ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПЫЛЕННОСТИ ГАЗОВ
В технике пыле- и золоулавливания запыленность принято определять как выраженную в граммах массу частиц, содержащихся в 1 м3 газа, приведенного к нормальным условиям. Счетная концентрация, т. е. число частиц, приходящихся на единицу объема газа, представляет интерес главным образом при оценке биологической вредности аэрозолей, а также при изучении отдельных тепло- и массообменных процессов, протекающих в потоках дисперсных сред.
Запыленность газов может быть определена прямым или косвенными методами. Прямой метод заключается в отборе пробы запыленного газа и взвешивания осажденных из нее частиц с последующим отнесением их массы к единице объема газа. Для определения запыленности газов косвенными методами используется зависимость физических свойств запыленного потока - степени поглощения световых и тепловых лучей, цвета, способности воспринимать электростатический заряд и т. п. - от концентрации пыли. При этом требуется произвести предварительную тарировку используемого для определения запыленности устройства по прямому методу.
При проведении испытаний пылеулавливающих установок для определения запыленности газов всегда используется прямой метод, дающий наиболее достоверные результаты. Косвенные методы могут быть использованы для эксплуатационного контроля.
ПРЯМОЙ МЕТОД
Запыленность газов может изменяться как во времени (из-за колебания нагрузок и режимов основного технологического оборудования), так и по сечениям газоходов. Неравномерность концентрации пыли в различных точках сечения связана с расслоением пылегазового потока под действием инерционных сил, возникающих при движении газов внутри коленьев, несимметричных участков и при других препятствиях. Повышение скорости газов вызывает соответствующее увеличение расслоения пылегазового потока, причем чем крупнее и тяжелее частицы, тем в большей степени наблюдается их сегрегация на неровных участках газового тракта.
В горизонтальных газоходах большой протяженности может наблюдаться повышенная концентрация крупной пыли в нижней части их сечений за счет гравитационных сил.
Из-за неравномерности запыленности газов во времени для получения достаточно надежных результатов обычно приходится производить ряд замеров с последующим усреднением полученных результатов. Из-за неравномерности концентрации пылив разных точках сечения для определения средней по сечению газохода запыленности замеры должны производиться с разбивкой сечения на равновеликие площадки, так же как при определении динамических давлений.
Важным фактором, влияющим на точность получаемых результатов, является скорость во входном отверстии используемого пробоотборного устройства, которая должна быть равна скорости запыленного потока в газоходе (изокинетический отбор газа). Если скорость отбора превышает скорость газового потока, более крупные частицы пыли из внешней части отбираемого объема газа, стремясь по инерции сохранить прежнее направление движения, пройдут мимо входного отверстия пробоотборного устройства. B результате полученная величина запыленности окажется заниженной, а отобранная пыль будет более мелкой. При отборе с пониженной скоростью произойдет обратное явление. Более крупные частицы пыли из внешней отклоняемой и не входящей в отбираемый объем части газового потока по инерции пройдут во входное отверстие пробоотборного устройства. B результате полученная величина запыленности окажется завышенной, а отобранная пыль будет более крупной. При отклонении входного отверстия от положения, перпендикулярного направлению газового потока, даже при соблюдении равенства скоростей будут получены заниженные результаты определения запыленности, а отобранная пыль будет более мелкой. Перечисленные явления наглядно иллюстрируют рис. 1.4.
Приведенные рассуждения полностью справедливы для случая отбора газа через трубки с очень тонкими стенками. Практически же газ отбирается с помощью пробоотборных устройств, имеющих значительные наружные размеры по сравнению с размерами входного отверстия, перед которыми образуется зона застоя с пониженной скоростью и сильным искривлением линий тока.
а - правильная скорость отбора; б - повышенная; в - пониженная г - при правильной скорости отбора сечение входного отверстия пылезаборной трубки не перпендикулярно оси потока. ● - крупные частицы; • - мелкие частицы.
Рисунок 1.4 - Возможные ошибки при отборе газов для определения запыленности.
Повышение скорости отбора способствует размыванию это йзоны и получению более точных результатов определения запыленности газов. Поэтому скорость отбора газа предпочтительно несколько завышать и тем больше, чем большие возмущения газового потока способно вызвать применяемое пробоотборное устройство.
Расход газов, необходимый по крайней мере для формального соблюдения условий, обеспечивающих представительность отбираемой пробы, при заданном диаметре пылезаборного отверстия 
может быть определен по формуле
- скорость газа, м/с.
Эта формула позволяет перейти к более удобному для практического использования выражению расхода газов в литрах в минуту:
Вместо расчетов по формуле 1.23 для получения необходимых величин можно пользоваться номограммой, приведенной на рис. 1.5.
Осаждение частиц для последующего взвешивания при определении запыленности может производиться внутри газохода или снаружи. В последнем случае пробы отбираются с помощью заборных трубок.
Аппаратура для определения запыленности газов прямым методом должна состоять из заборной трубки (при осаждении пыли вне газохода), устройства для осаждения пыли, устройства для измерения расхода отбираемых газов и средства для отсоса газов.
