авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Разработка процесса осаждения дисперсного углерода из аэрозольного потока в слое углеродных гранул

-- [ Страница 2 ] --

Под кажущейся плотностью агрегатов технического углерода понимают пикнометрическую плотность образца технического углерода измеренную в не смачиваемой жидкости (этаноле) с предварительным нанесением на образец полимера. Полимерная плёнка равномерно распределяется по поверхности анализируемого образца, что обеспечивает надёжную изоляцию всех пор на поверхности и, как следствие, уменьшает погрешность анализа образцов дисперсного углерода состоящих из агрегатов неправильной разветвлённой формы3.

Известно4, что в результате комплексного исследования методом просвечивающей электронной микроскопии дисперсного углерода с различными физико-химическими свойствами было установлено, что все первичные агрегаты технического углерода в зависимости от их формы можно классифицировать на четыре группы: сфероидальные, эллипсоидальные, линейные и разветвленные (рис. 3).

  Различные типы форм первичных-8

Рис. 3 – Различные типы форм первичных агрегатов технического углерода

Таблица 1

Сравнительные характеристика объектов исследования

№ п/п Наименование показателя Технический углерод
П 267–Э П 514 П 161 К 354 Т 900
1 Абсорбция дибутил-фталата, см3/100г 170 101 60 100 30
2 Медианный диаметр агрегатов в аэрозоле, мкм 5,0 9,0 8,0 6,6 2,3
3 Кажущаяся плотность5, г/см3 1,36 1,80 1,57 - 1,61
Содержание различных форм 4 агрегатов, %
4 - сфероидальные + эллипсоидальные 4,9 14,4 24,9 79,7
5 - линейные + разветвлённые 95,1 85,6 75,1 20,3

Строки 3 – 5 таблицы 1 заполнены согласно литературным данным.

Исследованиями процесса коагуляции аэрозоля технического углерода в лабораторных условиях была установлена линейная зависимость между константой коагуляции и показателем суммарного содержания линейных и разветвлённых форм первичных агрегатов в техническом углероде, а также зависимость константы коагуляции аэрозоля от структурности технического углерода по абсорбции дибутилфталата. (Рис. 4).

  Зависимость константы процесса-9

Рис. 4 – Зависимость константы процесса коагуляции от физико-химических свойств технического углерода

Первым этапом в исследовании осаждения аэрозольного потока в слое углеродных гранул было установление оптимальных параметров фильтрующего слоя, который обеспечивает высокую эффективность процесса осаждения дисперсного углерода при наименьшем показателе аэродинамического сопротивления. В качестве фильтрующего слоя использовались гранулы технического углерода. Было выбрано три образца фильтрующего слоя, различающегося по показателям гранулометрического состава и насыпной плотности (Таблица 2).

Таблица 2

Характеристика образцов фильтрующего слоя углеродных гранул

№ п/п Наименование образца Насыпная плотность, кг/м3 Гранулометрический состав, мм
1 Образец №1 340 0,7 – 1,5
2 Образец №2 290 0,7 – 1,5
3 Образец №3 400 0,7 – 1,0

Анализом экспериментальных данных по исследованию осаждения аэрозоля технического углерода П267–Э в различных образцах фильтрующего слоя было установлено, что (образец №3) обеспечивает эффективность осаждения аэрозоля 99,7-99,8% при аэродинамическом сопротивлении 0,6-2,0 кПа. Данный углеродный материал использовался в экспериментах по осаждению аэрозольного потока в течение 100 циклов осаждения и регенерации, при этом не было зафиксировано изменение его гранулометрического состава. Это свидетельствует о том, что гранулы фильтрующего слоя не подвержены истиранию.

Исследованиями проникающей способности аэрозольных агрегатов в слой углеродных гранул было установлено, что при осаждении дисперсного углерода П 514 и Т 900 основная часть аэрозольных агрегатов концентрируется на лобовой поверхности гранул, не проникая в объём слоя, и процесс протекает согласно закономерностям осаждения - «с отложением осадка на поверхности слоя»6. При осаждении технического углерода П 514 (рис.5.а), наибольший прирост аэродинамического сопротивления наблюдается в верхнем слое гранул высотой 5 мм. Это свидетельствует о том, что основная часть агрегатов аэрозоля практически не проникает в объём фильтрующей среды. На графике изменения концентрации аэрозоля на выходе из фильтра (рис.5.б) основной проскок наблюдается в первые минуты процесса осаждения, когда на лобовой поверхности фильтрующего материала ещё не успел сформироваться слой осаждённой пыли. После его образования, концентрация на выходе уменьшалась и оставалась постоянной.

Для дисперсного углерода П 267–Э, П 161 и К 354 характерно осаждение «с постепенным закупориванием пор», процесс протекает непосредственно в объёме слоя гранул. Агрегаты углеродных частиц проникают в глубину слоя, постепенно осаждаясь в поровых каналах. На графиках изменения аэродинамического сопротивления для дисперсного углерода П 267–Э (рис.6.а) зафиксировано проникновение агрегатов аэрозоля в слой углеродных гранул на глубину 170 мм по ходу потока, а на 7 минуте процесса осаждения аэрозоля наблюдается резкий скачок значения выходной концентрации углеродных частиц (рис. 6.б), свидетельствующий об их прохождении через слой гранул.

Различия в процессах осаждения аэрозоля дисперсного углерода в слое углеродных гранул можно объяснить физическими характеристиками аэрозольных агрегатов. Дисперсный углерод П 514 имеет крупные аэрозольные агрегаты с высокими значениям кажущейся плотности. Для данного образца характерно полное закупоривание поровых каналов слоя гранул в первые секунды процесса осаждения, что и предотвращает проникновение аэрозольных агрегатов в объём фильтрующей среды. Аэрозольные агрегаты дисперсного углерода П 161 и П 267–Э характеризуются малыми размерами и низкими значениями кажущейся плотности. При осаждении данных образцов происходит частичное закупоривание поровых каналов и активное проникновение аэрозольных агрегатов в объём фильтрующей среды.

