Обоснование параметров установки электронно-ионной технологии для очистки воздушной среды от избыточного водяного аэрозоля

Проведён теоретический анализ процесса очистки от избыточной влаги в установке электронно-ионной технологии, обоснованы конструктивные параметры.

В электрофильтре возможно выделить избыточную влагу из воздушной смеси, находящуюся в форме конденсационного аэрозоля (тумана). Известно использование коронно-разрядных устройств в качестве электрокоогуляторов и электростатических осадителей тумана различных химических отходов (серная кислота и т.д.) [1]Процесс очистки воздушной смеси от водяного конденсационного аэрозоля имеет свои особенности, обусловленные температурно-влажностными параметрами внутреннего и наружного воздуха, пылевым составом воздуха в животноводческом помещении, а также режимными и конструктивными параметрами электрофильтра.

Рассмотрим процесс фазового перехода (конденсации) в электрофильтре и определим фракционный состав частиц получаемого конденсационного аэрозоля (тумана).

При тех степенях пересыщения, которые получаются при смешивании наружного и рециркуляционного воздуха спонтанная (гомогенная) конденсация практически невозможна. Для того чтобы началась конденсация и образование тумана необходимо наличие в воздухе ядер конденсации. Ядрами конденсации могут выступать пыль, а также ионы, имеющиеся в воздушной смеси [2, 3,4 ]. Вильсоном установлено, что если в обеспыленном воздухе содержатся ионы, то для конденсационного образования водяных капель необходима более низкая степень пересыщения, чем в отсутствии ионов. В этом случае связь между

В отличие от случая, когда капли образованы чистыми жидкостями капли, содержащие заряды, могут существовать, даже если степень пересыщения пара меньше единицы (относительная влажность меньше единицы 100%). При этих условиях размер капли очень мал.

Из анализа графической зависимости, построенной по выражению (1), следует, что npa изменении пересыщения от 1 до 2, которое имеет место в нашем случае, размер водяной капли может быть в пределах 0.7 -10 9 м ≤ d4 ≤ 1-10 9 м и d4 ≥ 3.5 -10 9 м . При размерах капли лежащих в 113 пределах от 1∙10-9 до 3,5∙10-9 м она будет испаряться. Таким образом, существует своего рода "запретная зона", в которой существование капли невозможно и поэтому если не произошло образование в смесителе, до поступления в электрофильтр капель размером d4 ≥ 3.5 ∙10-9м, то все они будут иметь размер, лежащий в пределах от 0.7 ∙10-9 м до 1∙10-9м (рис.1).

Определим фракционный состав частиц тумана размером d4 ≥3.5∙10-9м , для этого рассмотрим процесс фазового перехода (конденсации) избыточной влаги при наличии центров конденсации в виде пылинок.

Особенностью конденсации пара в электрофильтре является наличие развитой турбулентности причиной, которой является электрический ветер. Капли тумана (частицы пыли) в турбулентном потоке увлекаются турбулентными пульсациями и описывают в газе сложные траектории. Однако скорости пульсаций и капли неодинаковы, вследствие чего к поверхности капли дополнительно переносится пар с помощью конвективной диффузии. Таким образом, общий коэффициент диффузии имеет более высокое значение, чем в спокойной среде. Для капель с диаметром меньше (0,01-0,5) мкм это явление несущественно [10].

Определим степень влияния этого явления на скорость конденсации водяного пара. Для этого рассмотрим влияние инерционных сил при пульсирующем движении дисперсных частиц (капель тумана) в турбулентных пульсациях воздушной смеси, вызванной электрическим ветром. Влияние инерционных сил на движение дисперсных частиц оценивается критерием τ/ 5 /:

 

 

Таблица 1 Результаты расчётов времени жизни капель в насыщенной воздушной

среде

Диаметр капель d ,

мкм

Время жизни t , с

01

0,0004

0,5

0,05

1

0,4

10

400

 

 

 

 

Выводы:

Образование конденсационного аэрозоля (тумана) значительно усиливается в межэлектродном пространстве электрофильтра, это обусловлено наличием центров конденсации (аэроионов) и электрического ветра.

Количество выделяемой влаги из воздуха помещения определяется потенциально возможной по I-D диаграмме, а также конструктивными параметрами электрофильтра.

Результаты теоретических исследований показали, что с помощью электрофильтра возможно достичь 15-18% снижения относительной влажности воздуха в помещении.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1.  Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. – М.: ВИИПИ, 1981. -С.43.
  2. Классен Ю.В., Басов A.M. Обоснование оптимальных конструктивных и режимных параметров систем очистки воздуха в режиме внутренней рециркуляции; Сб. научн. трудов ЦелинНИИМЭСХ. - Алма-Ата. 1989. -С.57-67.
  3. Волков Е. К. Аэроионизация в животноводстве и ветеринарии. М.: Колос. 1969. - С.94.
  4. Базуткин В.В. и др. Техника высоких напряжений. -М.: Энергоатомиздат, 1986. - С. 462.
  5. Б а х т а е в IIIA Коронный разряд на микропроводах.- Алма-Ата: Наука, I984. - С.176.
  6. Шулятьев В.Н. Совершенствование инженерно-технических средств обеспечения микроклимата в зимний период на фермах. - Дис….. канд. тех. наук, - Киров, 1987. - -С.241.
  7. Хренов Н.М. Ионизация воздуха повышает удои. Молочное и мясное скотоводство. 1964, № 17. -С.33.
  8. Методические указания по применению искусственной ионизации воздуха в животноводческих помещениях (временные).- М., МСХ СССР, 1969.
  9. Карпис Й.Е., Роцько В.К. Вентиляция, конденционирование воздуха и отопление в животноводческих и птицеводческих зданиях. М.ЦИНИС, 1971. - С.50.
  10. Амелин А.Г. Теоретические основы образования тумана при конденсации пара. - М. Химик, 1972. - С.228.
Год: 2015
Город: Костанай