ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные характеристики загрязнителей и выбросов из "Проектирование аппаратов пылегазоочистки" Степень воздействия загрязнителей на окру кающую среду и эффективность очистки выбросов зависят от их свойств, которые в принципе, могут быть заданы набором физико-химических характеристик всех ингредиентов. Однако имеются существенные трудности, не позволяющие учесть всей совокупности процессов, происходящих в смеси хотя бы нескольких веществ. Поэтому обычно рассматривают лишь один или два основных (по количеству или токсичности) загрязнителя и один наиболее характерный для данных условий процесс. Реальные процессы описывают упрощенными математическими моделями. Например, дисперсные выбросы с небольшим содержанием взвешенных частиц, такие как воздух с невысокой запыленностью, продукты сгорания газового, жидкого и даже малозольных сортов твердого топлива, рассматривают как гомогенные. Если же наличие взвешенных частиц оказывает существенное влияние на свойства выбросов, то дисперсную и гомогенную части аэрозоля рассматривают раздельно, как две независимые системы. При этом гомогенную часть отождествляют с моделью идеального газа, а для описания свойств дисперсной части используют какие-либо математические модели, например, нормального или логарифмически нормального распределения частиц по размерам. В технических расчетах гомогенных смесей не учитывают возможность фазовых или химических превращений, если они не вносят явных отклонений в свойства системы. Это позволяет использовать модель идеальной газовой смеси для большинства гомогенных выбросов. [c.13] Химические составы выбросов реальных производственных процессов изучены слабо. Поэтому зачастую в практических инженерных расчетах выбросы отождествляют либо с воздухом, либо с продуктами сгорания соответствующего топлива усредненного состава, содержащими незначительное количество (по сравнению с соддзжанием ингредиентов газа-носителя) вредной примеси. Свойства такой системы определяют, складывая величины соответствуюш 1х характеристик ингредиентов, взятые пропорционально их соддзжанию в смеси. [c.13] Любые вещества и их смеси при определенных значениях давления р, температуры Т и удельного объема V системы могут пребывать в твердом, жидком, газообразном или переходном состоянии. На рисунках 1.1 и 1.2 показаны термодинамические поверхности трех агрегатных состояний индивидуальных веществ и смесей, а также их пpoeкщ и на координатные плоскости р-у, р-Т и Т-У. [c.15] Аэрозоли с твердыми частицами могуг образоваться не только вследствие сублимации твердых компактных материа/тов.К такому же состоянию приводит уплотнение (уменьшение удельного объема v) перегретого и сухого насыщенного паров при низких температурах и давлениях (переход из области G. через линию В Г.), а также охлаждение и (или) расширение влажного пара (переход из области L+G. через линию А.В.). [c.17] Во многих случаях аэрозоли с твердой дисперсной частью образуются при механическом измелшении компактных веществ. Подобные аэрозоли называют диспергационньпуш, и поведение таких систем больше зависит от явлений переноса, чем от термодинамических параметров. [c.17] В координатах p-v над линией равновесия трех фаз Е.А. и между линиями начала и конца плавления ZD.E. и ZH.A. расположена область плавления (затвердевания) компактного вещества S.+L.. При обычных давлениях линии ZD.E. и ZH.A. практически вертикальны, а при сверхвысоких давлениях (более 10 МПа) отклоняются к оси р, по скольку становится заметной сжимаемость твердых веществ и жидкостей. В координатах р-Т зона плавления вырождается в линию ZD.E., которая может иметь небольшой наклон к оси р, так как с повышением давления температура плавления большинства веществ несколько увеличивается. При постоянных р и Т процесс плавления идет с небольшим увеличением удельного объема v. [c.18] Возможные жидкие компактные состояния индивидуального вещества L. заключены между линиями плавления ZH.A. и кипения (нижней пограничной кривой) A. .. Переход от плавления к кипению при постоянном давлении требует подвода строго определенного количества тепла. Процесс сопровождается увеличением температуры и некоторым повышением удельного объема. Возможен переход к состоянию кипения при постоянной температуре и понижении давления в системе (линия T= onst в координатах p-v). Линия A. . одновременно представляет и значения равновесных давлений пара над жидкостью при соответствующих температурах. [c.18] В области, ограниченной на диаграммах p-v и T-v нижней АС. и верхней B. . пограничными кривыми и линией трехфазного равновесия А.В., вещество не может находиться в компактном жидком состоянии. Это область состояний влажного пара L.+G., представляющего собой смесь газа и жидких частиц с различной степенью агрегации. С увеличением удельного объема степень агрегации снижается, и доля газовой части в смеси (степень сухости влажного пара) растет. Загрязнители, выбрасьшаемые с такими параметрами в атмосферу, отнесены ко второму классу стандартной классификации, т.