книги из ГПНТБ / Пирумов, А. И. Обеспыливание воздуха

УДК 628.511

ЧН-ШЪ-Zйс-

Пирумов А. И. Обеспыливание воздуха. М., Стройиздат, 1974. 207 с.

В книге рассмотрены вопросы борьбы с пылью в промышленных, общественных и жилых зданиях. В ней изложены основы теории пы­ леулавливания, приведены современные конструкции, методы подбо­

.различного назначения, занимающихся вопросами очистки воздуха. Табл. 34, ил. 92, список лит.: 121 назв.

частицы в воздухе); t — время;

О. Vs, Vc, vr,

Уф , vz— скорость пылевой частицы (скорость соответственно движения, витания и сепарации, а также ее ради­ альная, тангенциальная и аксиальная составляю­ щие) ;

*ь, W(p, до.— скорость воздушного потока (скорость течения, а также ее тангенциальная и аксиальная составляю­ щие);

w0—-соответственно средняя и начальная скорость воз­ душного потока;

Woo— невозмущенная скорость воздуха далеко от пре­ пятствия;

Г — циркуляция скорости;

1‘ 3-1К. 116

В В Е Д Е Н И Е

Выбросы пыли в атмосферу увеличиваются по мере роста промышленного производства. Особенно опасных размеров до­ стигло загрязнение воздуха в 50-е годы, когда валовые выбросы пыли и золы отдельными предприятиями стали исчисляться сотнями и тысячами тонн [7, 37, 70]. Катастрофический рост загрязнения воздуха в этот период был обусловлен резким не­ соответствием между развитием промышленного производства и техники очистки, в частности техники обеспыливания воздуха, которая была не в состоянии решить проблемы, поставленные перед ней промышленностью. В дальнейшем техника обеспыли­ вания получила значительное развитие, и рост загрязнения воз­ духа в отдельных местностях был приостановлен. Так, если в 1952 г. катастрофический смог в Лондоне привел к гибели 4000 человек, то уже в 1956 г. смог повторился здесь в более слабой форме, и число его жертв снизилось до 1000 человек, а в 1962 и 1967 гг. — соответственно до 700—800 и 300—400 чело­ век [23]; при этом видимость повысилась с 2,5 до 8,5 км.

Однако достигнутые успехи носят в основном местный ха­ рактер, а в целом загрязненные атмосферы постоянно возра­ стает. Об этом свидетельствует, например, увеличение ущерба, наносимого загрязнением воздуха в США, с 1,5 млрд, долла­ ров в 1952 г. до 12 млрд, долларов в 1965 г. и до нескольких де­ сятков миллиардов долларов в 1969 г. [72].

В настоящее время Лондон по интенсивности загрязнения воздуха уже не составляет исключения среди других столичных и больших городов мира —в Нью-Йорке в 1963 г. от аналогич­ ных причин погибло 400 человек, в Токио в 1970 г. от смога по­ страдало 10 тыс. человек, а в 1971 г. — 28 тыс. человек. В ЛосАнджелесе действует трехбалльная система «воздушных тре­ вог». По тревоге № 1 запрещается пользование некоторыми типами мусоросжигательных печей, сокращается автомобильное движение и т. п. По тревоге № 3 полностью прекращается ра­ бота промышленных предприятий и транспорта. В Токио та­ кие воздушные тревоги объявляются 100—150 раз в году, а в Эссене, самом «грязном» городе ФРГ, в некоторых районах пе­ риодически приостанавливается автомобильное движение.

Характерно, что уже начинает отчетливо проявляться взаи­ модействие выбросов различных стран, вызывая необходимость создания международных правовых основ защиты атмосферы.

5

Г Л А В А I

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССОВ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ ВОЗДУХА

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЫЛЕЙ ПО ИХ ДИСПЕРСНОСТИ

Пыль является одной из разновидностей аэрозолей, т. е. дис­ персных систем, состоящих из твердых или жидких частиц (дисперсной фазы), взвешенных в газовой (дисперсионной) среде, а именно аэрозолью с твердыми частицами диспергационного происхождения [ПО]. Такие частицы образуются при измельчении твердых тел, например при дроблении руд, меха­ нической обработке металлов, ветровой эрозии грунтов и т. п.

