберов Приемов, С.И. Экология теплоэнергетических объектов |
| title_short |
К оценке механизма формирования распределения частиц аэрозолей по размерам в «уносе» из механических скрубберов |
| title_full |
К оценке механизма формирования распределения частиц аэрозолей по размерам в «уносе» из механических скрубберов |
| title_fullStr |
К оценке механизма формирования распределения частиц аэрозолей по размерам в «уносе» из механических скрубберов |
| title_full_unstemmed |
К оценке механизма формирования распределения частиц аэрозолей по размерам в «уносе» из механических скрубберов |
| title_sort |
к оценке механизма формирования распределения частиц аэрозолей по размерам в «уносе» из механических скрубберов |
| author |
Приемов, С.И. |
| author_facet |
Приемов, С.И. |
| topic |
Экология теплоэнергетических объектов |
| topic_facet |
Экология теплоэнергетических объектов |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Промышленная теплотехника |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Estimates of mechanism forming distribution of partices airashes on dimensions at the "away" in mechanical scrubbers |
| description |
Показано, что после очистки газов в механических скрубберах распределение частиц аэрозолей по размерам в «уносе» удовлетворительно описывается гамма-распределением, а определяющими механизмами улавливания являются: совместное действие конвективной диффузии и инерции (для фракций диаметром менее 5 мкм;); спектр же более крупных частиц образуется за счет действия инерционного механизма осаждения.
Показано, що після очиення газів у механічних скрубберах розподілення частинок пилу за розмірами в «уносі» описується розподілом, а визначаючими механізмами вловлювання являються: спільна дія конвективної дифузії та інерції (для фракцій діаметром менш 5 мкм); спектр же більш великих частинок утворюється за рахунок дії інерційного механізму осадження.
|
| issn |
0204-3602 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60551 |
| citation_txt |
К оценке механизма формирования распределения частиц аэрозолей по размерам в «уносе» из механических скрубберов / С.И. Приемов // Промышленная теплотехника. — 2010. — Т. 32, № 3. — С. 95-98. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT priemovsi kocenkemehanizmaformirovaniâraspredeleniâčasticaérozoleiporazmeramvunoseizmehaničeskihskrubberov AT priemovsi estimatesofmechanismformingdistributionofparticesairashesondimensionsattheawayinmechanicalscrubbers |
| first_indexed |
2025-11-24T16:28:01Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:28:01Z |
| _version_ |
1850484794298728448 |
| fulltext |
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №3 95
ЭКОЛОГИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
УДК 697.98
Приемов С.И.
Институт технической теплофизики НАН Украины
К ОЦЕНКЕ МЕХАНИЗМА ФОРМИРОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ
АЭРОЗОЛЕЙ ПО РАЗМЕРАМ В «УНОСЕ» ИЗ МЕХАНИЧЕСКИХ СКРУББЕРОВ
– величина максимального
отклонения распределений частиц аэрозо-
лей эмпирического от теоретического;
Р(λ) – вероятность того, что гипотетическая
функция (гамма-распределение) выбрана
правильно;
Н(δ) – относительное число в выборке частиц
диаметром меньше δ;
mi – экспериментальные функции распределе-
ния числа частиц по размерам;
m1
i – теоретические функции гамма-распре-
деления числа частиц по размерам;
N – объем выборки;
nα, β(δ) – плотность гамма-распределения:
α, β – определяемые в эксперименте параме-
тры гамма-распределения;
δ – диаметр частиц;
δ50 – медианный (средний) диаметр частиц;
γα – гамма-функция с индексом;
λ – критерий согласия Колмогорова, равный
;
МПД – механический скруббер с дисковым
распылителем жидкости;
МПВ – механический скруббер с веерным
распылителем жидкости;
Stk; Stkкр – соответственно безразмерный ком-
плекс Стокса и его критическое значение.
Процессы улавливания частиц аэрозолей
каплями распыленной жидкости в турбулизи-
рованных газовых потоках мокрых пылеулови-
телей с капельным орошением самым тесным
образом связаны с теорией осаждения частиц
аэрозолей из потока на препятствие, традици-
онно развивающейся в двух самостоятельных
направлениях – исследования инерционного и
диффузионного механизмов осаждения [1].
