2. Исследование работы пластинчатого электрофильтра

Цель работы:

Изучение влияния различных факторов на параметры, характеризующие работу пластинчатого электрофильтра:

- на общую степень очистки газа от пыли, η₀;

- на фракционную степень очистки газа от пыли, η_ф;

- на остаточную концентрацию пыли, z₂;

- на удельный расход электроэнергии на очистку газа от пыли, N_уд;

- на мощность, потребляемую электрофильтром, N;

- на ток коронного разряда, I;

- на длину активной зоны электрофильтра, обеспечиваю­щую заданную остаточную концентрацию пыли, L_aз;

- на аэродинамическое сопротивление электрофильтра, Δp;

- на распределение частиц по размерам на выходе из электрофильтра.

Схема изучаемого аппарата:

Краткие сведения из теории и методики расчета пылеулавливающего аппарата:

Технологический расчёт электрофильтра заключается в расчёте площади его активного сечения по заданному количеству очищаемого газа и рекомендуемой его скорости, определении электрических параметров работы электрофильтра и площади осадительных электродов, обеспечивающих требуемое значение остаточной концентрации пыли на выходе из электрофильтра.

Задавшись скоростью газа в электрофильтре v=1 м/с, рассчитываем площадь активного сечения:

F=V/v.

Выбираем по каталогу электрофильтр стандартного типа, у которого площадь активного сечения составляет F_K известна. Уточняем скорость газа в электрофильтре:

v=V/FK= 7,5/10 = 0,75 м/с.

По технологической характеристике электрофильтра, характеристике газа и содержащейся в нем пыли рассчитываем электрические параметры и степень очистки газа.

Вычисляем относительную плотность газа по формуле:

Критическую напряжённость электрического поля при отрицательной короне рассчитываем по формуле (2.3). Для принятого электрофильтра радиус коронирующего электрода r_0К=1^.10^-3 м:

=

Критическое напряжение короны или разность потенциалов между коронирующим и осадительным электродами при возникновении коронного разряда в пластинчатом электрофильтре определяем по формуле:

,

Линейную плотность тока короны для пластинчатого электрофильтра определяем по формуле (2.10). Подвижность ионов  для средних условий коронного разряда может быть принята равной 2,1^.10^-4 м²/(В^.с). По паспортным данным электрофильтра рассматриваемого типа, напряжение, приложенное к электродам дано.

,

Напряжённость поля в пластинчатом электрофильтре определяем по формуле (2.16). Электрическая постоянная

0= 1/(4..9.109)=8,85.10-12 Ф/м.

Тогда

,

Вязкость отдельных компонентов газовой смеси при температуре t рассчитываем по формуле

,

где - динамическая вязкость i-го компонента газовой смеси при 0 °С, Па·с (таблица А.1 приложения А);

С_i - постоянная Сатерленда i-го компонента газовой смеси при 0 °С (таблица А.1 приложения А);

T - абсолютная температура газовой смеси, К.

Молекулярную массу газовой смеси находим по формуле

;

M_см, M_i - молекулярные массы, соответственно, газовой смеси и отдельных её компонентов, кг/кмоль;

a_i - содержание в газовой смеси i-го компонента, % по объёму;

n - число компонентов в газовой смеси;

i - порядковый номер компонента в газовой смеси.

Находим динамическую вязкость газовой смеси по формуле

,

Где , - динамическая вязкость, соответственно, газовой смеси и отдельных её компонентов (при температуре t), Па·с;

M_см, M_i - молекулярные массы соответственно газовой смеси и отдельных её компонентов, кг/кмоль;

a_i - содержание в газовой смеси i-го компонента, % по объёму;

n - число компонентов в газовой смеси;

i - порядковый номер компонента в газовой смеси.

Тогда

,

Рассчитываем теоретическую скорость движения заряженных частиц к электродам электрофильтра. Скорость движения (скорость дрейфа) частиц радиусом более 1 мкм вычисляем по формуле (2.30):

;

где E=E_з.о=E_з.з - напряжённость поля в зоне осаждения, В/м;

r_P - радиус частицы, м;

_г - динамическая вязкость газа, Па^.с; _г = _см.

Для частиц радиусом 0,5 мкм теоретическую скорость определяем по формуле (2.31)

 ,

где E=E_з.о=E_з.з - напряжённость поля в зоне осаждения, В/м;

r_P - радиус частицы, м;

A - постоянный коэффициент (равен 0,815-1,63);(принимаем A=1);

l_m - средняя длина свободного пробега молекул, м; (для газов ориентировочно можно принять l_m =10^-7 м);

_г - динамическая вязкость газа, Па^.с; _г = _см.

Действительная скорость движения частиц в электрофильтре, по практическим данным, в два раза меньше рассчитанной.

Находим удельную поверхность осаждения:

f= Fо.э/V м2/(м3/с).

Фракционную степень очистки газа в выбранном пластинчатом электрофильтре рассчитываем по формуле (2.36)

,

где f - удельная поверхность осаждения, с/м;

;

F_о.э - общая площадь осадительных электродов, м²;

H - высота осадительных электродов, м;

L - общая длина осадительных электродов всех электрических полей, м;

n - число газовых проходов в активном сечении;

F_а.с - площадь активного сечения, м²;

h - расстояние между коронирующими и осадительными электродами, м.

Общая степень очистки газа в электрофильтре по формуле (2.37)

Содержание пыли в очищенном газе будет:

z2= z1·(1 - ) г/м3

Если расчётное значение остаточной концентрации пыли z₂ в очищенном газе будет превышать заданное в исходных данных, необходимо увеличить площадь осадительных электродов путём увеличения числа электрических полей или числа последовательно включенных электрофильтров и повторить расчёт.

Влияние различных факторов на параметры аппарата и графики зависимостей:

Исследование влияния напряжения

Исследование влияния температуры

Исследование влияния радиуса коронирующего электрода

Исследование влияния расстояния между электродами

Исследование влияния площади осаждения

Исследование влияния скорости газа