Центробежное осаждение частиц

Этот метод осаждения получил весьма широкое распростране­ние в промышленности (в циклонах, мультициклонах, ротацион­ных аппаратах). Используется он и в мокром пылеулавливании при осаждении частиц на поверхности пузыря (например, при барботаже).

В области существования закона Стокса скорость центробеж­ного осаждения шаровой частицы можно рассчитать, приравни­вая центробежную силу (Н), развивающуюся при вращении газового потока, стоксовой силе сопротивления среды (2.4):

где - масса частицы, кг; υ_ω- скорость вращения газового потока вокруг не­подвижной оси, м/с; - радиус вращения газового потока, м.

Откуда

Из выражения (2.22) также следует, что скорость осаждения взвешенных частиц в центробежных пылеуловителях прямо про­порциональна квадрату диаметра частицы. Величина же скорости осаждения при центробежном осаждении больше, чем при грави­тационном в раз. Значения скорости осаждения для частиц плотностью ρ_ч = 2000 кг/м³ при отношении , равном 10, 100 и 1000, приведены на рис. 2.3.

Если по аналогии свыше рассмотренным гравитационным
осаждением, выразить параметр центробежного осаждения как
отношение центробежной силы, действующей на шаровую частицу, к силе сопротивления среды, то получим

Отношение в правой части уравнения (2.23) представляет со­бой не что иное, как критерий Стокса Stk_ω, в котором линейный параметр rпредставляет собой радиус вращения газового потока. Это позволяет выразить коэффициент осаждения частиц под дей­ствием центробежной силы в виде

(2.24)

Некоторые исследователи считают, что при центробежном осаждении частиц, например в циклоне, помимо центробежных сил на частицу оказывают влияние и гравитационные. Так, согла­сно теории приближенного моделирования, разработанной Коузовым, эффективность центробежного пылеулавлива­ния определяется при одинаковых гидродинамических условиях не только критерием , но и критерием , хотя влияние по­следнего невелико. В этом случае

(2.25)

В работе [2] на основании экспериментальных исследований прямоточных циклонов различного диаметра показано, что в ав­томодельном режиме эффективность очистки аппарата определя­ется исключительно критерием Стокса

где - скорость газов на входе в циклон, м/с; - диаметр циклона, м.

Тот факт, что сила тяжести (критерий ) не влияет на эффек­тивность очистки, авторы объясняют исключением возможности вторичного уноса и скольжения частиц, достигших стенки.