Механизм конвективной диффузии опреде-
ляет осаждение мелких частиц из потока на
препятствие (каплю), инерционный механизм
– осаждение крупных частиц.
В реальных процессах очистки газовых по-
токов при реализации их в скрубберах суще-
ствуют и практически весьма важные ситуации,
когда оба механизма осаждения действуют од-
новременно. Например, при вымывании аэро-
зольной примеси в случаях, когда безразмерное
число Стокса (Stk), характеризующее процесс,
Показано, що після очи-
ення газів у механічних скруб-
берах розподілення частинок
пилу за розмірами в «уносі»
описується розподілом, а виз-
начаючими механізмами влов-
лювання являються: спільна дія
конвективної дифузії та інерції
(для фракцій діаметром менш
5 мкм); спектр же більш великих
частинок утворюється за рахунок
дії інерційного механізму осаджен-
ня.
Показано, что после очистки
газов в механических скрубберах
распределение частиц аэрозолей
по размерам в «уносе» удовлет-
ворительно описывается гамма-
распределением, а определяю-
щими механизмами улавливания
являются: совместное действие
конвективной диффузии и инерции
(для фракций диаметром менее
5 мкм;); спектр же более крупных
частиц образуется за счет действия
инерционного механизма осажде-
ния.
It is shown that after cleaning
gas flows in mechanical scrubbers
partices distribution of aerosols by
dimensions in fly-ashes is satisfactorily
discribed by the gamma distribution,
and main catching mechanisms
are: common effect of convection
diffusion and inertia (for factions with
diameter below 5 micron); spectrum
of bigger particles is formed because
of the effect of inertial precipitation.
MAXД N
1
MAX
( )
Д i im m
N
−
=
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №396
ЭКОЛОГИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
близко к критическому значению (Stkкр); при
этом зачастую складывают эффекты обоих ме-
ханизмов осаждения, считая что они действу-
ют независимо [2]; при Stk < Stkкр влиянием
инерционных эффектов на осаждение пре-
небрегают. Естественно, что расчеты по каж-
дому из этих механизмов существенно раз-
личаются между собой и недоучет этого
зачастую приводит авторов к значительно-
му расхождению расчетных и эксперимен-
тальных данных эффективности очистки [3].
Адекватное математическое описание про-
цессов переноса аэрозолей примесей (частиц
пыли) на поглощающие капли жидкости воз-
можно только при условии верного представ-
ления о механизме данного явления как это,
например, получено при объяснении законо-
мерностей взаимодействия частиц пыли с ка-
плями осадков в физике атмосферы [4,5,10].
Так, применительно к динамике формирования
спектра размеров частиц атмосферного аэро-
золя, образующегося в результате его промыв-
ки каплями атмосферных осадков, в работах
В.И. Смирнова, А.А. Лушникова установлена
правомерность суждения о коагуляционном ме-
ханизме улавливания частиц аэрозоля каплями
жидкости. При этом основным выводом этих
работ является тот факт, что в процессе стацио-
нарной коагуляции возникают степенные спек-
тры (φn(δ) ≈ δ-k), удовлетворительно описывае-
мые гамма-распределением, плотность кото-
рых выражается формулой:
при δ≥0
0 при δ≤0.
Целью настоящей работы является провер-
ка гипотезы о том, что функции распределения
частиц по размерам в аэрозоле, прошедшем
зону промывки (то есть в "проскоке" пыли по-
сле механических скрубберов), представляют
из себя степенные функции и потому удовлет-
ворительно могут быть также описаны гамма-
функцией, что позволит установить какой из
двух механизмов осаждения в отдельности
или совместно являются определяющими для
очистки в механических скрубберах.
Проверку проводим, по аналогии с рабо-
той [6], с помощью выпрямления накоплен-
ной диаграммы распределения частиц пыли
в "проскоке" после мокрых пылеуловителей
с вращающимися распылителями жидкости,
то есть выполним анализ экспериментальных
распределений частиц пыли по размерам в
"проскоке" через пылеуловители. Для этого на
оси абсцисс откладывается диаметр частиц (δ),
а по оси ординат Н(δ) = γ-1 (δ), (α = 0). Если при
этом Н(δ) близко к плотности функции распре-
деления (накопленной функции):
, (2)
где – неполная
гамма-функция с индексом α, то в указанных
координатах получится прямая линия, проходя-
щая через начало координат.
