Вземане на проби от прах от газов поток
ПРАХ И НЕГОВИТЕ СВОЙСТВА
2.1. Понятия за прах и други видове аерозоли. Класификация на праха. 1
2.2. Основните свойства на праха и тяхното определение. 3
2.2.1. Вземане на проби от прах от газов поток. 3
2.2.2. Разпръскване на прах. 4
2.2.3. Плътност на праховите частици. 9
2.2.4. Специфична повърхност. 9
2.2.6. Течливост на праха. 10
2.2.7. Хигроскопичност на прах. 11
2.2.8. Намокряне на прах. 12
2.2.9. Абразивен прах. 12
2.2.10. Електрически свойства на праха. 12
2.2.11. Запалимост и експлозивност на праха. 14
2.3. Коагулация на прах. 17
2.4. Определяне съдържанието на прах във въздуха. 20
2.4.1. Единици. 20
2.4.2. Определяне на масовото съдържание на прах във въздуха. 20
Концепциите за прах и други видове аерозоли. Класификация на праха
Аерозолът е дисперсна система, в която дисперсната среда е газ, по-специално въздух, а дисперсната фаза е твърди или течни частици. Най-малките (фини) аерозолни частици са близки по размер до големите молекули, а за най-големите най-големият размер се определя от способността им да останат в суспензия за повече или по-малко дълго време. Обикновено става дума за частици с размер до 100-200 микрона, а според някои представи до 500 микрона.
Има диспергиращи и кондензационни аерозоли. Дисперсионните аерозоли се образуват при смилането (диспергирането) на твърди и течни вещества. Кондензационните аерозоли се образуват при кондензацията на наситени пари, както и в резултат на газови реакции.
Диспергираните частици обикновено са много по-груби от кондензационните частици, имат по-голяма полидисперсност,са с неправилна форма. Кондензационните аерозоли често имат правилна сферична или кристална форма, а при коагулация, сливане, те отново придобиват сферична форма.
Аерозолите включват прах, мъгла и дим.
Праховете са диспергирани аерозоли с твърди частици, независимо от дисперсността. Прахът обикновено се нарича и колекция от утаени частици (гел или аерогел).
Мъглата се разбира като газообразна среда с течни частици, както кондензация, така и дисперсия, независимо от тяхната дисперсия.
Димовете се наричат кондензационни аерозоли с твърда дисперсна фаза или включващи твърди и течни частици.
В практиката често се срещат аерозоли, които включват частици както от дисперсионен, така и от кондензационен произход, обикновено с ултрамикроскопски размер.
Често е трудно да се направи ясна граница между различните видове аерозоли. Това се обяснява с факта, че аерозолните системи се състоят от частици с различен произход. Освен това има непрекъснато взаимодействие на тези частици, отлагане на малки частици върху по-големи и т.н. Аерозолната система не е в непроменено състояние. В резултат на взаимодействието на частиците се получава тяхното уголемяване, разрушаване на конгломерати, отлагане на частици и др.
Аерозолите обикновено са полидисперсни, т.е. съдържат частици с различни размери. По изключение се срещат монодисперсни частици. Произвеждат се в известни количества под формата на прах за калибриране на уреди за измерване на прах.
В техниката и в ежедневието човек непрекъснато трябва да работи с вещества, които са в натрошено състояние. Много технологични процеси са насочени към привеждането им в такова състояние, например смилане на зърно за получаване на брашно.
Основно внимание се обръща на вниманието на праха, тъй като в повечето случаи въздухът трябва да бъде почистен от този тип аерозол. Повечето почистващи системи са проектирани да улавят прах. Разглеждат се и други видове аерозоли.
Прахът може да се класифицира по няколко критерия, включително по произход, т.е. по материал! от който се образува.
В зависимост от произхода се разграничават прах от естествен произход и промишлен прах. Първият се образува в резултат на процеси, които не са пряко свързани с производствения процес, въпреки че в много случаи има връзка между този тип прахообразуване и икономическата дейност на човека.
Прахът от естествен произход включва прах, образуван в резултат на ерозия на почвата (този процес, разбира се, се влияе от човешката дейност), както и прах, възникващ от изветрянето на скалите, прах от космически произход и др. Органичните прахови частици също са от естествен произход - цветен прашец, растителни спори. Прахът, образуван в резултат на ерозия на почвата, изветряне на скали и др., Прахът, който се получава при изветряне на строителни конструкции, пътища и други конструкции, е близък по състав.
