Модуль №2
Гидромеханические процессы
Лекция №12
Разделение газовых неоднородных систем
Литература:
1. Процессы и аппараты пищевых производств. Учебник для вузов в 2 книгах/ [А.Н. Острикова и др.]; под ред. А.Н. Острикова.
2. Г.Д. Кавецкий, В.П. Касьяненко «Процессы и аппараты пищевой технологии».- М., КолосС, 2008.-591 с.: ил.
План лекции:
1. Общие сведения о неоднородных системах «газ-твердое тело» в пищевой промышленности.
2. Классификация промышленных пылеуловителей и оценка их эффективности.
3. Физические основы пылеулавливания и подготовки газов.
4. Вспомогательные механизмы выделения частиц из потока.
5. Способы и устройства очистки газов.
Контрольные вопросы:
1. Определите задачи очистки промышленных газов и воздуха на пищевых предприятиях.
2. Как определяется эффективность очистки газов?
3. Назовите основные механизмы выделения частиц из газового потока.
4. Дайте характеристики механизмов выделения пыли из газа.
5. Какие вспомогательные механизмы выделения пыли из потока Вы знаете?
6. Как работают:
6.1. Пылеосадительная камера?
6.2. Отстойные газоходы?
6.3. Циклоны?
6.4. Фильтры?
6.5. Скрубберы?
6.6. Электрофильтры?
Вопрос 1. Общие сведения о неоднородных системах «газ-твердое тело» в пищевой промышленности
Многие технологические процессы в пищевой промышленности сопровождаются образованием и выделением в окружающую среду неоднородных систем «газ — твердое тело» (пыли, дымы), называемых аэрозолями. Пыли содержат твердые частицы размером от 5 до 50 мкм; дымы — от 5,0 до 0,1 мкм.
Пыли и дымы оказывают неблагоприятное воздействие на работающих, вызывают преждевременный износ технологического оборудования; пылевые выбросы загрязняют окружающую среду. Выделение пыли связано с потерей части сырья и готовой продукции. Большинство пылей пищевых производств, имеющих органическую основу, способны образовывать с воздухом взрывоопасные смеси; отложения пыли представляют большую пожароопасность.
На пищевых предприятиях широко применяется очистка не только промышленных газов, но и воздуха, используемого в технологических целях. Воздух, поступающий для аэрации массы в бродильных и других биохимических производствах, должен быть очищен от механических примесей и микроорганизмов, а в ряде случаев должен быть стерилен, чтобы не инфицировать биомассу. При аэрации зерна в процессе ращения солода воздух должен иметь определенную температуру, относительную влажность и чистоту от примесей для обеспечения оптимальных условий ращения солода и накопления в нем ферментов.
Воздух, выходящий из конвективных сушилок для сахара, молока и других продуктов, из пневмотранспортных установок для муки и зерна, а также воздух, используемый для аспирации дробильных и мельничных установок, уносит с собой часть пылевидного продукта, который, загрязняя атмосферу рабочего помещения, создает неблагоприятные условия труда. Особую опасность вызывает загрязнение воздуха в рабочем помещении сахарной и мучной пылью, способной при наличии открытого огня взрываться.
Повышение эффективности очистки выбросов в атмосферу позволяет дополнительно уловить и вернуть в производство или использовать в других полезных целях значительное количество пищевого и кормового сырья и готовой продукции. Таким образом, эффективное разделение неоднородных систем «газ — твердое тело» в пищевой промышленности имеет не только санитарно-гигиеническое, экологическое, но и большое экономическое значение.
Вопрос 2. Классификация промышленных пылеуловителей и оценка их эффективности.
По способу разделения неоднородных систем «газ — твердое тело» пылеуловители подразделяют на аппараты сухой, мокрой и электрической очистки газов. В основе работы сухих пылеуловителей лежат гравитационные, инерционные и центробежные механизмы осаждения. Самостоятельную группу аппаратов сухой очистки представляют пылеуловители фильтрационного действия. В основе работы мокрых пылеуловителей лежит контакт запыленных газов с промывной жидкостью; при этом осаждение частиц происходит на капли, поверхность газовых пузырей или пленку жидкости. В электрофильтрах осаждение частиц пыли происходит за счет сообщения им электрического заряда.
Классификация пылеуловителей (рис.1) не претендует на исчерпывающий характер, т. к. существует значительное число аппаратов, работа которых основана на совмещении различных механизмов осаждения.
Рис.1 Схема классификации пылеуловителей
Так, например, зернистый фильтр при подаче на фильтровальную перегородку жидкости для повышения эффективности пылеулавливания может быть отнесен к категории мокрых пылеуловителей.
То же самое можно сказать и о мокром электрофильтре. Поэтому данную классификацию следует рассматривать как условную, позволяющую в то же время достаточно наглядно охватить абсолютное большинство пылеуловителей.
Эффективность очистки газов (степень очистки, КПД) обычно выражают отношением массы уловленного материала к массе материала, поступившего в газоочистной аппарат с пылегазовым потоком за определенный период времени.
Эффективность очистки в пылеулавливающих аппаратах определяют несколькими способами:
♦ по содержанию пыли в газах перед газоочистным аппаратом и на выходе из него
(1)
♦ по концентрации пыли в газах перед аппаратом и количеству уловленной пыли
(2)
(3)
(4)
Зная фракционную степень очистки газов, можно определить общую степень очистки по формуле
(5)
Вопрос 3. Физические основы пылеулавливания и подготовки газов.
Основные механизмы выделения частиц из потока. На рис.2 приведены схемы физических механизмов выделения взвешенных частиц из газовых потоков.…
Вопрос 4. Вспомогательные механизмы выделения частиц из потока.
Высокодисперсные частицы пыли участвуют в броуновском движении окружающих их молекул. При этом возникает непрерывное движение частиц к осадительной… Термопреципитация. Разница температур стенки канала и взвешенных в потоке… Коагуляция. Коагуляция — слипание взвешенных в газовой среде частиц при их соприкосновении, которое может происходить…
Вопрос 5. Способы и устройства очистки газов.
Гравитационная очистка газов
Для разделения пылей (грубой очистки) служат аппараты непрерывного и полунепрерывного действия, основным из которых является пылеосадительная камера… Назначение полок заключается в уменьшении пути отстаивания частиц пыли.…
Очистка газов под действием инерционных и центробежных сил
Отстойный газоход с отбойными перегородками (рис.4) предназначен для разделения крупнодисперсных пылей. Перегородки служат для завихрения газового… Инерционные пылеуловители отличаются простотой устройства, компактностью.… Циклоны позволяют разделять пыли в поле центробежных сил. Наибольшее распространение получили циклоны конструкции…
Мокрая очистка газов
Степень очистки газов от пыли в мокрых пылеулавливателях составляет в зависимости от конструкции 60...85 %.
Недостаток мокрой очистки — образование сточных вод, которые также необходимо… Скрубберы, полые или насадочные (рис.10), относятся к простейшим мокрым пылеулавливателям для очистки и охлаждения…
Осаждение под действием электрического поля
Разделение газовых неоднородных смесей в электрическом поле осуществляется на электродах. Для разделения пылей и дымов применяют сухие фильтры, для… Простейший электрофильтр — это два электрода, один из которых — анод выполнен… При соединении электродов с источником постоянного тока на электродах создается разность потенциалов, равная…