Fizika | Felsőoktatás » Gáz-szilárd rendszerek szétválasztása, a gáztisztítás

Gáz–szilárd rendszerek szétválasztása (Gáztisztítás) Gáztisztítás alatt gáz halmazállapotú anyagokban lev szilárd vagy folyékony szennyez dések eltávolítását értjük. Az erre alkalmas készülékeket gáztisztítónak vagy egyszer en porleválasztóknak nevezzük. Gáztisztításnál legtöbbször szilárd szennyez déseket kell eltávolítani, ezért szokás a portalanítás elnevezést használni. A leveg ben, gázban lev por mennyiségét porterhelésnek (r ) nevezzük és mg/m3 vagy g/m3 egységben adjuk meg (a leveg portartalma szabadban 0.4–08, városokban 16, ipartelepeken 3, poros üzemrészekben 450 mg/m3 értéket is elérheti). A porleválasztás okai: - környezetvédelem - t zvédelem - por alakú végtermék kinyerése A porleválasztás módjai: - nedves (leveg tisztítás, gázmosás) - száraz (porülepít k, ciklonok, sz r k, elektrosztatikus porleválasztók) Porleválasztó készülékek: - tömeger t (gravitációs er teret)

hasznosítók (ülepít k) - centrifugális er teret hasznosítók (ciklonok) - elektromos térer t hasznosítók (elektrofilterek) Portalanítás hatásossága: Gbe Gki Vbe Vki Gbe = Gki + Gle Vbe ≈ Vki Gle - – – – – – a nyersgázban lév pormennyiség, a tisztított gázban maradt pormennyiség, a leválasztott pormennyiség, belép gázmennyiség, kilép gázmennyiség. abszolút portalanítási fok: a teljes porteherb l mennyit tud leválasztani a berendezés Eö = - Gbe Gki Gle Vbe Vki Gle Gbe − Gki rbe ⋅ Vbe − rki ⋅ Vki rbe − rki = = = Gbe Gbe rbe ⋅ Vbe rbe relatív portalanítási fok vagy frakcióhatásfok: valamely szemcsenagyság-frakció teljes mennyiségéb l hány százalékot választ le a berendezés. Határszemcse az a legkisebb méret szemcse, amelynél nagyobbakat a porleválasztó elméletileg teljesen (99,5%-ban) leválaszt. A porleválasztó üzemének fontos jellemz je a berendezés ellenállása, amely alatt a gázbelépés

és –kilépés közötti összes nyomáskülönbséget értjük. Ez határozza meg a porleválasztó üzemben tartási költségeit. ∆p = ξ ⋅ ahol: va ⋅ ρg 2 ξ – ellenállás-tényez , v – a gáz áramlási sebessége, ρ g – az áramló gáz s r sége a v -re vonatkoztatott üzemi körülmények között, a – az áramlás jellegét l függ állandó, a = 1, - lamináris áramlás esetén - átmeneti áramlás esetén 1 < a < 2, , a = 2, - turbulens áramlás esetén Gáztisztítás nehézségi er vel v L v H τü = ülepedési id : w0 ahol w 0 – ülepedési sebesség, lamináris tartózkodási id : H w0 τt = áramlás esetén (Re < 1) : L w0 = d 2 ⋅ (ρ sz − ρ ) ⋅ g 18 ⋅ η Gyakorlatilag gázoknál a gáz s r sége a részecske s r ségéhez képest elhanyagolható, így az ülepedési sebesség (határsebesség) gázok esetén (ρ << ρ sz ) : w0 = d 2 ⋅ ρ sz ⋅ g 18 ⋅ η Ülepít kamra (porkamra): tartózkodási

