Шаң тұтудың негізгі қасиеттері

Басқа газ тазалау қондырғылары сияқты, шаң тұтылуының негізгі қасиеттері мыналар: газ тазалау белсенділігі, қондырғының өнімділігі, гидравликалық қарсыласуы, электр энергиясын үнемдеуі, тазалаудың бағасы.

Газ тазалау белсенділігі. Газ тазалау белсенділігі η (тазалау деңгейі, пайдалы коэффициент әсері) белгілі уақытта, шаңның шаң жүру жолы арқылы, шаң жұту қондырғысына жиналған материалдың мөлшерінің материал мөлшеріне қатынасымен сипатталады. Газ тазалаудың жалпы дәрежесі η, жалпы дәнежені тек бірнеше қондырғылар ғана көрсете алады, мұны мынадай формуламен есептейміз:

 

, 𝜂₁. 𝜂₂ ….𝜂_n

 

газ тұтынуының бірінші, екінші және n ші дәрежелерін есептеуге арналған.

Шаң қағарлардың белсенділігі, шаң құрамындағы бөлшектердің ағынымен өрнектеледі, ол газ тұтатын апараттың сыртындағы зиянды шаңдардың, газ тұтатын апараттың ішіндегі зиянды шаңдар мөлшерінің қатынасымен өрнектеледі.

 

 

Газ тазалаудың белсенділігін әртүрлі әдістермен анықтауға болады.

1. Эксперименттен алынған мәндерге негізделген әдіс. Бұл әдіс газ құрамындағы зиянды заттардың, газ тұтатын апараттың сыртындағы мөлшерінің ішіндегі мөлшеріне қатынасымен есептелінеді.

 

, (5.1)

 

мұндағы, М_ул - белгілі уақытта тұтылған зиянды газдар мөлшері г/с, М_вх және М_вых - газ тұтылатын апараттағы зиянды газдардың кіргендегі және шыққандағы мөлшерлері г/с, Ԛ_вх, Ԛ_вых – кеткен газдың көлемі, газ тұтатын апартқа келіп түсетін және шығатын мөлшерлері, С_вх, С_вых – газ бөлшектерінің концентрациясы, газ тұтатын апартқа келіп түсетін және шығатын мөлшерлері г\м³.

Егер, газ тұтатын апараттан ауа сору көмегімен өтетін газ көлемі үлкен болса, онда газ тұтатын апараттың белсенділігі ауа сору кезіндегі келген газдың мөлшерімен анықталады.

 

, (5.2)

 

мұндағы, К_n – ауа сору коэффициенті, газдағы анализделетін компоненттердің ауа концентрациясымен теңеседі, апаратқа дейінгі және кейінгі нәтижелеріне негізделген.

Егер, тазалаудың фракциялық дәрежесіне негізделген эксперименталдық нәтижелері белгілі болса, мына формуламен есептеледі:

, (5.3)

 

мұндағы, Ф₁, Ф₂,....Ф_n сүзгіге кірер алдындағы фракция мәні, %.

Тазалаудың фракциялық белсенділігі мына формуламен сипатталады:

 

, (5.4)

 

мұндағы, Ф_вх, Ф_вых газдың келіп түсуі және шығуы кезіндегі фракция мөлшері, %.

(5.3) формуласымен есептеулер жүргізу үшін, кейбір есептеулер нәтижесінде алынған қисық фракталдардың белсенділігі алынады. Қисық фракталдарды алу кезінде (шаңның тығыздығы,апараттың диаметрі) қойылатын талаптар бар, одан басқа бұл формуланы арнайы есептеулерде жүргізген жөн. Есептеулерді азайту үшін номограммалауды пайдалануға болады.

