Пылеосадительные камеры

Рассмотрим теоретические основы методов пылеулавливания и конструктивные схемы их реализации.

Различают три состояния воздушной среды: спокойное, ламинарное и турбулентное движения. В случае движения потока воздуха возможны два его направления: горизонтальное и вертикальное. В спокойной воздушной среде, а также при ламинарном движении в горизонтальном направлении частица будет оседать под действием силы тяжести. При этом частица участвует в сложном движении: в переносном (под действием потока) и под действием силы тяжести и инерции.

Действие силы тяжести используется в осадительных пылеулавливающих камерах различной конструкции (рис.5.1). Они применяются для улавливания грубодисперсного материала с размерами частиц от 50 до 500 мкм.

Рис.5.1. Типы пылеосадочных камер: а – простая камера; б – камера с вертикальными перегородками; в – лабиринтная камера (план); г – камера с горизонтальными полками; д – камера с наклонными полками; 1 – корпус камеры; 2 – бункер; 3 – штуцер для улавливания пыли; 4 – полки; 5 – перегородки; 6 – тросы; 7 – колокольные затворы; 8 – люки для удаления пыли.

Принцип действия камерных пылеуловителей (рис.5.2) состоит в том, что запыленный газ поступает в камеру, поперечное сечение которой позволяет двигаться потоку при ламинарном режиме. Образование ламинарного режима обеспечивается резким расширением поперечного сечения камеры, а следовательно, резким уменьшением скорости потока. Под действием силы тяжести крупная пыль оседает в бункер, а освобожденный от нее воздух (газ) вместе с тонкой пылью уносится за пределы камеры.

Рис. 5.2. К расчету движения частиц в камерах

Частица осядет в бункер, если соблюдается условие: t_п ≥ t_к, где tп и t_к – время движения частицы соответственно в горизонтальном и вертикальном направлениях. Так как при ламинарном потоке движение частицы предполагается равномерным, то значения t_п и t_к равны:

и . (5.1)

Сравнив эти временные выражения, получим

и . (5.2)

Скорость V_п задается, исходя из расхода загрязненного воздуха, так как она примерно равна скорости потока, а скорость витания частицы (V_к, м/с) при которой создается сопротивление, удерживающее частицу и не дающее ей падать, можно определять из уравнения Стокса:

, (5.3)

где g – ускорение силы тяжести, м/с²; d – диаметр частицы (предполагается частица сферической формы), м; μ_в – динамическая вязкость воздуха при данной температуре, Па·с; ρ_т и ρ_с – плотность соответственно материала частицы пыли и газовой среды, кг/м³.

Поскольку в случаях газообразной (воздушной) среды ρ_т в сотни раз больше ρ_с, то последним показателем пренебрегают. Тогда имеем:

. (5.4)

Производительность камеры (Q, м³/c) равна:

, (5.5)

где F – площадь горизонтального разреза камеры, т.е. площадь осаждения, м².

Для часовой производительности вводят переводной коэффициент 3600. Тогда

Q_ч=3600·F·V_к. (5.6)

Видно, что при заданном Q_ч приближенный расчет камер сводится к определению площади осаждения F и габаритных размеров.

Эффективность рассмотренных пылеулавливающих камер невысока: она составляет 40 - 50 % при скорости потока воздуха 2 м/с. Поэтому такие камеры применяют, в основном, в качестве первой ступени очистки. В дальнейшем воздушный поток поступает на пылеулавливающие аппараты более высокой эффективности.

Улучшение качества очистки достигается в так называемых камерах Говарда, где поток разбивается рядом горизонтальных пластин по нескольким секциям (рис.5.3).

Рис.5.3. Осадительная камера Говарда

Описанный способ и средство его реализации не получили широкого распространения из-за громоздкости и трудности чистки секции от накапливающейся пыли. Их применяют на обогатительных, агломерационных фабриках в качестве первой ступени очистки от пыли и при больших ее концентрациях.