Дисперсність (дисперсний склад пилу)
Фізико-хімічні властивості пилу
Надійність і ефективність систем газоочистки багато в чому залежить від фізико-хімічних властивостей пилу і від основних параметрів газових потоків, які повинні бути добре вивчені і враховані при проектуванні і експлуатації систем газоочистки.
Найважливішою характеристикою золи і пилу є їх щільність. кг / м 3 або г / см 3.
Прийнято розглядати справжню. насипну і уявну щільності.
Справжня щільність (притаманна матеріалу, з якого складається пил) - маса одиниці об'єму речовини, з якого утворена пил без внутрішніх пір.
Справжня щільність) частки являє собою відношення маси гладкою монолітної частки до займаного нею обсягу.
Насипна щільність пилу маса одиниці об'єму уловленной пилу, вільно насипаної в ємність. На відміну від справжньої, в обсяг, яку він обіймав пилом, входять внутрішні пори і повітряні зазори між частинками свіжонасипаному пилу. Насипною щільністю користуються для визначення обсягу, який займає пил в бункерах в перший час до початку її злежування. Насипна щільність злежалася пилу зазвичай в 1,2-1,5 рази більше, ніж у свіжонасипаному.
Удавана щільність - це маса одиниці об'єму частинок, включаючи обсяг закритих пір.
Удавана щільність частинок являє собою відношення маси частинок до займаного ними обсягом, включаючи пори, порожнечі, нерівності тощо
Гладка монолітна частка має уявну щільність, практично збігається з істинною. Такі частинки в сухих інерційних апаратах уловлюються краще, ніж пористі, так як при однаковій масі вони відчувають менше захопливе дію очищених газів, які покидають газоочисних установку. І навпаки, частки з меншою щільністю, що здається при однаковій масі краще уловлюються в таких газоочисних установках, як пінні апарати і рукавні фільтри, через більшу ймовірність захоплення частинок водою або фільтрувальної тканиною.
На величину насипний і уявної щільності пилу істотний вплив роблять різні фізико-хімічні процеси (вібрація, коагуляція, спікання, змочування, окислення і т.д.).
Дисперсність (дисперсний склад пилу)
Розмір частинок є основним її параметром.
Дисперсність - ступінь подрібнення речовини. Під дисперсним (зерновим, гранулометрическим) складом розуміють розподіл часток аерозолів за розмірами. Він показує, з частинок якого розміру складається даний аерозоль, і масу або кількість частинок відповідного розміру.
Дисперсність в значній мірі визначає властивості аерозолів. В результаті подрібнення змінюються деякі властивості речовини і купуються нові. Це викликано, в основному, тим, що при диспергування речовини багаторазово збільшується його сумарна поверхню. Наприклад, при подрібненні тіла, що має форму куба і розміри 20 × 10 × 10 мм, і перетворення його в частинки кубічної форми з розміром 1 мкм, сумарна поверхню матеріалу зросте в 10000 разів і стане рівною 6 м 2 (замість 600 мм 2).
В результаті різкого збільшення сумарної поверхні речовини підвищується поверхнева енергія, що тягне за собою збільшення фізичної і хімічної активності. Дуже швидко і інтенсивно протікають реакції окислення цих речовин. Про підвищення фізичної активності говорить, наприклад, той, що подрібнені речовини розчиняються у багато разів швидше, ніж вихідний матеріал.
У зважувати газоподібному середовищі присутня волога, пари кислот, лугів. В результаті їх поглинання властивості частинок відрізняються від властивостей вихідного матеріалу.
Дисперсний склад характеризує аерозоль з різних сторін. Крім фізичних і хімічних властивостей, дисперсний склад визначає в значній мірі характер і умови поширення аерозолів в повітряному середовищі. Мелкодисперсная пил осідає значно повільніше, а особливо дрібнодисперсний пил практично зовсім не осідає. Таким чином, розсіювання пилових частинок в повітрі значною мірою визначається дисперсним складом пилу. Найважливіше питання пиловловлювання - вибір пиловловлюючого обладнання - вирішується головним чином на підставі дисперсного складу пилу.
Дисперсний склад пилу має першорядне значення для розробки і вдосконалення пилоуловлюючих апаратів і систем, а також для здійснення заходів щодо запобігання виділення пилу і її поширенню.
Дисперсний склад аерозолів визначають лабораторними дослідженнями з використанням різних методів.