Сурет 5.3 - Көбікті шаң тұтқыштардың әр түрлі тығыздықтарға байланысты алынған фракталдық белсенділігі

 

1) Газ ұстаудың ықтималдылығына негізделген есептеу әдісі. Қисық фракционның белсенділігі кей жағдайларда, ықтималдық логарифмикалық сызыған тұрғызғанда қисық түзуге айналады, ол дегеніміз бұл бөлудің логарифимдік нормалдық заңына негізделгенін көрсетеді және ол ықтималдық интегралы болып жазылады:

 

, (5.5)

 

мұндағы, бұл логарифимдік қатынас бөлшектің берілген размерінің ағымдағы бөлшектің диаметрінің қатынасына тең, апаратың жұмысының 50% орындалған кезде алынатын нәтижелері, фракталды коэффициенттердің функциясы кезінде стандартты қайтуы. графиктегі ординатамен өрнектеледі, 0,5 тең, ал бұл келесі өрнекпен есептеледі:

 

,

 

мұндағы, абсцисса мәні, мұндағы ординатасы 0,1597 (15,97%) тең. абсцисса мәні, мұндағы ординатасы 0,8403 (84,03%) тең.

 

Егер, газ тұтқышқа кірердегі газдардың бөлшектерін бөлу нормальды логарифимдік болса, толық тазалау коэффициентін мына формуламен есептеуге болады:

 

, (5.6)

 

мұндағы, нормалды функцияның Ф(х) бөліну кезіндегі х мәні, кестеде көрсетілген.

 

Кесте 5.2 - Нормалды функцияның бөліну кестесі

х	Ф (х)	х	Ф (х)	х	Ф (х)	х	Ф (х)
-2.70	0.0035	-1.06	0.1446	0.00	0.5000	1.08	0.8599
-2.60	0.0047	-1.04	0.1492	0.02	0.5080	1.10	0.8643
-2.50	0.0062	-1.02	0.1539	0.04	0.5160	1.12	0.8686
-2.40	0.0082	-1.00	0.1587	0.06	0.5239	1.14	0.8729
-2.30	0.0107	-0.98	0.1635	0.08	0.5319	1.16	0.8770
-2.20	0.0139	-0.96	0.1685	0.10	0.5398	1.18	0.8810
-2.10	0.0179	-0.94	0.1736	0.12	0.5478	1.20	0.8849
-2.00	0.0228	-0.92	0.1788	0.14	0.5557	1.22	0.8888
-1.98	0.0239	-0.90	0.1841	0.16	0.5636	1.24	0.8925
-1.96	0.0250	-0.88	0.1894	0.18	0.5714	1.26	0.8962
-1.94	0.0262	-0.86	0.1949	0.20	0.5793	1.28	0.8997
-1.92	0.0274	-0.84	0.2005	0.22	0.5871	1.30	0.9012
-1.90	0.0288	-0.80	0.2119	0.24	0.5948	1.32	0.9066
-1.88	0.0301	-0.80	0.2119	0.26	0.6026	1.34	0.9099
-1.86	0.0314	-0.78	0.2177	0.28	0.6103	1.36	0.9131
-1.84	0.0329	-0.76	0.2236	0.30	0.6179	1.34	0.9192
-1.82	0.0344	-0.74	0.2297	0.32	0.6255	1.40	0.9192
-1.80	0.0359	-0.72	0.2358	0.34	0.6331	1.42	0.9222
-1.78	0.0375	-0.70	0.2420	0.36	0.6406	1.44	0.9251
-1.76	0.0392	-0.68	0.2483	0.38	0.6480	1.46	0.9279
-1.74	0.0409	-0.66	0.2546	0.40	0.6554	1.48	0.9306
-1.72	0.0427	-0.64	0.2611	0.42	0.6622	1.50	0.9312
-1.70	0.0446	-0.62	0.2676	0.44	0.6700	1.52	0.9357
-1.68	0.0465	-0.60	0.2748	0.46	0.6772	1.54	0.9382
-1.66	0.0485	-0.58	0.2810	0.48	0.6844	1.56	0.9406
-1.64	0.0505	-0.56	0.2877	0.50	0.6915	1.58	0.9429
-1.62	0.0526	-0.54	0.2946	0.52	0.6986	1.60	0.9452
-1.60	0.0548	-0.52	0.3015	0.54	0.7054	1.62	0.9474
-1.58	0.0371	-0.50	0.3085	0.56	0.7123	1.64	0.9495
-1.56	0.0594	-0.48	0.3136	0.58	0.7190	1.66	0.9495
-1.54	0.0618	-0.46	0.3228	0.60	0.7257	1.68	0.9535
-1.52	0.0643	-0.44	0.3300	0.62	0.7324	1.70	0.9554
-1.50	0.0668	-0.42	0.3372	0.64	0.7389	1.72	0.9573
-1.48	0.0694	-0.40	0.3446	0.66	0.7454	1.74	0.9591
х	Ф (х)	х	Ф (х)	х	Ф (х)	х	Ф (х)
-1.46	0.0721	-0.38	0.3520	0.68	0.7587	1.76	0.9608
-1.44	0.0749	-0.36	0.3594	0.70	0.7580	1.78	0.9625
-1.42	0.0778	-0.34	0.3669	0.72	0.7642	1.80	0.9641
-1.40	0.0808	-0.32	0.3745	0.74	0.7703	1.82	0.9656
-1.38	0.0838	-0.30	0.3821	0.76	0.7764	1.84	0.9671
-1.36	0.0889	-0.28	0.3897	0.78	0.7823	1.86	0.9688
-1.34	0.0901	-0.26	0.3974	0.80	0.7881	1.88	0.9699
-1.32	0.0934	-0.24	0.4052	0.82	0.7939	1.90	0.9713
-1.30	0.0968	-0.22	0.4129	0.84	0.7995	1.92	0.9726
-1.26	0.1003	-0.20	0.4207	0.86	0.8051	1.94	0.9738
-1.24	0.1074	-0.16	0.4364	0.90	0.8159	1.98	0.9750
-1.22	0.1112	-0.14	0.4443	0.92	0.8212	2.00	0.9772
-1.20	0.1151	-0.12	0.4522	0.94	0.8264	2.10	0.9821
-1.18	0.1190	-0.10	0.4602	0.96	0.8315	2.20	0.9861
-1.16	0.1230	-0.08	0.4681	0.98	0.8365	2.30	0.9893
-1.14	0.1271	-0.06	0.4764	1.00	0.8413	2.40	0.9918
-1.12	0.1314	-0.04	0.4840	1.02	0.8461	2.50	0.9938
-1.10	0.1357	-0.02	0.4920	1.04	0.8505	2.60	0.9953
-1.08	0.1401	-0.00	0.5000	1.06	0.8554	2.70	0.9965