id = ülepedési id τt =τü L H = v w0 L= H ⋅v w0 A porülepít kamrákban a keresztmetszet-b vítés folytán az áramlási sebesség lecsökkentésével érjük el a megfelel porkiválást. A keresztmetszet-b vítés ugyanis a sebesség vízszintes irányban lecsökken, és el térbe lép a nehézségi er hatása. Emiatt a részecskék lefelé mozgása és a kamra fenekére való ülepedése következik be. Ha a gázcsatornába válaszfalat, ütköztet lemezeket, terel lapokat építenek, akkor a válaszfalak egyrészt meghosszabbítják a gáz útját, másrészt az irányeltereléseket a porszemcsék nem képesek követni. jellemz ik: - csak durva leválasztásra alkalmazhatók d > 250 µm - el nyük a kis ellenállás => alacsony üzemeltetési költségek - portalanítási fokuk 40%. Howard-féle porülepít kamra: füstgázok portalanítására használják. jellemz i: - v = 0,3 Zsalus porleválasztó: jellemz i: - könnyen eldugul - kopnak a zsaluk -

gázvezetékbe is beépíthet 0,8 m s - d = 100 300 µm - E ö = 40 60% Gáztisztítás centrifugális er vel (Ciklon): A centrifugális er teret kihasználó gáztisztító berendezés a ciklon. A hengeres test , kúpos fenek készülékbe az érint leges csonkon vezetik be a poros gázt, amely a készülék belsejében köröz mozgást végez. A nagyobb porszemcsék a centrifugális er hatására a fal felé és lefelé haladva az alsó kúpos részen gy lnek össze. Innen a por elvezethet . A tisztított gáz a hengeres rész közepén elhelyezett elvezet csövön (örvénykeres cs ) távozik. gáz A radiális irányú sebesség: Q vr = Q 2 ⋅ R0 ⋅ π ⋅ h D0 vr A szemcse ülepedési sebessége: w d 2 ⋅ ρ sz ⋅ g v t w= ⋅ 18 ⋅ η g ⋅r 2 h D=2R a határszemcse átmér je: w = vr d= 18 Q ⋅η ⋅ 2 ⋅ π h ⋅ ρ sz ⋅ v t 2 por A ciklonban lev áramlásképet 30 g/m3 porkoncentrációig az alábbi összefüggés jól írja le: v t ⋅ r n =

áll ahol: n = −1 n =1 n≅2 3 Figyelembe véve: merev test centrifugálása, ideális súrlódásmentes áramlás, ciklonoknál. v tR ⋅ R = v t 0 ⋅ R 0 n a határszemcse átmér re kapjuk: ahol: Ab n v tR Q = Ab η ⋅ Ab R d= ⋅ ⋅ 0 π h ⋅ ρ sz ⋅ Q R 9 a belép csonk keresztmetszete 2 vt0 2n Q R = ⋅ Ab R 0 n A por kihordását a másodlagos áramlás okozza. A másodlagos áramlás annyira er s, hogy a vízszintesen elhelyezett vagy a feje tetejére állított ciklonból is eltávozik a por. Nyomáseloszlás a ciklon porkilép nyílásánál: A pozitív statikus nyomás jellemzi a fal mentén lefelé irányuló mozgást, amely a port szállítja a nyíláshoz. A negatív nyomás (szívás) felfelé irányuló gázáramlást jelez. Itt tehát a porkiöml nyílásnál jelent s nyomáscsökkenést, vákuumot lehet észlelni. Ha az alatt lev porgy jt kamrát nem zárnák le, sok hamis leveg tudna beármolni. Ezért az összegy jtött port megfelel

szerkezet segítségével kell eltávolítani. cellás adagoló kett s csappantyú súlyzáras adagoló Multiciklonok: Adott ciklon portalanítási foka javítható többek között - a gázmennyiség növelésével és - a ciklon méretének (D) növelésével. Mindkét esetben azonban a ciklon ellenállása (nyomásvesztesége), tehát az üzemköltsége növekszik. Lehetséges a határszemcse méretének csökkentése és ezzel a portalanítási fok javítása az ellenállás megnövelése nélkül is. A ciklon méretit arányosan csökkentve, az adott gázmennyiséget több párhuzamosan kapcsolt kisebb ciklonra osztjuk el. Az így kialakult ciklontelepet multiciklonnak nevezzük