УЛАВЛИВАНИЕ ЧАСТИЦ ВОЗДУХА ИЛИ ГАЗОВ

Улавливание частиц воздуха или газов - процесс осаждения частиц на различных поверхностях (твердая стенка, капля жидкости, волокно фильтрующего материала и др.) под действием нескольких эффектов: касания, инерции, гравитационности (седиментации), диффузионности, центробежности и электричества. Помимо них действуют также термофорез, диффузиорез, фотофорез, эффект магнитного поля и др. Роль каждого из аффектов определяется, во-первых, структурой осадительной поверхности (размером, формой, электрическим зарядом и др.); во-вторых, характеристикой улавливаемых частиц (размерами, плотностью, формой, электрическим зарядом и др.); в-третьих, параметрами газового потока (скоростью и вязкостью газов). Каждый эффект характеризуется своим коэффициентом эффективности осаждения.
Эффект касания заключается в том, что частицы, движущиеся по линиям тока газа, вблизи осадительной поверхности на расстоянии меньшем, чем радиус частицы, задевают поверхность и осаждаются на ней. Коэффициент эффективности осаждения касанием мало зависит от скорости потока газа, но в значительной степени определяется режимами течения газового потока и соотношением размеров частиц и осадительной поверхности. Эффект инерции состоит в том, что частицы, обладая определенной массой, при огибании потоком газа поверхности смещаются с линии тока под действием инерции и, приблизившись к поверхности, осаждаются на ней. Коэффициент эффективности инерционного осаждения зависит от размера и плотности частиц, а также скорости газового потока. Гравитационный эффект (седиментация) частиц на осадительной поверхности объясняется их смещением с линий тока под действием силы тяжести во время прохождения их вблизи поверхности. Коэффициент эффективности гравитационного осаждения возрастает с увеличением размера и плотности частиц. Диффузионный эффект осаждения частиц происходит под действием их броуновского движения, в результате которого частицы смещаются с линии тока, сталкиваются с поверхностью при ее обтекании и осаждаются на ней. При этом чем меньше размер частиц и скорость потока, тем больше вероятность их столкновения с поверхностью. Коэффициент диффузии характеризует интенсивность броуновского движения. Коэффициент эффективности диффузионного осаждения обратно пропорционален размерам частиц и скорости газового потока. Центробежный эффект осаждения частиц происходит за счет вращения газового потока, в результате чего частицы приобретают центробежную силу, покидают линии пока и оседают на поверхностях. Коэффициент эффективности центробежного осаждения определяется размером и плотностью частиц, а также скоростью вращения газовой) потока. Электрический эффект осаждения частиц вызван взаимодействием электрически заряженных частиц и осадительной поверхности. Электрическая зарядка частиц может возникнуть при инерции аэрозоля за счет диффузии свободных ионов или при коронном разряде. Значение заряда определяется свойствами и размером частиц, а также механизмом зарядки. Максимальный заряд частиц размером более 0,5 мкм пропорционален квадрату их диаметра, а частиц размером менее 0,2 мкм — их диаметру. Заряд частицы и напряженность электрического поля обусловливают электростатическую силу, действующую на заряженную частицу. Эффективность электрического осаждения увеличивается с ростом электрического заряда частиц и уменьшением скорости потока. Электрический эффект осаждения проявляется в значительной степени при наличии высокозаряженных частиц или осадительных поверхностей.
Улавливание частиц из воздуха или газов осуществляется в специальных устройствах — пылеуловителях. Различают сухие и мокрые пылеуловители, в которых используют механические свойства пыли; электрофильтры, основанные на электрическом эффекте осаждения частиц, и фильтры для фильтрации воздуха.