е. к аэрозолям, содержащим жидкие взвешенные вещества. [c.18] При испарении частиц жидкости в области Lj+G. давление и температура не изменяются. Завершается процесс при параметрах, соответствующих верхней пограничной кривой B. ., которую называют также линией насыщения или конденсации. Вещество на линии B. . находится в состоянии сухого насыщенного пара. [c.19] По диаграммам нетрудно заметить, что вещество может оказаться в состоянии влажного пара как вследствие кипения капельной жидкости, так при уплотнении и охлаждении перегретого и сухого насыщенного паров (переход из области G. через верхнюю пограничную кривую С.В.), а также при повышении температуры и (или) давления пара с твердыми взвешенными частицами (переход из области S.+G, через линию тройного фазового равновесия A.B.). [c.19] Часто причиной образования промышленных аэрозолей-загрязните-лей второго класса (по стандартной классификации) является диспергация капельных жидкостей посредством разбрызгивания или распыления. Жидкая дисперсная часть аэрозолей может образоваться и как продукт химической газофазной реакции. При описании таких систем наряду с аэродинамическими и химическими характеристиками являются определяющими и термодинамические закономерности. [c.19] В координатах р-Т нижняя и верхняя пофаничные кривые совпадают, а область влажного пара вырождается в линию. Вследствие изобарно-изотермического характера процесса испарения индивидуального вещества термодинамическая поверхность области влажного пара (аналогично поверхностям S.+L. и S.+G.) ориентируется по нормали к координатной плоскости р-Т. [c.19] Состояния индивидуального вещества в области G., располагающейся на диаграммах p-v и T-v правее, а на диаграммах р-Т левее линии B. ., соответствуют параметрам пергретого пара. Выбросы, имеющие такие параметры, соответствуют первому классу стандартной классификации, т.е. классу гомогенных загрязнителей. Такие системы подчиняются законам идеальных газов тем точнее, чем дальше их параметры от состояния насыщения. [c.19] В области сверхвысоких давлений критическая изотерма будет сходиться с линиями плавления ZD.E. и ZHjA.. Теоретически при сверхвысоких давлениях возможны состояния сверхплотного пара, близкие к компактному состоянию вещества, а также непосредственные переходы из твердого состояния в сверхплотный пар (суперсублимация) и обратно. В задачах, связанных с защитой атмосферы нашей планеты от загрязнения, с такими условиями, к счастью, пока сталкиваться не приходится. [c.20] Сравнение приведенных на рис. 1.1, 1.2 диаграмм и термодинамических поверхностей состояний индивидуальных веществ и смесей показывает ряд существенных различий. Нижняя АС и верхняя ВС пограничные кривые, линия тройного фазового равновесия АВ поверхности состояний смеси носят весьма условный характер. Достаточно определенные границы между жидкими L, твердыми S, парообразными G, двухфазными L4-G и S+G состояниями могут иметь место лишь для смесей веществ с близкими физико-химическими свойствами, а для произвольной смеси компонентов их может и не быть. Так, например, если температура кипения одного из компонентов смеси будет соизмерима с температурой возгонки другого, то в области между кривыми АС и ВС будут образовываться трехфазные аэрозоли. [c.20] Вследствие указанных причин область состояний влажного многокомпонентного пара Ь+С представляет собой сложнуто поверхность высокого порядка, которая не располагается по нормали к координатной плоскости р-Т и не проецируется в линию ни на одну из координатных плоскостей. [c.21] Десолидированную область 8+С состояний смеси компонентов с близкими свойствами (на рис. 1.1 и 1.2 не приведена) также можно пред-с авить в виде поверхности высокого порядка, не проецирующейся в линию ни на одну из координатных поверхностей, в которой переходы от компактного твердого к насыщенному парообразному состоянию не имеют изобарно-изотермического характера. [c.21] Отличие от однокомпонентных систем заключается и в том, что критической точке С смеси веществ не соответствуют максимальные значения температуры и давления р . Точка максимального давления - криконденбара - располагается на нижней пограничной кривой АС, т.е. на линии кипения жидкой смеси, а точка максимальной температуры - крикондентерма - на верхней кривой ВС, т.е. на линии насыщения многокомпонентного пара. [c.21] Вследствие взаиморастворения компонентов смесей в области влажного пара возможны состояния жидкостей с закритическими значениями температур и паров с закритическими значениями давления, а также процессы обратного испарения и обратной конденсации - испарения влаги при повышении давления и роста влажности пара при снижении давления в системе. Чтобы избежать грубых просчетов при разработке и проектировании очистных устройств, необходимо принимать во внимание характерные особенности обрабатываемых веществ. [c.21] Вернуться к основной статье