Човек трябва да се справя с прах от естествен произход, главно при решаване на проблемите с почистването на подавания въздух, преди да влезе във вентилираните помещения. Промишлен прах се генерира по време на производствения процес. Почти всеки вид производство, всеки материал или вид суровина е придружен от определен вид прах.
Много технологични процеси са насочени към получаване на различни материали, състоящи се от малки частици, например цимент, строителен гипс, брашно и др. Съвкупността от тези частици правилно се нарича прахообразен материал.Съответният прах (например цимент, брашно и др.) обикновено се нарича най-малките частици от тези материали, носени от въздушни течения.
Повечето видове прах възникват в резултат на процеси, свързани с обработката на материали (рязане, смилане и др.), тяхното сортиране и транспортиране (товарене, разтоварване и др.).
В зависимост от материала, от който се образува прахът, той може да бъде органичен и неорганичен.
От своя страна органичният прах може да бъде от растителен (дърво, памук, брашно, тютюн, чай и др.) И животински (вълнен, костен и др.) произход.
Неорганичният прах се разделя на минерален (кварц, цимент и др.) и метал (стомана, чугун, мед, алуминий и др.).
Значителна част от индустриалния прах е със смесен произход, т.е. състои се от неорганични и органични частици или, като е органичен, включва частици от минерален и метален прах. Например зърненият прах, освен частиците, образувани по време на смилането на зърното, съдържа и минерални частици, попаднали в масата на зърното по време на обработката и прибирането на реколтата. Прахът, отделян при шлифоването на метални изделия, освен метални частици, съдържа минерални частици, образувани при взаимодействието на обработвания метал и инструментите за неговата обработка (абразивно колело и др.). Това трябва да се има предвид при избора на методи за почистване и оборудване за събиране на прах.
Основни свойства на праха и тяхното определение
Вземане на проби от прах от газовия поток
Използват се два метода за вземане на проби от прах от въздуховоди: външно филтриране, което използва затворен алонж с филтър, разположен извън въздуховода, и вътрешно филтриране, когато се използва отворен алонж с филтърразположен директно в канала (фиг. 2.1. a, b).
При външна филтрация във въздуховода се вкарва тръба за събиране на прах с накрайник. Използват се тръби за вземане на проби от прах от различни системи, включително универсална тръба за вземане на проби от прах (фиг. 2.2.).
Тръбите са оборудвани с подвижни накрайници с различни размери:
накрайник № 12345 6 7 8 9 10 15 20
диаметър, mm 4,6 6,5 8 9,2 10,3 11,3 12,2 13 13,8 14,5 17,8 20,6
Обикновено се използват по-големи накрайници за вземане на проби от прах за дисперсен анализ, тъй като в този случай са необходими големи количества прах.
Ориз. 2.1. Вземане на проби от прах от въздуховоди:
О. Вземане на проби от прах по метода на външно филтриране: 1 — въздуховод; 2 - подвижен връх; 3 - тръба за събиране на прах; 4 - уплътнителна втулка; 5 - затворен алонж; 6 - ротаметър; 7 - тръба към стимулатора на потока
b. Вземане на проби по метода на вътрешната филтрация: 1 - отворен алонж; 2 - метална тръба; 3 - ротаметър; 4 - стимулатор на потока
Вземането на проби от въздуховодите трябва да се извършва в съответствие с изокинетичния принцип, което означава, че скоростта на въздуха на входа на прахоуловителя трябва да бъде равна на скоростта на въздуха в канала. Вземането на проби над изокинетичната скорост води до подценяване
Ориз. 2.2. Универсална всмукателна тръба:
a - тръба със сменяемо коляно за външна филтрация; b - филтърен елемент за вътрешна филтрация; c - сменяем връх; 1 - гнездо за върха; 2 - колело; 3 - завинтени връзки; 4 - тръба; 5 - корпус; 6 - нагревател; 7 - уплътнение; 8 - корпус на филтърния елемент; 9 - филтърна опаковка; Ю - ръкав
концентрацията на прах, а изборът при намалена скорост води до нейното надценяване. Грешка принарушението на изокинетичността се увеличава с размера на праховите частици. При вземане на проби от прах с частици под 5 µm не се изисква стриктно спазване на изокинетиката.
Разпръскване на прах
Дисперсия - степента на смилане на веществото. Под диспергирания (зърнен, гранулометричен) състав разбирайте разпределението на праховите частици по размер. Той показва размера на частиците на даден прах и масата или броя на частиците със съответния размер.