Є кілька способів вираження розмірів пилових частинок: по діаметру частинки; за розміром в світлі найменших розмірів осередків сита, через які проходять дані частинки; по діаметру кулястих частинок, що мають таку ж масу; по найбільшому лінійному розміру часток неправильної форми; по діаметру умовних кулястих частинок, що володіють при однаковій щільності швидкістю витання, яка дорівнює швидкості витання даної пилових частинок. Частинки промислового пилу мають різну форму (кульки, палички, пластинки, голки, лусочки, волокна і т.д.). Частинки пилу можуть коагулювати і об'єднуватися в агломерати, тому поняття розміру частки умовно. Точно розмір частки може бути виражений діаметром кулястої частинки. Однак частинки такої форми практично не зустрічаються.
Тому для вираження розміру частки користуються поняттями еквівалентний діаметр, седиментаційних діаметр та ін.
Еквівалентний діаметр частки неправильної форми - діаметр кулі, обсяг якого дорівнює обсягу частки, або діаметр кола, площа якого однакова з площею проекції частинки.
Седиментаційних діаметр частинки - діаметр кулі, швидкість осідання і щільність якого відповідно рівні швидкості осідання і щільності частки неправильної форми.
При цьому сама частка може мати довільну форму. Пилові частинки різної форми при одній і тій же масі осідають з різною швидкістю. Чим ближче їх форма до сферичної, тим швидше вони осідають.
Інтервал дисперсності аерозольних часток дуже великий: від 10 7 до 1 см. Нижня межа визначається можливістю тривалого самостійного існування досить малих часток; верхня межа обмежений тим, що великі частки вельми швидко осідають під дією сил тяжіння і в підвішеному стані практично не спостерігаються.
Дисперсний склад пилу представляють у вигляді таблиці або графіка.
У таблиці дається розподіл пилу по фракціям у відсотках від загальної маси. Приклад наведено в таблиці 1.
Таблиця 1 - Дисперсний склад пилу
Результати визначення дисперсного складу можуть бути представлені у вигляді таблиці, в якій наведено відсотки маси або числа частинок, з розмірами менше або більше заданого. Приклад - таблиця 2.
Таблиця 2 - Фракції пилу з частинками менше або більше заданого розміру
Сукупність усіх фракцій аерозолю називають фракційним складом його дисперсної фази, яку можна представляти графічно. Відкладаючи по осі абсцис значення інтервалів, що становлять фракції, а по осі ординат - частки або процентні змісту частинок відповідних фракцій, отримують гістограми - ступінчасті графіки фракційного складу.
Теоретично обгрунтовано, що дисперсність пилу, що утворюється при подрібненні матеріалу протягом досить тривалого часу, підпорядковується логарифмічно нормальному закону розподілу.
Дисперсність аерозолів характеризує також медіанний діаметр.
Медіанного (середнім) діаметром d 50 називають такий розмір частинок, за яким масу аерозолю можна розділити на дві рівні частини: маса частинок дрібніше d 50 становить 50% всієї маси пилу, так само як і маса частинок більше d 50.
3. Пористість шару пилу
Питомою поверхнею S називається відношення поверхні частинок пилу до їх маси чи обсягу. За величиною питомої поверхні можна судити про ступінь дисперсності пилу: чим вона більше, тим вище ступінь дисперсності. У практиці пиловловлювання, а також у виробничій технології така характеристика представляє певні переваги, так як ступінь дисперсності може бути виражена однією величиною - питомою поверхнею.
5. Адгезійні і аутогезіонние властивості частинок (злипання)
Схильність частинок до зчеплення один з одним визначається аутогезіоннимі (когезійний) властивостями і в техніці пилеочісткі отримала назву «злипання».
Взаємодія пилових частинок між собою називається аутогезии. Аутогенне впливом викликається освіту конгломератів пилу.
Взаємодія пилових частинок з поверхнями називається адгезією.
Зазвичай, коли мова йде про взаємодію частинок пилу між собою, явища аутогезии називають злипання. Вона обумовлена силами електричного, молекулярного і капілярного походження.
Стійка робота пиловловлюючого обладнання багато в чому залежить від злипання пилу. Як показник злипання приймають міцність пилового шару на розрив, Па.
За ступенем злипання пилу діляться на чотири групи (див. Табл. 3).
Наявність схоплює пилу в складі забруднювачів вказує на можливість хімічних реакцій між компонентами викидів.
Вважають, що для вологого пилу ступінь її злипання повинна бути збільшена на один рівень. Злипання зростає зі зменшенням розміру частинок.
Таблиця 3 - Групи злипання пилу
Розривна міцність шару пилу, Р, Па