 

Мұндай жолмен, d_m және ơ (тұтынатын газдың сипаттамасі), d₅₀ және ơ_η (шаң тұтатын апараттың сипаттамасі), проектрлейтін апараттың тұту тиімділігін анықтауға болады.

 

2) Сулы шаң тұтқыштардың белсенділігін энергетикалық әдіспен өлшеу. Сулы механикалық газ ұстағыштардың белсенділігі, бұл процестің өтуіне энергия көп жұмсалады.

Сулы газ тұтқыштардың сұйықтығы және газы арасындағы энергиялары жалпы жағдайда,үш құрамнан тұруы мүмкүн: газ ағымының энергиясынан, ол апараттағы газ ағымына сипаттама береді, сұйықтық ағымының энергиясы, апарат конструкциясының ішіндегі араласатын элементтердің межаникалық энергиясы. Сулы газ тұтқыштардағы жалпы шығындардан контактінің энергиясы көп аз болады, себебі ол апараттағы үйкеліске қосылмайды. Осыған байланысты, сулы газ тұтқыштармен энергияны нақты анықтау біраз қиыншылықтарды тудыруы мүмкүн.

Газ ағымындағы энергия шамасын гидравликалық қарсыласуға теңестіруге болады, шын мәнінде, егер құрғақ апараттың үйкелісін есепке алатын болсақ, онда ол біршама аз болуы керек. Көлем К_ч(кДж/1000м³) келесі формуламен өрнектеледі.

