ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ПРОИСХОЖДЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ АЭРОДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
Современные технологические процессы переработки рудного сырья, металлургические в особенности, в большинстве своем высокотемпературные и сопровождаются образованием больших объемов пылегазовых потоков.
Для утилизации тепла и выносимых с потоком дисперсных материалов пылегазовые потоки перед выбросом в атмосферу охлаждают и очищают. Часть технологической схемы, которая предназначена для этой цели, состоит из газового тракта, системы теплотехнического и газоочистного оборудования и тягодутьевых устройств, включая дымовую трубу.
Термином газоочистка пользуются как для описания устройств для осуществления очистки пылегазовых потоков, так и для описания процессов, протекающих в этих устройствах или аппаратах [1].
Газоочистка – это прежде всего выделение из пылегазового потока содержащихся в нем твердых или жидких частиц. Комбинированная газоочистка включает также и выделение из потока газообразных компонентов, вредных для человека и окружающей среды, таких как СО, NOх, SO2, HF и др.
Более общим понятием двух- или многофазного пылегазового потока является аэродисперсная система. Пылегазовый поток - это аэродисперсная система, образующаяся в технологическом процессе. В зависимости от концентрации дисперсной фазы аэродисперсные системы делят на аэрозоли и аэровзвеси. К аэровзвесям относят потоки с высокой концентрацией частиц, имеющей место в пневмотранспорте пылевидного материала. К аэрозолям принято относить аэродисперсные системы с концентрацией дисперсных частиц, не превышающей нескольких граммов на кубический метр объема газа.
Термин промышленные аэрозоли распространяется на любую газовую среду, не только воздушную.
Свойства аэрозолей отражают свойства газа и взвешенных в нем частиц. Зачастую тем или иным свойством может обладать вещество, находясь лишь в аэрозольном состоянии.
Многие свойства аэрозолей определяются дисперсностью и концентрацией частиц, их счетной или весовой концентрацией, функцией распределения частиц по размерам и т. д.
Другим отличительным признаком аэрозоля является его многофазность, т. е. гетерогенность. Гетерогенность приводит к взаимодействию двух разных фаз, сопровождается поверхностными явлениями (испарение, конденсация, сорбция и др.), отражающими особые свойства аэрозолей, их устойчивость и химическую активность.
Аэрозоли могут быть естественного и так называемого антропогенного, т. е. обусловленного деятельностью человека, происхождения. Природные аэрозоли чрезвычайно разнообразны. Это туманы, облака, пыль и дым, возникающие при извержении вулканов, лесных пожарах, пыльных бурях и т. д. Круговорот воды в природе содержит аэрозольную стадию.
Аэрозоли промышленного происхождения явились индикаторами технического развития общества. Аэрозоли этого происхождения во многих странах сейчас уже приносят ощутимый вред. Однако по основным свойствам аэрозоли различного происхождения оказываются одинаковыми.
В связи с этим под термином «происхождение» принято понимать причину, или, точнее, процесс, в результате которого возникает аэрозольная частица. Таких причин две: объемная конденсация пересыщенного пара вещества и его переход в жидкую или твердую фазу и дробление твердого или жидкого вещества, его диспергация, приводящая это вещество в пылевидное состояние.
Различие между этими аэрозолями заключается также в том, что конденсационные аэрозоли в отличие от диспергационных в большинстве случаев более тонкодисперсные, содержат частицы правильной формы или состоят из рыхлых агрегатов первоначальных частиц. Диспергационные аэрозоли более полидисперсны, а частицы, как правило, имеют неправильную форму (иглы, пластинки и др.).
Примером аэрозоля конденсационного происхождения может служить бурый дым, который образуется при продувке кислородом ванны расплавленного металла. В зоне реакции кислорода с расплавом развивается высокая температура, достаточная для испарения в этой зоне некоторых компонентов расплава. По мере выхода парогазовой смеси в зону с пониженной температурой происходят конденсация паров и образование твердых аэрозольных частиц.
Принято различать три типа аэрозолей: дымы, пыли и туманы.
Дымами называются конденсационные аэрозоли с твердой дисперсной фазой. В ряде случаев в такой системе могут присутствовать и жидкие частицы. Например, дым при неполном сгорании топлива содержит капельки влаги и смолы; в некоторых видах дыма происходит постепенное превращение жидких частиц в кристаллические при их переохлаждении.
Пыль представляет собой аэродисперсную систему с газообразной дисперсионной средой и твердой дисперсной фазой, состоящей из частиц широкого диапазона размеров, в основном диспергационного происхождения.
Туманами называются аэрозоли, состоящие из смеси газа и пара с капельками конденсата этого пара.
В воздухе промышленных городов содержатся частицы различного происхождения и такой аэрозоль трудно отнести к какому-нибудь одному типу. Особенно опасны для здоровья человека аэрозоли, получившие название «смог» от двух английских слов: smoke (дым) и fog (туман).
Многие свойства аэрозолей зависят от их дисперсности. В зависимости от дисперсности частиц аэрозоли принято делить на три типа: высокодисперсные с диаметром частиц от 10-3 до 1 мкм; тонкодисперсные с диаметром частиц 1 - 10 мкм; грубодисперсные с диаметром частиц от 20 до 100 мкм.
Каждому из типов присущи некоторые одинаковые свойства.
По этому же принципу аэровзвеси делятся на тонкие с частицами от 0,2 до 1 мм и грубые с частицами более 1 мм.
Грубые аэровзвеси менее устойчивы, для их осаждения не требуется больших затрат, тонкие, наоборот, более устойчивы.
Для того, чтобы показать характерные особенности аэродисперсной системы, рассмотрим основные свойства сплошной и дисперсной фаз многофазных систем в отдельности.
Дата добавления: 2016-01-18; просмотров: 1830;