Дисперсията до голяма степен определя свойствата на праха. В резултат на смилането някои свойства на веществото се променят и се придобиват нови. Това се дължи главно на факта, че когато дадено вещество се разпръсне, общата му повърхност се увеличава многократно. Например, при смилане на кубично тяло с размери 20x10x10 mm и превръщането му в частици с кубична форма с размер 1 микрон, общата повърхност на материала ще се увеличи 10 000 пъти и ще стане равна на 6 m 2 (вместо 600 mm2).
В резултат на рязко увеличаване на общата повърхност на веществото се увеличава повърхностната енергия, което води до увеличаване на физическата и химическата активност. Окислителните реакции на тези вещества протичат много бързо и интензивно. Увеличаването на физическата активност се показва например от факта, че натрошените вещества се разтварят многократно по-бързо от изходния материал.
В претеглящата се газова среда има влага, изпарения на киселини, основи. В резултат на тяхното усвояване свойствата на частиците се различават от тези на изходния материал.
Дисперсният състав характеризира праха от различни страни. В допълнение към физичните и химичните свойства, дисперсният състав до голяма степен определя характера и условията на разпространение на праха във въздуха. Финият прах се отлага много по-бавно и особенофин прах практически не се отлага. По този начин дисперсията на праховите частици във въздуха до голяма степен се определя от дисперсния състав на праха. Най-важният въпрос за прахоулавяне - изборът на прахоулавяне - се решава главно въз основа на дисперсния състав на праха.
Вземането на проби се извършва в прави участъци с постоянен поток, достатъчно отдалечени от фитингите. Дължината на секцията трябва да бъде 8 - 10 диаметъра. Желателно е селекцията да се извърши във вертикални секции. Предпочитат се кръгли канали. Скоростта в участъка, където се взема пробата, трябва да бъде най-малко 4 m/s. Тъй като скоростта е неравномерна в секцията, щифтовете трябва да се вземат в различни части на секцията, като се разделят на равни зони (фиг. 2.3.). При правоъгълно сечение страните на правоъгълниците, на които е разделено сечението, трябва да бъдат 150-200 mm. На канала се изрязват отвори и се заваряват фитинги, които се затварят с капак. Кръглите въздуховоди се разделят на множество концентрични пръстени с равни площи и също се заваряват фитинги.
Ориз. 2.3. Разбивка на площта на напречното сечение на канала на равни площи:
o - с правоъгълно сечение; b - с кръгло сечение
Дисперсният състав на праха е от първостепенно значение за разработването и усъвършенстването на прахоуловителни апарати и системи, както и за прилагането на мерки за предотвратяване на отделянето на прах и неговото разпространение.
Дисперсният състав се определя чрез лабораторни изследвания на праха по различни методи.
Необходимо е да се изрази размерът на праховата частица по такъв начин, че да е най-характерен. Праховите частици обикновено имат неправилна форма.
Има няколко начина за изразяване на размера на праховите частици: чрез диаметърчастици 8; по размер в светлината на най-малкия размер на ситовите клетки, през които тези частици преминават; по диаметъра на сферичните частици с еднаква маса; по най-големия линеен размер на частиците с неправилна форма; според Диаметъра на условни сферични частици, които при една H4CS плътност имат скорост на реене, равна на скоростта на реене на дадената прахова частица. Точно размерът на частиците може да бъде изразен чрез диаметъра на сферичната частица. Въпреки това, частици с тази форма почти никога не се намират. Следователно, за да се изрази размерът на частиците, се използват понятията еквивалентен диаметър, седиментационен диаметър и др.
Еквивалентният диаметър на частица с неправилна форма е 8, — Диаметърът на сфера, чийто обем е равен на обема на частицата, или диаметърът на кръг, чиято площ е същата като площта на проекцията на частицата.
Диаметърът на седиментационните частици 8 е диаметърът на топката, чиято скорост на утаяване и плътност са съответно равни на скоростта на утаяване и плътността на частица с неправилна форма.
Интервалът на дисперсия на аерозолните частици е много голям: от 10
7 до KG1 см. Долната граница се определя от възможността за дългосрочно независимо съществуване на много малки частици; горната граница е ограничена от факта, че големите частици се утаяват много бързо под действието на гравитацията и практически не се наблюдават в суспендирано състояние.