В таблице приведены некоторые характер-
ные данные испытаний дисперсного состава
"проскока" через механические скрубберы [7],
полученные с помощью микроскопии фильтров
типа "АФА" по методике [8].
Из анализа данных таблицы по приведен-
ной выше методике следует, что распределе-
ние числа частиц в «проскоке» через пылеу-
ловители с вращающимися распылителями
удовлетворительно аппроксимируются гамма-
распределением с индексом α = 0 и β = 1...2,5.
При этом необходимо подчеркнуть, что норми-
рованные функции распределения массы (объе-
ма) частиц по диаметрам также аппроксимиру-
ются гамма-распределением с индексом α = 3.
Для более объективного суждения о спра-
ведливости гипотезы подчинения дисперсного
состава «проскока» пыли гамма-распределению
воспользуемся применением критерия согласия
Колмогорова «λ», который является наилучшим
в условиях, если известны теоретические зна-
чения параметров для гамма-распределения.
В таблице приведены данные по проверке
соответствия эмпирических функций распре-
, ,( ) 1
1 ехр( )
( 1)
n α
α β δ α+
δ
δ − Γ α + β β (1)
, ( )Pα β δ α
δ
= γ β
( ) ( )
0
exp d
( 1)
z tz t tαγ = −
Γ α +∫
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №3 97
ЭКОЛОГИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
№
скруббера
Частоты,
%
δ < 1,5,
мкм δ < 3,3, мкм δ < 5,2,
мкм
δ < 7,
мкм
δ < 10,
мкм
δ < 15,
мкм
1 m 86,2 99,72 99,82 100 100 100
1 m1 88,0 99,8 100 100 100 100
1 m-m1 -1,8 -0,08 0 0 0 0
1 ДМАХ = 0,018; λ = 0,18; Р(λ) = 1,0
2 78 92,6 94,6 100 100 100 100
2 m 76 92,6 99,25 100 100 100
2 m1 76 94,6 99,15 100 100 100
2 m-m1 +2,0 -2,0 +0,1 0 0 0
2 ДМАХ = 0,02; λ = 0,24; Р(λ) = 1,0
3 m 58,6 94,5 98,54 99,56 99,86 100
3 m1 64,0 96,5 98,0 99,4 99,8 100
3 m-m1 -5,4 -1,5 +0,54 +0,14 +0,04 0
3 ДМАХ = 0,02; λ = 0,54; Р(λ) = 0,964
4 m 60,0 92,0 97,5 99,17 100 100
4 m1 63,0 88,0 96,7 99,0 100 100
4 m-m1 -3,0 -4,0 -0,8 -0,17 0 0
4 ДМАХ = 0,04; λ = 0,4; Р(λ) = 0,997
5 m 46,0 74,0 88,0 95,5 98,5 100
5 m1 45,0 70,0 89,5 94,0 98,4 100
5 m-m1 +1,0 +4,0 -1,4 +0,5 +0,1 -0,07
5 ДМАХ = 0,015; λ = 0,15; Р(λ) = 1,0
Таблица. Проверка гипотезы соответствия эмпирических распределений числа частиц пыли по
размерам в «проскоке» теоретическому гамма-распределению
Примечание: №1 – МПД (доломит, δ50=25 мкм; №2 – МПВ–2 (тальк, δ50=9 мкм);
№3 – МПД (кварц; δ50=18 мкм); № 4 – МПД (кварц; δ50=10 мкм); №5 – МПВ–2 (тальк,
δ50=9 мкм).
деления числа частиц по размерам (mi) в «про-
скоке» через механические скрубберы с теоре-
тическими по гамма-распределению (m1
i). По
величине ДМАХ установлен критерий согласия
Колмогорова «λ» и вероятность того, что ги-
потетическая функция (гамма-распределение)
выбрана правильно Р(λ) [9].
