Центробежное осаждение частиц

Центробежное осаждение частиц используется в циклонах, мультициклонах, центробежных аппаратах. Эффективно так же в мокром пылеулавливателе при осаждении частиц на поверхности пузыря (при барботаже). В области существования закона Стокса скорость осаждения шаровой частицы рассчитывают, приравнивая центробежную силу F , развивающуюся при вращении газового потока, к силе сопротивления среды.

F =m_ч , V = t

m – масса частицы; V – скорость; r – радиус вращения; t - время релаксации

Время осаждения взвешенных частиц в центробежных пылеулавливателях прямо пропорционально квадрату диаметра частицы. Величина осаждения за счет центробежного механизма больше, чем гравитационного. По аналогии с гравитационным осаждением рассчитывается параметр центробежного осаждения.

W=F /F =Stk и =(Re; Stk ; F_r)

Помимо центробежного механизма в этих аппаратах действуют и гравитационные силы. Влияние их учится при расчете эффективности осаждения, однако они невелики.

=(Re; Stk ; F_r)

В автомодельном режиме эффективность очистки определяется только критерием Стокса. Критерии Фруда не учитывается, так как в идеальном варианте не учитывается вторичный унос и скольжение вдоль стенки.

Инерционное осаждение частиц.

При обтекании твердого тела или капли запыленным потоком частицы движутся по инерции поперек изогнутых линий тока и осаждаются на поверхности. Такое осаждение называется инерционным. Коэффициент эффективности инерционного движения определяется долей частиц, извлеченных из потока при обтекании тела. Его еще называют эффективностью мишени (рис.12). Механизм инерционного движения может быть описан на основе критерия Стокса (инерционный параметр – Stk). Он характеризует отношение инерционной силы к силе гидравлического движения сопротивления среды. Этот критерий численно равен отношению расстояния, проходимого частицей с начальной скоростью газа V_Г до остановки, к характерному размеру обтекаемого тела (шар, цилиндр). Этот критерий является единственным критерием подобия инерционного осаждения. Для систем с одинаковым значением критерия Рейнольдса подобие конфигурации линии тока будет наблюдаться независимо от различия в скоростях движения.

Возможны следующие случаи:

- частица с бесконечно малой массой (критерии Стокса Stk=0) точно следует по линии тока, не соприкасаясь с поверхностью.

Stk

Рис. 12. Осаждение частиц на шаре

Такая же картина наблюдается при малых значениях критерия Стокса Stk. Существует определенное минимальное так называемое критическое значение числа Стокса, при котором инерции частицы оказывается достаточно, чтобы преодолеть увлечение ее газовым потоком. В этом случае она достигает поверхности обтекаемого тела. Захват частицы тела происходит при значениях критерия Стокса больше критического.

Замечание:

Помимо инерционного осаждения при обтекании тела происходит побочное осаждение за счет турбулентных пульсаций газового потока на задней поверхности обтекаемого тела. Это явление становится существенным при малых значениях критерия, то есть при улавливании субмикронных частиц, поэтому даже при Stk эффективность осаждения не равно нулю.