Максимальной глубиной проникновения аэрозольных агрегатов в слой углеродных гранул характеризуется технический углерод П 267–Э. Для этого образца она составляет 170 мм, поэтому для осуществления эффективного процесса осаждения технического углерода высота фильтрующего слоя должна составлять не менее 170 мм.

Рис. 5 – а) Зависимость аэродинамического сопротивления по высоте слоя от времени осаждения аэрозоля

технического углерода П 514 (1 – 5 мм, 2 – 70 мм, 3 – 100 мм);

б) Зависимость концентрации аэрозольных частиц на выходе из слоя от времени осаждения аэрозоля технического углерода П 514

.

Рис. 6 – а) Зависимость аэродинамического сопротивления по высоте слоя от времени осаждения аэрозоля

технического углерода П 267–Э (1 - 5 мм, 2 - 70 мм, 3 - 130 мм, 4 - 170 мм);

б) Зависимость концентрации аэрозольных частиц на выходе из слоя от времени осаждения аэрозоля технического углерода П 267–Э

В процессе осаждения аэрозоля в слое углеродных гранул на его лобовой поверхности формируется пористый плотный слой, состоящий из агрегатов дисперсного углерода. Образование данного слоя имеет огромное значение, именно с его помощью удаётся повысить эффективность осаждения в первые минуты процесса. Во время регенерации сформированный слой разрушается, при этом установлено, что с увеличением скорости осаждения аэрозоля от 0,2 м/с до 0,8 м/с на поверхности фильтрующей среды формируется слой из осаждённых аэрозольных агрегатов со значительно более крупными размерами, чем в исходном аэрозольном потоке. Анализ результатов эксперимента показал, что с ростом скорости осаждения аэрозоля от 0,2 м/с до 0,8 м/с медианные размеры агрегатов углеродных частиц при разрушении сформированного слоя увеличиваются от 20 мкм до 70 мкм (рис. 7).

Рис. 7 – Зависимость медианного размера агрегата частиц дисперсного углерода П 267–Э от скорости осаждения аэрозоля

Анализом экспериментальных данных по исследованию осаждения аэрозоля технического углерода П 267–Э при скорости осаждения от 0,2 до 0,7 м/с установлено, что процесс эффективен при скорости осаждения 0,2-0,4 м/с в течение 360 с (Таблица 3).

Таблица 3

Результаты исследований процесса осаждения технического углерода

П 267–Э в слое углеродных гранул

№ п/п Скорость осаждения, м/с Время осаждения, с Сопротив-ление слоя, кПа Концен-трация на входе в слой, г/м3 Концен-трация на выходе из слоя, мг/м3 Эффек-тивность осаждения, %
1 0,2 360 0,7-2,0 8,0 47,0 99,4
2 0,3 360 0,8-2,3 7,91 20,0 99,7
3 0,4 360 1,0-2,3 5,58 22,0 99,6
4 0,5 180 1,5-2,5 7,09 189,0 97,3
5 0,7 180 1,8-2,6 7,36 269,0 96,3

В задачи экспериментальных исследований процесса осаждения аэрозоля дисперсного углерода в слое углеродных гранул входило также установление оптимальных условий обеспечения полноты восстановления фильтрующих свойств слоя при регенерации (Таблица 4).

Эффективность процесса осаждения технического углерода с различными физико-химическими свойствами в слое углеродных гранул при скорости осаждения 0,2-0,4 м/с, составляет от 99,1 % до 99,8% (Таблица 5), а медианный размер агрегатов аэрозоля на выходе из слоя составляет 0,8 мкм (Рис.8).

Таблица 4

Эффективность регенерации слоя гранул

№ п/п Скорость регене-рации, м/с Время регене-рации, с Сопро-тивление чистого слоя, кПа Сопро-тивление перед регене-рацией, кПа Сопро-тивление после регене-рации, кПа Эффек- тивность регене-рации, %
1 0,4 25 0,58 1,31 0,67 87,7
2 0,5 15 1,69 2,26 1,75 89,4
3 0,5 25 0,72 1,45 0,76 94,5

Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что процесс осаждения дисперсного углерода, различного по физико-химическим свойствам, в слое углеродных гранул с гранулометрическим составом 0,7-1,0 мм и высотой не менее 170 мм, эффективен при следующих параметрах процесса:

- скорости осаждения 0,2-0,4 м/с;

- времени осаждения до 360 секунд;

- аэродинамическом сопротивлении слоя не более 2,5 кПа.

Регенерация фильтрующего слоя, осуществляемая псевдоожижением в течении 25 секунд со скоростью газового потока 0,5 м/с, обеспечивает восстановление фильтрующих свойств слоя углеродных гранул.

Таблица 5

Результаты исследования осаждения аэрозольного потока в слое гранул в лабораторных условиях

№ п/п Наименование показателя Технический углерод
П 267–Э П 514 П 161 К 354 Т 900
1 Пылеёмкость слоя, г/м3 1900 3360 9800 6833 9500
2 Концентрация частиц на выходе из слоя, мг/м3 38 30 55 17 25
3 Эффективность осаждения, % 99,1 99,1 99,5 99,8 99,8
Проникающая способность
4 Глубина проникновения агрегатов в слой гранул, мм 170 5-10 100 100 5-10
5 Средняя скорость фронта 104, м/с 2,2 - 1,1 1,3 -


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.