ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ускорение агломерации с помощью звуковых волн из "Промышленная очистка газов" Возможно, наиболее эффективный метод быстрой агломерации частиц или капель в более крупные агрегированные единицы, которые затем можно осаждать в обычных пылеулавливающих установках (например в циклонах), заключается в пропускании пылевого облака или тумана через колонну, в которой газ подвергается воздействию стоячих звуковых волн. Когда через облако, помещенное в узкую трубку, пропускают звуковые волны низкой интенсивности, вначале дым появляется в виде колец, поскольку частицы начинают мигрировать к точкам пучности волны. Затем флокуляция становится заметной и в дыме можно различить гранулы. Хлопья увеличиваются и либо оседают на стенках, либо собираются в антинодальных плоскостях, образуя слоистые структуры, напоминающие отчасти столбики пыли, образующиеся в пучностях волн в классической трубке Кундта [720]. Наиболее обширный обзор работ по теории агломерации с помощью звуковых волн и практическому применению метода опубликован Медниковым [567]. [c.520] Механизм акустической флокуляции до конца не выяснен, но можно лредположйть, что он сочетает следующие три фактора [119] совместное колебание частиц и газа, так называемая орто-кинетическая коагуляция [114] давление звукового излучения [438] и гидродинамические силы притяжения и отталкивания между соседними частицами. [c.520] Поскольку скорость элемента воздуха в пучности волны составляет около 2,5 м/с при частоте 10 кГц, то предположение о выполнении закона Стокса справедливо для частиц размерами менее 3 мкм для этой и более низких частот. При более высоких частотах предположение справедливо для частиц меньших размеров. [c.521] Уравнение (XI.12) можно вывести и из формулы Кенига (XI. 10), если ввести в него некоторые ограничения [114]. [c.521] Для частиц с единичной плотностью, колеблющихся в воздухе, были построены графики для частиц (рис. Х1-2) в диапазоне относительных амплитуд 1 — 100 кГц. Для высоких частот (50 и 100 кГц) кривые следует рассматривать только в качестве приближенных решений, поскольку предположения о выполнении закона Стокса становятся неоправданными. [c.522] хватываемый колеблющейся частицей, можно определить, пренебрегая размерами крышек цилиндра (рис. Х1-3,а), как п с1 + (1 ) Х А. [c.523] Как в узловой точ1ке, так и в точке пучности скорость, обусловленная давлением звукового излучения, равна нулю. Значение амплитуды может быть получено при использовании выражения 2яа/А = л /6 для начальной точки и 2яаД=л /3 для конечной точки тогда =(1пЗ)/Б и для частицы размером 2 мм при 20 °С в воздухе и при частоте 10 кГц /=1,07-10 . Так, если интенсивность энергии составляет приблизительно 1 Дж/м , то =10 с. Расчет времени, необходимого частице для перемещения на короткое расстояние (порядка радиуса частицы) в области пучности, укажет желаемое время пребывания частиц в акустическом поле. [c.524] Если сферы находятся в состоянии покоя в колеблющейся среде, они будут взаимно притягиваться в том случае, когда линия их центров перпендикулярна направлению колебаний, и будут взаимно отталкиваться, если линия их центров параллельна направлению колебаний. Эти гидравлические силы были использованы Кенигом для объяснения явлений, наблюдаемых в трубке Кундта. [c.524] Расчеты, основанные на уравнениях Брандта и др. [114], показывают, что при частотах до 50 кГц основным механизмом агломерации является ортокинетическая коагуляция, а гидродинамические силы, существующие между частицами, не участвуют в агломерации. При сверхвысоких частотах —порядка сотен кГц, когда ортокинетической коагуляцией можно пренебречь, основной агломерирующей силой становятся гидродинамические. [c.525] Было указано [109], что первоначальная теория Хидемана основана на различных упрощающих допущениях, которые справедливы не при всех условиях. Например, Хидеман использовал силы Бернулли для определения сил притяжения между двумя сферами, а затем использовал уравнение сопротивления Стокса в области Ке 0,2, где это невозможно. [c.525] Прн графическом изображении отмечены максимумы во взаимном смещении частиц, причем эти максимумы сдвигаются к низким частотам при увеличении радиуса частицы, тогда как при увеличении интенсивности звука пропорционально растет и взаимное смещение частиц. При повышении плотности частиц увеличивается н взаимное смещение частиц, и максимум сдвигается к более низким частотам. Далее анализ показывает, что при увеличении частоты резко возрастает взаимное смещение в единицу времени, достигая максимума для тяжелых частиц больших размеров при многих сотнях кГц и при нескольких кГц для маленьких частиц. Это указывает на то, что звуковые волны большой интенсивности при частоте менее 1 кГц могут значительно увеличить скорость агломерации частиц. [c.526] Как было указано, не найдено строгой взаимосвязи между всеми механизмами акустической агломерации, но все вышеизложенное может помочь в определении порядка величин, влияющих на агломерацию облака или тумана. [c.526] Концентрация частиц размером 1 —10 мкм должна быть не менее 1—2 г/м , наиболее подходящей концентрацией является 5 г/м . Если концентрации слишком высоки (около 200 г/м ), возможны потери акустической энергии в связи с затуханием звука в аэрозоле [198]. В некоторых случаях целесообразно добавить в аэрозоль водяной туман [108]. [c.526] Показано также, что турбулентность, создаваемая акустическим полем, способствует агломерации. [c.527] Время пребывания аэрозоля в акустическом пылеуловителе, как показано теоретически, имеет важное значение для степени достигаемой агломерации. Экспериментально найдено, что показатель агломерации /, представляющий собой соотношение конечного п начального среднего диаметра частиц, является функцией произведения времени пребывания на интенсивность поля (рис. XI-4). В промы,шлеиной практике (время контакта со став-ляет 4 с и может быть уменьшено до 2 с, если интенсивность больше 13 Вт/м2 [108]. [c.527] Первые два типа генераторов используются в основном в лабораториях. С помощью пьезоэлектрических кристаллов получают звуки высокой частоты, но невозможно достичь большой интенсивности звука, необходимой для промышленных установок. Звуковые волны, генерируемые колеблющимся металлическим стержнем, были использованы в классической трубке Кундта. Эта два устройства могут быть полезны для получения интенсивного звука высокой частоты, особенно в небольших установках. [c.527] Электромагнитный звукогенератор, описанный Клером [718] (рис. XI-5, а), состоит из твердого дюралюминиевого цилиндра с поддерживающей перемычкой 2 и направляющим кольцом 5, выполненными из того же материала. Направляющее кольцо выходит к кольцевому зазору 6 закрытого магнита 9 и действует как одно-витковая вторичная обмотка трансформатора, первичной обмоткой которого является индукционная катушка 8 магнита. При подаче на индукционную катушку 200 Вт от усилителя создается звук высокой интенсивности и частотой 10—20 кГц. [c.527] Свистки подразделяются на два типа. В первом из них струя воздуха попадает в резонирующую полость, тогда как во втором воздух подается по касательной в кольцевую трубу, где создается ви.Х рь, а затем выходит по оси, производя гро(М1Кий звук. [c.528] В ОДНОЙ из модификаций свистка Хартмана [106] достигалась эффективность вдвое больше, чем в первоначальной конструкции для этого диаметр резонатора был увеличен по отношению к диаметру сопла более чем на 30% (В/Л 1,3). Кроме того, при помещении сопла во вторичную резонаторную полость удалось повысить общую эффективность свистков до 20%. [c.529] С ПОМОЩЬЮ вихревых свистков экспериментально были получены частоты порядка 15 кГц. [c.529] Вернуться к основной статье