Аэрозоли с твердыми частицами, образовавшимися в ре­ зультате объемной конденсации пересыщенных паров, напри­

мер паров металлов, и при химических реакциях некоторых ве­ ществ, находящихся в газообразном состоянии, называют ды­ мами. К ним относятся аэрозоли, возникающие при горении, плавке металлов и их сварке, а также при некоторых фотохи­ мических процессах [26].

Аэрозоли с жидкими частицами называют туманами. Иногда аэрозолями называют дисперсные системы с части­

цами размером менее 10 мкм [97]. Такое определение основы­ вается на том, что для частиц крупнее 5—10 мкм взвешенное состояние не является характерным, во всяком случае в покоя­ щейся воздушной среде.

В инженерной практике, как правило, пылью называют не только среду со взвешенными частицами — аэрозоль, но и сами пылевые частицы различного происхождения, в том числе осев­ шие (порошки), и это упрощение сохранено в некоторой мере в дальнейшем изложении.

Ввиду развитой поверхности многие пыли обладают повы­ шенной взрыво- и огнеопасностью.

Одной из важнейших характеристик пыли является ее дис­ персность. Под дисперсностью пыли понимается совокупность размеров всех частиц, составляющих пылевую систему. Она определяет особенности поведения дисперсных систем, а также методы, применяемые при решении пылетехнических задач.

Наглядное представление о сравнительной дисперсности различных пылей можно получить, сопоставляя интегральные кривые распределения массы их дисперсной фазы по размерам частиц. Систему классификации пылей по их дисперсности ока­ залось возможным создать путем спрямления этих кривых в билогарифмической или вероятностно-логарифмической сетке

[76].

Классификационная номограмма, приведенная на рис. 1.1, представляет собой вероятностно-логарифмическую сетку, на

8

которую штряхпун'ктирными линиями нанесены границы пяти классификационных групп пылей:

I — очень крупнодисперсная пыль;

II — крупнодисперсная пыль (например, мелкозернисты песок для строительных растворов по ГОСТ 8736—67);

III — среднедисперсная пыль (например, цемент);

IV — мелкодисперсная пыль (например, кварц молотый пы­ левидный КП-3 по ГОСТ 9077—59);

V — очень мелкодисперсная пыль.

Рис. 1.1. Классификационная номограмма

Расположение кривой в той или иной зоне номограммы оз­ начает принадлежность данной пыли к соответствующей клас­ сификационной группе1.

Кривые распределения иногда имеют несколько максиму­ мов, принимая вид ломаных линий, или располагаются несим­ метрично относительно границ классификационной группы. Тем не менее определение группы пыли по дисперсности, как прави­ ло, не вызывает особых затруднений.

1 С 1962 г. номограмма с использованием билогарифмической сетки включена в главу СНнП 1-Г.5-62.

9

Пылевые частицы находятся в непрерывном движении от­ носительно среды, в которой они взвешены. Знание законов, оп­ ределяющих их взаимодействие с этой средой, важно для реше­ ния технических задач.

2.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЫЛЕВЫХ ЧАСТИЦ

СВОЗДУШНЫМИ ПОТОКАМИ

Движение частиц в прямолинейном потоке. Законы, опре­ деляющие движение частиц в покоящемся воздухе, или, что то же, законы их обтекания воздухом, зависят от размеров частиц.

Аэродинамическое сопротивление частицы диаметром d, движущейся со скоростью vc относительно воздуха плотностью рв, выражают формулой

В тех случаях, когда исследуется движение, характеризую­ щееся заведомо большими значениями Re, для определения ко­ эффициента аэродинамического сопротивления применяют фор­ мулу Л. С. Клячко [4в]:

4

и аэродинамическое воздействие, выравнивающее скорости их движения. Соприкосновение частиц часто приводит к образова­ нию агрегатов, т. е. к коагуляции пыли, сильнейшим образом изменяющей свойства пылевого облака, вызывая его «старение».

Механизм удержания соприкоснувшихся пылевых частиц чрезвычайно сложен. В наиболее общем случае — при отсутст­ вии электрических сил — он определяется силами молекуляр­ ного притяжения. Последние очень малы и быстро убывают по

10