 

, (5.7)

 

мұндағы, р – жанатын сұйықтықтың қысымы,Па, Ԛr - Ԛ_ж – газдар мен сұйықтықтың кететін көлемдері, м³/с, N_м- механизмнің айналу қуаты, газ бен сұйықтықты айналдыруға кететін қуаты,Вт.

Әр қосылыстың әсері апартқа байланысты болады.

Тазалаудың және кететін шығындардың энергиялары дәрежелері келесі формуламен өрнектеледі:

, (5.8)

 

мұндағы, В және χ – тұрақты шамалар, шаңның дисперсті құрамын анықтаушылар.

Шама η газ тұтқыштардың дәрежесі жоғарғы интервалды сапасымен аз сипатталады, сол себепті бұл кезде <бірліктердің аударма саны N_ч> пайдаланылады, технологиялық процестер кезінде жиі қолданылады, бұл салмақтың ауысуымен байланысты. Бірліктердің аударма санын мына формуламен есептейміз:

,

 

Онда,

 

Мұндағы, В және χ эксперимент жасау арқылы анықталады. Мысалы,кейбір мәліметтерге байланысты, газды түтіндердің күлі ТЭЦ келесі коэффициенке тең болады:

 

 

Сулы шаң тұтқыштардың түрлеріне энергетикалық әдісті пайдалану мынамен түсіндіріледі, мұнда өлшенген шаң бөлшектерін жинау кезінде инертті шөгу механизмі пайдаланылады. Сол себепті, егер шаңды сулы әдіспен тұту кезінде, оған басқа күштер (мысалға, диффузиялық) әсер ететін болса, онда энергетикалық күштің қажеті жоқ.

Газ тұтқыш қондырғылардың өнімділігі. Өнімділігі, бір сағат ішінде қондырғының тазалайтын ауа мөлшерімен алынады. Ауаны сүзгі қабаттарынан өткізу арқылы тазалайтын қондырғылар, ауаның қысымымен алынады, 1м² фильтрлеу сүзгісінен бір сағатта өтетін ауаның мөлшері алынады.

Гидравликалық қарсыласу. Желдетуге қажетті көлем гидравликалық қарсыласуға кеткен мөлшермен есептелінеді, нәтижесінде энергия шығыны да осыған байланысты болады. Гидравликалық қарсыласуды келесідей формуламен есептеуге болады:

 

, (5.9)

мұндағы, жергілікті газ тазалау қондырғысының қарсыласу коэффициенті, ― қондырғы арқылы өткен ауаның жылдамдығы, м/с.

 

, (5.10)

 

мұндағы, Аn ― эксперименттік әдіспен анықталатын және қондырғыда тұрып қалатын коэффициенттер.

Жергілікті қарсыласу коэффициенті - газ тазалау қондырғысының түріне және оның конструкциялық ерекшеліктеріне байланысты.

Электр энергиясының шығыны. Көп жағдайларда, электр энергиясының шығыны қондырғының гидравликалық қарсыласуына байланысты. Бөлшектердің шөгуінің электр энергиясын пайдалануы және қондырғы ішінде бөлшектерді айналдыру механикалық энергияны қажет етеді, осы екі қондыпғы ерекше орын алады. Бірреттік электр энергиясын пайдалану мөлшері: от 0,035 до 10 кВт*с 1000 м³ауадағы.

Тазалау бағасы. Көптеген факторларға байланысты: қондырғыға кететін шығын, эксплотациялық шығындар, нәтижелі тазалауға кететін шығындар. Қондырғы түріне байланысты тазалау бағалары әр түрлі болады. Егер, өнімділігі жаксы тазалау апаратында белгілі газ мөлшерін тазалау шығыны ― 100% болса, онда осындай газ мөлшерін батарейкалық циклонда тазалау 120%, сулы пленкалы циклонда ―130%,

Электрлі сүзгіде― 220%, маталы сүзгілерде ―280%, жүйеде баиарейкалық циклон және электрлі сүзгілер ―330%.