ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПЫЛИ

АННОТАЦИЯ

В статье проанализирован дисперсионный состав пыли, выбрасываемой в атмосферу промышленными предприятиями, и определены медианные размеры. В результате теоретических исследований предложена формула для определения удельных контактных поверхностей пыли. В зависимости от количества пыли в газе определены удельные контактные поверхности. Через эти поверхности пыль контактирует с каплями жидкости, распыляемой на рабочую камеру аппарата, и играет важную роль в оценке эффективности очистки. Расход жидкости, подаваемой в аппарат, также определяется в зависимости от удельных поверхностей контакта пыли и эффективности очистки.

ABSTRACT

The article analyzes the dispersion composition of dust emitted into the atmosphere by industrial enterprises and determines the median sizes. As a result of theoretical studies, a formula was proposed for determining the specific contact surfaces of dust. Specific contact surfaces were determined depending on the amount of dust in the gas. Through these surfaces, dust comes into contact with drops of liquid sprayed onto the working chamber of the apparatus, and plays an important role in evaluating the effectiveness of cleaning. The flow rate of the liquid supplied to the apparatus is also determined depending on the specific dust contact surfaces and the cleaning efficiency.

Ключевые слова: порошок, средний размер, фракционный состав, контактная поверхность, монодимер, фракция, площадь поверхности, плотность.

Keywords: powder, average size, fractional composition, contact surface, monodimer, fraction, surface area, density.

Введение

В состав пылевых частиц воздуха и газов, выбрасываемых в атмосферу промышленными предприятиями, входят полидисперсные частицы, т.е. частицы разного размера. Монодимерных порошков, т.е. составов, содержащих частицы одинакового размера, практически не существует [1; 8].

Таким образом, для анализа полидисперсных частиц пыли необходимо иметь информацию об общем количестве пылевых частиц, соотношении частиц разного размера, среднем размере частиц (медианный размер).

Определение дисперсионного состава пыли имеет важное значение при определении эффективности очистки и определении оптимального значения барабанного пылеулавливающего аппарата мокрого способа [2; 10; 11; 9; 5].

Объект исследования

Для определения дисперсионного состава пыли были проанализированы пробы пыли в цехах крупнейших химических и строительных предприятий страны на дисперсионный состав. Отобраны пыли селитры и карбамидных минеральных удобрений ОАО «Ферганаазот» и пыли аммофосного удобрения ОАО «АММОФОС-МАКСАМ», пыли кварцевого песка и доломита ОАО «Кувасойкварц», пыли почвы и цемента ООО «ТУРОН ЭКО СЕМЕНТ ГРУПП».

Полученные результаты

Распределение отобранных пылей по дисперсионному составу и крупности проводили в два этапа: лабораторный анализ с использованием 1-го сита и 2-й микроскопии [3; 4; 6; 7]. По результатам анализов определяли процентное содержание и медианные размеры пылей d_н (табл. 1).

Пыль бывает разной формы, в вычислительной работе мы предполагаем, что она шарообразной формы, и используем значения d_н для определения удельных контактных поверхностей отдельных пылей.

Таблица 1.

Фракционный состав и медианный размер пыли

В результате вышеизложенных экспериментальных исследований были определены медианные диаметры образцов пыли. Следующей задачей было определение удельных контактных поверхностей этих пылевых образцов. В результате теоретических исследований была разработана формула для определения удельных контактных поверхностей пылевых частиц на основе известных закономерностей.

Плотность пылевых газов определяется по следующей формуле:

, кг/м³,                                                        (1)

где ρ_п – плотность пыли, кг/м³;

ρ_г – плотность газа, кг/м³;

γ – количество пыли в газе, кг/м³ [1; 2].

Значение запыленности получено для всех проб пыли в диапазоне γ = 250–400 мг/м³ (шаг интервала – 50 мг/м³). Мы предполагаем, что образцы пыли имеют шарообразную форму, и мы знаем, что объем шарообразной пыли определяется следующим образом:

 м³,                                                                  (2).

где R_П – радиус частицы пыли, м.

Если умножить плотность образцов пыли в формуле (2), то получится вес образца пыли:

 кг.                                                                   (3)

Если разделить вес пыли в объtме 1 м³ на вес одной пыли, получится количество пыли:

 штук.                                                                    (4)

Если умножить площадь поверхности одной пыли на количество образцов пыли, можно найти удельные контактные поверхности. Мы знаем, что площадь поверхности пыли находится по следующей формуле:

 м².                                                                (5)

Умножая формулу (4) на формулу (5), получаем формулу, определяющую удельные контактные поверхности пыли при выполнении необходимых математических операций:

 м².                                                           (6)

Фактическая плотность образцов пыли следующая. Плотность аммиачной селитры ρ = 1720 кг/м³, плотность минерального удобрения карбамида ρ = 1320 кг/м³, плотность минерального удобрения аммофоса ρ = 1800 кг/м³, плотность доломита ρ = 2800 кг/м³, плотность кварцевого песка ρ = 2500 кг/м³, плотность почв r = 1250 кг/м³, плотность цемента r = 3000 кг/м³.

Рассчитаем плотности пылевоздушной смеси. Плотность пылевой смеси аммиачной селитры. Количество пыли в воздухе γ = 250 мг.

