Применение магнитных и электромагнитных устройств для осаждения аэрозолей, образующихся в литейных процессах, страница 6

Частицы пыли, движущиеся в  трубопроводе,  могут  приобрести электрический заряд, например, за счет трения, или обладать  магнитными  свойствами.  Последнее  характерно  для  аэрозолей  плавильных печей: конвертеров,  электродуговых,  мартеновских  и,  в меньшей степени индукционных печей и вагранок при плавке  черных  сплавов. Исследования  показали, что частички из оксидов железа имеют хорошие магнитные  свойства, несколько хуже магнитная восприимчивость у частиц  сложного  состава (парамагниты) и, наконец, крупные частички, состоящие в основном  из алюмосиликатов, кварца, сажи  и  т.п.,  практически  диамагнитны. Так, частицы диаметром 1-2мкм из конвертерных аэрозолей имеют магнитную восприимчивость 167·10^-4, частицы диаметром 6-10мкм соответствующую -35·10^-4, 10-12мкм -4,3·10^-4. Магнитная проницаемость 2,5-4,0 при Н=200-300 А/м. Интерес представляет обнаруженная взаимосвязь размеров  частиц  и их магнитных свойств: чем выше магнитная восприимчивость  аэрозолей, тем меньше диаметр частиц. Это очевидно связано  с  химическим и минералогическим составом частиц (возрастанием доли  ферромагнитных частиц). Вместе с тем это создает предпосылки  для  использования этих свойств аэрозолей  для  повышения  эффективности очистки за счет применения магнитного пылеосаждения в  поле  постоянного магнита или электромагнита. Кроме того,  при  субмикронных размерах частиц возможно совпадение размеров магнитных  доменов с границами частиц, что может резко усилить  магнитные  свойства: перевести частицу от парамагнитных параметров  к  ферромагнитным.

Применение магнитных полей должно  производиться  на  стадии "доочистки", т.е. на выходе из системы, когда частицы  крупных  и средних фракций отсеяны, и в  потоке  находятся  высокодисперсные частицы в относительно небольшой концентрации. Использование традиционных способов здесь требует затрат большого количества энергии (Для мокрых пылеуловителей) или средств (для  фильтров).  Магнитное пылеулавливание,  особенно  при  использовании  постоянных магнитов, является низкоэнергоемким.

Трудность применения и разработки аппаратов магнитного осаждения в недостаточной изученности процесса и практическом отсутствии данных по его применению для очистки аэрозолей плавильных печей.

В общем случае движение магнитных частиц или частиц, имеющих электрический заряд, в магнитном поле аналогично движению электрозаряженных частиц в статическом электрическом поле. Поэтому может быть описано формально идентичными уравнениями, а параметр осаждения будет представлять отношение силы магнитного притяжения к силе сопротивления (силе Стокса). Это справедливо при покоящихся (взвешенных) частицах.

Для движущихся аэрозолей, в допущение, что частицы следуют линиям тока - это характерно для микронных и субмикронных фракций - в расчетах необходимо учитывать инерционные силы и динамические силы. Кроме того, из-за высокой турбулентности потока мгновенные векторы скорости изменяются произвольно и в общем случае не совпадают с продольным или поперечным направлением к силовым магнитным линиям, Это создает дополнительные эффекты при движении частицы под углом a к силовым линиям при положительном или отрицательном градиенте напряженности поля.

В электростатическом поле параметр осаждения будет равен:

где,

q_ч- заряд частицы;

q_k- заряд на электроде, Кл/см²;

e₀- диэлектрическая проницаемость в вакууме, e₀=8,85·10^-21 Ф/см²;

U_отн- скорость частицы относительно газового потока, см/с;

d- диаметр электрода («препятствие»), см;

m- вязкость газа;

d_u- диаметр частицы, мкм;

C- поправка Коннингхема, которую необходимо вводить для частиц d_u<1мкм. Упрощенное выражение для С при нормальном давлении: С=1+0,621 Т/d_u.

Частица, имеющая заряд q_u, попав в магнитное поле, будет смещаться со скоростью:

где,

U₂- начальная скорость частицы, равная несущей скорости потока газов;

Н- напряженность магнитного поля (поперечного).