Основные принципы, технологические процессы и оборудование, ограничивающие загрязнение ОПС аэрозолями.
Аэрозоль – двухфазная аэродинамическая система, состоящая из дисперсной фазы (твёрдые или жидкие частицы) и дисперсионной среды (воздух или другая газовая смесь). В зависимости от вида дисперсной фазы аэрозоли подразделяются на следующие виды:
– пыль – дисперсная фаза состоит из твёрдых частиц диаметром 5 – 50 мкм, образующихся, как правило, при механическом разрушении твёрдых материалов;
– дым – дисперсная фаза состоит из твёрдых частиц диаметром 0,1 – 5 мкм, образующихся, как правило, при горении различных веществ и возгонке твёрдых веществ;
– туман – дисперсная фаза состоит из капелек жидкости диаметром 0,3 – 5 мкм, образующихся за счёт конденсации паров жидкостей.
Далее процессы ограничения загрязнения ОПС аэрозолями будем называть обеспыливанием.
Основные физические принципы разделения двухфазных систем.
Релаксация–постепенныйпереход какой-либо системы из неравновесного в равновесное состояние и связанное с этим исчезновение внутренних напряжений. Применительно к аэрозолям под релаксацией понимается процесс перехода частиц дисперсной фазы в состояние равновесия с дисперсионной средой при изменении, например, вектора – скорости аэрозольного потока. Основной причиной релаксации как физического процесса являются силы инерции, которые при прочих равных условиях имеют большую величину для частиц дисперсной фазы, так как их плотность значительно выше плотности дисперсионной среды. Из-за этого обстоятельства частице дисперсной фазы требуется определённое время для восстановления нарушенного равновесного состояния системы, которое называется временем релаксации. Это время играет фундаментальную роль в процессах обеспыливания отходящих газов и газовых смесей вообще инерционными методами.
Седиментация –процесс движения частиц дисперсной фазы под действием силы тяжести в направлении её вектора.
Диффузия –процесс взаимного проникновения молекул двух и более веществ.
В аэрозольном потоке частицы дисперсной фазы могут взаимодействовать с дисперсионной средой путём молекулярной или турбулентной диффузии.
Результатом молекулярной диффузии является броуновское движение, способствующее равномерному распределению частиц дисперсной фазы в объёме аэрозоля, причём наиболее эффективно таким путём диффундируют частицы диаметром ≤ 0,2 мкм.
Турбулентная диффузия – процесс распределения частиц дисперсной фазы в объёме аэрозоля за счёт наличия турбулентных флуктуаций в потоке движущейся дисперсионной среды; наиболее активно в турбулентную диффузию вовлекаются частицы диаметром 30 - 40 мкм. Более крупные частицы турбулентно не диффундируют, а только перескакивают с одного места на другое.
Электроосаждение – процесс взаимодействия электрически заряженных частиц дисперсной фазы с неоднородным электрическим полем, результатом которого является движение частиц вдоль силовых линий поля в сторону уменьшения его напряжённости со скоростью, называемой скоростью дрейфа;наиболее активно таким образом дрейфуют частицы диаметром 2 – 50 мкм.
Если в результате рассмотренных выше процессов частицы дисперсной фазы из аэрозольного потока попадают в зону с другими свойствами дисперсионной среды, то происходит их сепарация.
Если же отсепарированные частицы дисперсной фазы осаждаются на твёрдой или жидкой поверхности, откуда их обратный переход в аэрозольный поток невозможен, то происходит пылеулавливание(туманоулавливание).
Основные методы разделения двухфазных систем.