Количество пыли в воздухе γ = 300 мг.

Количество пыли в воздухе γ = 350 мг.

Количество пыли в воздухе γ = 400 мг.

Таким образом определялись плотности газовоздушной смеси для отобранных образцов пыли.

По приведенной выше последовательности формул были выполнены расчеты и определены удельные контактные поверхности. Результаты расчетов представлены в табл. 2.

Определяем удельные контактные поверхности пыли аммиачной селитры по медианным размерам.

Определяем объем пыли по формуле (1):

Определяем вес образца пыли по формуле (2):

Определяем количество пыли по формуле (3):

Находим площадь поверхности образца пыли по формуле (4):

Определяем удельные контактные поверхности пылинок по формуле (5):

Удельные контактные поверхности по долям отобранных образцов пыли были определены таким образом и приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Удельные контактные поверхности образцов пыли

Результаты экспериментального исследования обработаны на ЭВМ на базе программы HARTLI-4 и построен график (рис. 1).

1 – пыль аммиачной селитры (d_H = 11,4 мкм); 2 – пыль аммофоса (d_H = 23 мкм); 3 – пыль доломита (d_H = 9,5 мкм); 4 – пыль карбамида (d_H = 5,75 мкм); 5 – пыль цемента (d_H = 7,21 мкм); 6 – пыль кварцевого песка (d_H = 6,8 мкм); 7 – пыль почвы (d_H = 4,5 мкм)

Рисунок 1. График изменения удельной поверхности пылевой частиц а_s в зависимости от количества пыли γ

Полученные уравнения регрессии следующие:

y = 3e+07x³ – 26000x² + 20,833x – 0,0008          R² = 0,978           

y = –0,0004x³ + 3e–07x² + 14,4x + 1e–05            R² = 0,9897         

  y = –1e+07x³ + 14000x² + 16,933x + 0,0006       R² = 0,9785       

y = –1e+08x³ + 96000x² – 1,3333x + 0,0028        R² = 0,9945         

y = 1e+08x³ – 106000x² + 58x – 0,0019               R² = 0,9879         

y = 1000x² + 35,49x + 0,0001                              R² = 0,9956         

y = 110,14x – 0,0009                                           R² = 0,9998         

Вывод

Проанализирован дисперсионный состав пыли, выбрасываемой в атмосферу предприятиями химической промышленности и промышленности строительных материалов, и определены медианные размеры. В результате теоретических исследований предложено уравнение, определяющее удельные контактные поверхности пыли. В зависимости от количества пыли в газе определялись удельные контактные поверхности. Через эти поверхности пыль контактирует с каплями жидкости, распыляемой на рабочую камеру аппарата, и играет важную роль в оценке эффективности очистки. Расход жидкости, подаваемой в аппарат, также определяется в зависимости от удельной поверхности контакта пыли и эффективности очистки.

Список литературы:

1. Бретшнайдер С. Свойства жидкостей и газов. – Л. : Химия, – 1969. – 650 с.
2. Домуладжанов И.Х., Мадаминова Г.И. Вредные вещества после сухой очистки в циклонах и фильтрах // Universum: технические науки. – 2021. – № 6-1 (87). – С. 5–10.
3. Исомидинов А.С. Создание эффективных методов и устройств для очистки газов от пыли химической промышленности : дис. … канд. техн. наук. –Ташкент, 2020. – 136 с.
4. Исомидинов А.С., Тожиев Р.Ж., Каримов И.Т. Роторное устройство для мокрой пылеочистки // Научно-технический журнал ФерПИ. – Фергана, 2018. – № 1. – Б. 195–198.
5. Мадаминова Г.И., Тожиев Р.Ж., Каримов И.Т. Барабанное устройство для мокрой очистки запыленного газа и воздуха // Universum: технические науки. – М. : МЦНО, 2021. – № 5 (86). – Ч. 4. – С. 45–49.
6. Раманков П.Г., Носков А.А. Сборник расчетных диаграмм по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – М. : Химия, 1977. – 456 с.
7. Шамшидинов И. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений. – Ташкент : Экономика и финансы, 2014. – 332 с.
8. Эргащев Н.А. Научно-технические основы использования в промышленности аппарата для мокрого пылеулавливания и газоочистки : дис. ... канд. техн. наук. – Ташкент, 2021. – 116 с.
9. Hydrodynamics of wet dush powder black drum equipment / I. Karimov, R. Tojiyev, G. Madaminova, Q. Ibroximov [et al.] // Научный онлайн-журнал исследований в области устойчивого развития и управления. – 2021. – № 1 (5). – С. 49–56.
10. Studying the Effect of Interior Scrubber Hydraulic Resistance on Cleaning Efficiency / A. Isomidinov, G. Madaminova, D. Qodirov, M. Ahmadaliyeva // International Journal of Innovative Analyses and Emerging Technology. – 2021. – № 1 (5). – P. 87–93.
11. Wet мethod dust remover dlack drum device / I. Karimov, R. Tojiyev, G. Madaminova, Q. Ibroximov [et al.] // Барқарорлик ва Етакчи Тадқиқотлар онлайн илмий журнали. – 2021. – № 1 (5). – Б. 57–63.