Проектирование участка обжига цинкового концентрата в печах кипящего слоя, производительностью 100 тыс.т/год с комплексом природоохранных мероприятий, страница 20

2.  Производим пересчет плотности газов при температуре отходящих газов Т К по формуле:

, (2.4.)

где _t – плотность газа, кг/м³  (при данной температуре T К);

Т-температура отходящих газов, К;

Т₀- температура при нормальных условиях, Т₀=273 К;

₀-плотность газа при нормальных условиях, кг/м³  (t₀ = 0⁰C, p₀ =101325 Па).

Плотность SО₂ при Т = 623 К равна:

 кг/м³;

Плотность О₂ при Т = 623 К равна:

 кг/м³;

Плотность N₂ при Т = 623 К равна:

 кг/м³.

Плотность H₂O при Т = 623 К равна:

 кг/м³.

3.  Рассчитаем плотность смеси газов γ_см, используя следующую формулу:

, (2.5.)

где _i - плотность каждого компонента смеси газов, кг/м³;

_см - плотность  смеси газов, кг/м³  (при данной температуре T, К);

у_i - объемное  содержание каждого газа в смеси, %.

4.  Для определения скорости седиментации используется формула, справедливая для ламинарного режима движения частиц сферической формы в однородной вязкой среде (по закону Стокса)[8]:

, (2.6.)

где  - плотность пыли, кг/м³;

_см - плотность  смеси газов при данной температуре отходящих газов, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

µ_см  - коэффициент динамической вязкости  смеси при данной температуре T К;

r - радиус частиц пыли, м.

Скорость седиментации частиц  радиусом r₁ = 7,6^-6м:

м/с

Скорость седиментации частиц  радиусом r₂ = 42^-6м:

м/с

Скорость седиментации частиц  радиусом r₃ = 102,2^-6м:

м/с

2.1.4. Зарядка и скорость осаждения частиц в поле электрофильтра.

При пропускании запыленного газового потока через сильное электрическое поле частицы получают электрический заряд и ускорение, заставляющие их двигаться вдоль силовых линий поля с последующим осаждением на электродах. Вследствие того что силы, вызывающие осаждение частиц пыли, приложены только к этим частицам, а не ко всему потоку газа, расход энергии при электрической очистке значительно ниже, чем в большинстве других пылеулавливающих аппаратов.

Различают несколько способов зарядки:

Ø  механическая, химическая или тепловая;

Ø  индукционная (зарядка в близи поверхности электрода);

Ø  ионная (зарядка в результате осаждения на частицах газовых ионов).

Ионная зарядка подразделяется на:

Ø  ударную;

Ø  диффузионная.

Ударная ионная зарядка – частицы заряжаются в результате удара об них движущихся ионов и их удержания на поверхности частиц «силами зеркального отображения». Этот режим зарядки характерен для частиц размером несколько мкм.

Диффузионная зарядка возникает вследствие разной концентрации ионов около частицы, что вызывает диффузию ионов к частице. В свою очередь, разность концентраций вызывается самой диффузией («поглощением» ионов частицей и кулоновскими силами отталкивания). Данный режим характерен для частиц размером менее 1мкм.

В данной работе проводятся расчеты для трех крупностей частиц, радиусы которых превышают 1 мкм, следовательно, для этих частиц превалирующим является механизм ударной ионной зарядки.

Рассчитаем скорость ударной зарядки для трех крупностей частиц.

Предельный заряд, который получает частица в результате ударной ионной зарядки, рассчитывается по формулам:

, (2.7.)

, (2.8.)

где ε - диэлектрическая проницаемость частиц;

ε₀ - диэлектрическая постоянная, Ф/м;  ε₀ = 8,85^-12 Ф/м.

ε₁ - диэлектрическая проницаемость газа;

Е_к - электрическая напряженность внешнего электрического поля, В/м.

Скорость зарядки определяется по формуле Потенье:

 , (2.9.)

где τ₀ - постоянная зарядки, с.

Постоянная зарядки определяется по формуле:

, (2.10.)

где е - электрический заряд, е = 1,6^-19 Кл;

n₀ - концентрация ионов, ионов/м³.

b_i - подвижность ионов, м²/В.

Подвижность ионов b_i  определяется зависимостью Нернста-Таундсенда:

, (2.11.)

где D_i - коэффициент диффузии, м²/с;

k - константа Больцмана, k=1,38^-23 Дж/К.

Формула Эйнштейна

, (2.12.)

Закон Эйнштейна-Смолуховского:

, (2.13.)

Из этих формул выразим  коэффициент диффузии:

, (2.14.)

где µ- коэффициент динамической вязкости, Па [8].

1.            Рассчитаем коэффициент диффузии D_i для трех крупностей частиц: