細(xì)顆粒物質(zhì)過(guò)濾設(shè)備

Fine Particles Filtration Equipment

一、工作原理：

含濕氣體以較高的流速進(jìn)入設(shè)備水腔中，其液滴被瞬時(shí)去除的過(guò)程：

1.對(duì)于廢氣中的液滴，可以直接通過(guò)溶入水中而被去除。

2.對(duì)于廢氣中的含有液滴的氣泡，由于其在水中的快速運(yùn)動(dòng)所造成的阻力大于氣泡的表面張力，導(dǎo)致氣泡破裂。隨即氣泡中的液滴溶入水中而被去除。另外，由于離心力的作用，氣泡中的液滴會(huì)不斷的撞擊到氣泡壁上。

當(dāng)氣流速度在30m/s的情況下，可以使直徑小于2μm的氣泡破裂，從而使直徑小于2μm的液滴溶入水中而被去除。另外，在這個(gè)速度下，對(duì)于直徑小于2μm的氣泡，液滴運(yùn)動(dòng)到氣泡壁的時(shí)間在10-5s量級(jí)，而氣泡停留在水中的時(shí)間在1s量級(jí)。這兩種作用共同導(dǎo)致直徑小于2μm的液滴溶入水中。

（分析計(jì)算見(jiàn)附錄一）

二、水腔中的水流翻滾下落濺射出的液滴去除闡述：

1．對(duì)于直徑大于或等于20μm的液滴，在經(jīng)過(guò)第一道填料處理后，就會(huì)去除。

2. 水流翻滾下落濺射出的液滴的尺寸一般大于2μm。

下圖為不同尺寸的水滴在不同位置存在的幾率（分析計(jì)算見(jiàn)附錄二）：

附錄一：

濕氣以較高的流速噴入設(shè)備中的水腔中，液滴的去除的計(jì)算分析

1. 氣泡在水中的快速運(yùn)動(dòng)造成的阻力大于氣泡的表面張力導(dǎo)致氣泡破裂的計(jì)算分析：

（1）含有液滴的氣泡的表面張力：  

                    Pg=2γ/r                        (1.1)

其中,  Pg:氣泡表面張力，γ:表面張力系數(shù)（0.073N/m）,  r:氣泡半徑。

（2）含有液滴的氣泡在水中運(yùn)動(dòng)受到的阻力（壓強(qiáng)）：

                    Po= 1/4 CD ρ v2                   (1.2)

其中,  Po: 氣泡在水中運(yùn)動(dòng)受到的阻力（壓強(qiáng)），CD:阻力系數(shù),  ρ:液體密度， v：氣泡相對(duì)于水的速度。

（3）阻力系數(shù)CD 分別采用Lamb 和Levich的阻力系數(shù)值，

當(dāng)Re≤1 時(shí)，CD= 24/Re[( 3μ+2)/ ( 3μ+3)]

當(dāng)Re＞1 時(shí)，CD=48/Re                            (1.3)

其中，Re：雷諾數(shù)

（4）雷諾數(shù)Re，

Re=ρvd/μ，                             (1.4)

其中， v：氣泡流速，ρ：流體的密度，μ：黏性系數(shù)（0.001m Pa），d：特征長(zhǎng)度（這里是氣泡直徑2r）。

根據(jù)以上公式推導(dǎo)計(jì)算得到：

（1）對(duì)于氣泡相對(duì)于水的流速為30m/s,包裹有微小液滴的半徑為1μm的氣泡， 其表面張力Pg為 1.4x105 Pa，而其所受的阻力壓強(qiáng)為1.8x105 Pa，另外，再加上離心力的影響。因此，導(dǎo)致該氣泡破裂，從而使直徑小于2μm的液滴溶入水中而被去除。

（2）對(duì)于包裹有微小液滴的半徑為10μm的氣泡，氣泡相對(duì)于水的流速為10m/s，就足夠?qū)е略摎馀萜屏?，從而使液滴溶入水中而被去除?/span>

2. 離心力導(dǎo)致氣泡中的液滴碰撞到氣泡壁的計(jì)算分析：

（1）氣泡中的液滴收到的離心力：

                       F=m.v2/R=m.a                  (2.1)

其中， F:離心力，m:液滴質(zhì)量，v:液滴運(yùn)動(dòng)速度，R：液滴運(yùn)動(dòng)的半徑 （0.5m）， a:液滴的加速度；

（2）液滴運(yùn)動(dòng)到氣泡壁的時(shí)間：

                 T=√2S/a=√2S.R/v2               (2.2)

其中， T: 液滴運(yùn)動(dòng)到氣泡壁的時(shí)間，S:液滴到氣泡壁的距離（可以近似為氣泡的半徑）

這里，把氣泡中的氣體對(duì)液滴的阻力忽略了。

根據(jù)以上公式推導(dǎo)計(jì)算得到，以氣泡相對(duì)于水的流速為30m/s為例，對(duì)于不同直徑的氣泡，液滴碰撞到氣泡壁的時(shí)間如下：

氣泡停留在水中的時(shí)間在1s量級(jí)。因此，直徑小于2μm的氣泡中的液滴也會(huì)因?yàn)榕龅綒馀荼诙А?/span>

附錄二：

水腔中的水流翻滾下落濺射出的液滴去除的計(jì)算分析

1.液滴在容器氣流中的運(yùn)動(dòng)速度:

假定:(1)液滴尺寸不變；(2)液滴為球形單一顆粒

液滴穩(wěn)定后的速度：

Vl=Va-[8r(ρl- ρa(bǔ))g/3ρa(bǔ)C]1/2               (1)

其中，Va: 氣流速度 4m/s，r: 液滴半徑；ρl：液滴密度 1000 Kg/m3

ρa(bǔ)：氣體密度 1.29 Kg/m3； g：重力加速度 9.81 m/s2；C：阻力系數(shù) 0.5

不同液滴尺寸的速度：

Vl=4-201.26 r1/2                            (2)

2.液滴在容器不同區(qū)域內(nèi)的存在的幾率 P:

首先，不同直徑液滴的分布按照正態(tài)分布，

其次，對(duì)于直徑大于或等于20μm的液滴，在經(jīng)過(guò)第一道填料處理后，就會(huì)去除。

A區(qū)域： PA=[1-1×(D/20)×（3.36/ Vl）] PO

B區(qū)域： PB=[1-1×(D/10)×（3.36/ Vl）] PA

C區(qū)域： PC=[1-1×(D/5) ×（3.36/ Vl）] PB