Основные принципы, технологические процессы и оборудование, ограничивающие загрязнение ОПС аэрозолями

Аэрозоль – двухфазная аэродинамическая система, состоящая из дисперсной фазы (твёрдые или жидкие частицы) и дисперсионной среды (воздух или другая газовая смесь). В зависимости от вида дисперсной фазы аэрозоли подразделяются на следующие виды:

– пыль – дисперсная фаза состоит из твёрдых частиц диаметром 5 – 50 мкм, образующихся, как правило, при механическом разрушении твёрдых материалов;

– дым – дисперсная фаза состоит из твёрдых частиц диаметром 0,1 – 5 мкм, образующихся, как правило, при горении различных веществ и возгонке твёрдых веществ;

– туман – дисперсная фаза состоит из капелек жидкости диаметром 0,3 – 5 мкм, образующихся за счёт конденсации паров жидкостей.

Далее процессы ограничения загрязнения ОПС аэрозолями будем называть обеспыливанием.

Основные физические принципы разделения двухфазных систем.

Релаксация –постепенныйпереход какой-либо системы из неравновесного в равновесное состояние и связанное с этим исчезновение внутренних напряжений. Применительно к аэрозолям под релаксацией понимается процесс перехода частиц дисперсной фазы в состояние равновесия с дисперсионной средой при изменении, например, вектора – скорости аэрозольного потока. Основной причиной релаксации как физического процесса являются силы инерции, которые при прочих равных условиях имеют большую величину для частиц дисперсной фазы, так как их плотность значительно выше плотности дисперсионной среды. Из-за этого обстоятельства частице дисперсной фазы требуется определённое время для восстановления нарушенного равновесного состояния системы, которое называется временем релаксации. Это время играет фундаментальную роль в процессах обеспыливания отходящих газов и газовых смесей вообще инерционными методами.

Седиментация – процесс движения частиц дисперсной фазы под действием силы тяжести в направлении её вектора.

Диффузия – процесс взаимного проникновения молекул двух и более веществ.

В аэрозольном потоке частицы дисперсной фазы могут взаимодействовать с дисперсионной средой путём молекулярной или турбулентной диффузии.

Результатом молекулярной диффузии является броуновское движение, способствующее равномерному распределению частиц дисперсной фазы в объёме аэрозоля, причём наиболее эффективно таким путём диффундируют частицы диаметром ≤ 0,2 мкм.

Турбулентная диффузия – процесс распределения частиц дисперсной фазы в объёме аэрозоля за счёт наличия турбулентных флуктуаций в потоке движущейся дисперсионной среды; наиболее активно в турбулентную диффузию вовлекаются частицы диаметром 30 - 40 мкм. Более крупные частицы турбулентно не диффундируют, а только перескакивают с одного места на другое.

Электроосаждение – процесс взаимодействия электрически заряженных частиц дисперсной фазы с неоднородным электрическим полем, результатом которого является движение частиц вдоль силовых линий поля в сторону уменьшения его напряжённости со скоростью, называемой скоростью дрейфа;наиболее активно таким образом дрейфуют частицы диаметром 2 – 50 мкм.

Если в результате рассмотренных выше процессов частицы дисперсной фазы из аэрозольного потока попадают в зону с другими свойствами дисперсионной среды, то происходит их сепарация.

Если же отсепарированные частицы дисперсной фазы осаждаются на твёрдой или жидкой поверхности, откуда их обратный переход в аэрозольный поток невозможен, то происходит пылеулавливание (туманоулавливание).

Основные методы разделения двухфазных систем.