Из данных таблицы видно, что экспери-
ментальные данные удовлетворительно опи-
сываются гамма-распределением, так как вели-
чина Р(λ) имеет достаточно высокое значение
(0,964…1,0), на основании чего можно сделать
вывод о том, что дисперсный состав пыли в
«проскоке» подчиняется гамма-распределению,
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №398
ЭКОЛОГИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
частным случаем которого являются степенные
функции вида φn(δ) ≈ δ-к.
При этом важно, что спектр φn(δ) «проско-
ка» состоит из двух отличающихся между со-
бой степенных участков: степенной участок
мелких частиц (δ < 5 мкм) характеризуется за-
висимостью типа φn(δ) ≈ r -(2-2,5); степенной же
участок более крупных частиц пыли характери-
зуется зависимостью вида φn(δ) ≈δ-4.
Последнее обстоятельство позволяет сде-
лать вывод в пользу справедливости гипотезы
о том, что имеющиеся два разных степенные
участка соответствуют двум различным ме-
ханизмам коагуляции: спектр мелких частиц
(δ < 5 мкм) образуется благодаря совместному
действию конвективной диффузии и инерции,
а спектр более крупных частиц (δ > 5 мкм) об-
разуется за счет действия инерционного меха-
низма осаждения (за счет кинематической коа-
гуляции, основанной на решающем влиянии на
осаждение разности скоростей между каплей
и частицей пыли). Поэтому при рассмотрении
закономерностей взаимодействия частиц пыли
с каплями распыленной жидкости в механиче-
ских скрубберах следует исходить из их вероят-
ностной природы, то есть аналогично объясне-
нию закономерностей взаимодействия частиц
пыли с каплями осадков в физике атмосферы
[10].
Выводы
Установлен факт генерации в процессах
пылеулавливания в механических скрубберах
статистических степенных распределений. Это
позволяет более обоснованно исходить из пред-
положения о том, что определяющими меха-
низмами улавливания пыли в таких процессах
являются: совместное действие конвективной
диффузии и инерции – для спектра мелких ча-
стиц (δ < 5 мкм); спектр же более крупных ча-
стиц (δ > 5 мкм) образуется за счет действия
инерционного механизма осаждения – за счет
кинематической коагуляции, основанной на
решающем влиянии на осаждение разности
скоростей между каплей и частицей пыли. По-
следнее необходимо учитывать при расчетах
эффективности очистки в механических скруб-
берах (в особенности для частиц размером до
10 мкм), от эффективности очистки которых в
основном и зависит общая эффективность ра-
боты мокрых пылеуловителей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. Изд-во АН
СССР. – 1955. –351с.
2.Чень. Фильтрация аэрозолей волокнисты-
ми материалами // Успехи химии. – Т.25.– 1956.
– 368 c.
3. Кропп Л.И., Акрбут А.И. Золоуловители с
трубами Вентури на тепловых электростанци-
ях // М.: Энергия. – 1977. – 160 с.
4. Смирнов В.И. Решение семейства уравне-
ний стационарной коагуляции и модель спек-
тра размеров частиц атмосферного аэрозоля //
ФАО. – М.: Изд-во АН СССР. – 1977. –T.13. –
C. 274–285.
5. Лушников А.А., Смирнов В.И. Стацио-
нарная коагуляция и распределение частиц ат-
мосферных аэрозолей по размерам // Изв. АН
СССР. – 1975. – Т.11, №2. – С. 13–152.
6. Левин Л.М. Исследования по физике грубо-
дисперсных аэрозолей // М.: Изд-во АН СССР.
– 1961. – 267 с.
7. Приемов С.И. Улавливание и рекупера-
ция кормовыцх и пищевых аэрозолей мокрым
коагуляционным методом // Дисс. … д.т.н.: Л,
–1990. – 240 с.
8. Русанов А.А., Урбах И.И., Анастасиади
А.П. Очистка дымовых газов в промышленной
энергетике. – М. :Энергия, 1969. – 456 с.
9. РТМ 44 – 62 Методика статистической об-
работки эмпирических данных. ГОСТ 11.066.
Прикладная статистика.
10. Смирнов В.И. О вероятности столкно-
вения аэрозольных частиц и, в частности, об-
лачных капель // Тр. ЦАО.– 1985. – Вып.150:
Темат. вып. "Физика облаков и активных воз-
действий". – 89 с.
Получено 27.01.2009 г.
|