Заборные трубки, как правило, снабжаются электрическим (реже паровым) обогревом. При температуре обогрева трубки выше температуры отбираемого газа за счет термофореза уменьшается осаждение пыли на ее стенках, при высоком влагосодержании газов обогрев необходим для предотвращения конденсации водяных паров. Во избежание осаждения частиц в канале трубки во время отбора пробы рекомендуется поддерживать скорость газов равной 20-30 м/с; скорости более 30 м/с значительно увеличивают гидравлическое сопротивление трубки. Для того чтобы одной и той же заборной трубкой можно было пользоваться при различных скоростях газового потока в газоходе, трубка снабжается комплектом сменных наконечников различного диаметра.
Рисунок1.5 - Номограмма для подбора диаметра наконечника пылезаборной трубки d.
Применение заборных трубок с водяным охлаждением позволяет использовать их при неограниченно высокой температуре запыленного газа.
После проведения нескольких опытов (обычно в конце дня) за борную трубку следует прочищать, причем пыль, извлекаемую из трубки, нужно собрать и взвесить.
Полученную массу нужно разделить на общее количество пропущенного газа, определив таким образом массу пыли на 1 м3 газа. Зная количество пропущенного в каждом опыте газа, следует внести соответствующую поправку в каждый опыт.
При умеренной запыленности для осаждения пыли служат различные фильтры. При большой запыленности фильтры быстро забиваются. Для того чтобы исключить влияние случайных кратковременных изменений запыленности и точно учесть объем отобранного газа, желательно иметь не очень короткое время отбора пробы. Поэтому при большой запыленности перед фильтром устанавливается небольшой циклончик, в котором происходит осаждение большей части пыли, а фильтр служит лишь для учета массы мелких частиц, проскочивших через циклончик.
При осаждении пыли вне газохода к заборным трубкам могут быть присоединены заключенные в специальные патроны бумажные или тканевые фильтры или цилиндрические стеклянные фильтровальные патроны соответствующих размеров, набитые стеклянной ватой и асбестовым волокном, прокаленным при 400°С. Стеклянные фильтровальные патроны присоединяются к пылезаборной трубке и отсосной линии с помощью резиновых пробок с отверстиями (рис 1.6).
1 - стеклянная вата или стекловолокно; 2 - асбестовый тампон; 3 - металлическая сетка.
Рисунок1.6 - Стеклянный фильтровальный патрон.
Бумажные фильтры изготовляются из обычной фильтровальной бумаги и применяются при температуре проходящего через них газа, не превышающей 105 °С. В бумажном фильтре можно осадить от 1,5 до 7 г пыли (в зависимости от ее дисперсности). В тканевом фильтре можно осадить 50 - 80 г пыли. Для фильтрации газов с температурой до 100 °С применяются ворсистые шерстяные ткани, а с температурой свыше 100 °С (до 350 °С) - ткань из стекловолокна.
Во избежание конденсации паров воды патроны для бумажных или тканевых фильтров имеют электрообогрев, стеклянные трубки теплоизолируются. Теплоизоляция стеклянных трубок должна быть легкосъемной, так как ее приходится удалять перед, взвешиванием.
Для измерения расхода газов при отборах пpоб на запыленность обычно пользуются реометрами или ротаметрами. При этом могут быть использованы реометры как заводского, так и местного изготовления.
Реометр может быть изготовлен в стеклодувных мастерских предприятий.
Приближенную градуировку такого реометра можно произвести при помощи газового счетчика. Трудность изготовления стеклянных диафрагм с точно заданными размерами отверстий требует тарировки каждой диафрагмы. Из-за несимметричности профиля оплавленного отверстия стеклянной диафрагмы изменение направления движения газа в ней может значительно изменить показания прибора. Поэтому на диафрагму наносится стрелка, указывающая направление движения газа, при котором производилась тарировка.Ротаметр представляет собой вертикальную трубку, несколько расширенную кверху в виде конуса, внутри которой находится поплавок, свободно плавающий в измеряемом газовом потоке. Поплавок при протекании газового потока поднимается до тех пор, пока кольцевой зазор между поплавком и стенкой трубки не увеличивается настолько, что подъемная сила, воздействующая на поплавок, уравновесится весом поплавка. Прибор должен устанавливаться строго вертикально.
Основные технические характеристики ротаметров типа PCспределами показаний, которые позволяют использовать их при пылегазовых замерах, приведены в табл. 1.1.
Недостатком (ротаметров является то, что они очень чувствительны к конденсации влаги на стенках трубки и поплавке.
Если это происходит, прибор начинает давать заметные погрешности, значительно большие, чем реометр.
Таблица 1.1 - Технические характеристики стеклянных ротаметров типа РС
| Тип | Пределы показаний по воздуху, м3/ч, и масса поплавка m, г | ||||||||
| Сталь 1Х18Н9Т | Дюралюминий анодированный | Эбонит | |||||||
| макс. | мин. | m | макс. | мин. | m | макс. | мин. | m | |
| РС-З РС-5 | 1.0 | 0,2 1.6 | 1,05 15,8 | 0,63 6,3 | 0,1 1.0 | 0,35 6,25 | 0,35 4,0 | 0,04 0,63 | 0,2 2,73 |
Возможный вариант компоновки оборудования для определения запыленности газов приведен на рис. 1.7.
Рисунок 1.7 - Установка для определения запыленности газов
Дата добавления: 2016-01-18; просмотров: 1519;