Разработка и исследование нового способа газоочистки от частиц размером менее 2,5 мкм

Abstract

Актуальность исследования обусловлена отсутствием эффективных методов и средств борьбы с загрязнением атмосферы субмикронными частицами размером менее 2,5 мкм. Применяемое для этих целей ультразвуковое воздействие не позволяет обеспечить степень укрупнения дисперсных частиц, достаточную для их осаждения или улавливания существующим газоочистным оборудованием. Как показывают экспериментальные исследования, даже при максимальном уровне звукового давления (при превышении которого инициируется обратный процесс - диспергирование капель или разрушении агломератов частиц) эффективность ультразвуковой коагуляции оказывается недостаточной, особенно при малой счетной концентрации частиц. Это обуславливает необходимость выявление новых физических эффектов и разработки новых способов воздействия, повышающих эффективность коагуляции тонкодисперсных частиц. Цель: разработка способа для повышения эффективности ультразвуковой коагуляции частиц размером менее 2,5 мкм за счет формирования вихревых акустических течений в тонком воздушном промежутке между излучателем и отражателем и создание устройства для его практической реализации. Результаты. Предложен новый способ и устройство для очистки газов от дисперсных частиц размером менее 2,5 мкм за счет увеличения времени ультразвукового воздействия на каждую частичку и создания зон локального увеличения концентрации субмикронных частиц. Это обеспечивается за счет формирования вихревых потоков между излучающей (в виде изгибно-колеблющегося диска) и отражающей поверхностями. Локальная зона повышенной концентрации частиц формируется в периферийной области вихря за счет дрейфа частиц под действием центробежных сил из центральной области вихря к его периферии. Предложенный способ обеспечивает повышение эффективности с 13 до 50 %, в зависимости от исходной концентрации дисперсных частиц.

The relevance of the research is caused by the lack of effective methods and means of combating atmospheric pollution with particles less than 2,5 microns in size. The ultrasonic effect used for these purposes does not allow ensuring the degree of coarsening of dispersed particles sufficient for their sedimentation or capture by the existing gas cleaning equipment. Experimental studies show that even at the maximum sound pressure level (above which the reverse process - the dispersion of drops or the destruction of particle agglomerates - is initiated), the efficiency of ultrasonic coagulation is insufficient, especially at a low counting concentration of particles. This necessitates the identification of new physical effects and the development of new methods of ultrasonic exposure, providing an increase in the efficiency of coagulation of fine particles. The main aim: development of a method for increasing the efficiency of ultrasonic coagulation of particles less than 2,5 microns in size due to emerging vortex acoustic flows in a thin air gap between the emitter and the reflector and a device for its implementation. Results. The authors have proposed a new method and device for cleaning gases from dispersed particles less than 2,5 microns in size by increasing the time of ultrasonic action on each particle and creating zones of local increase in the concentration of fine and submicron particles. This is provided by the formation of vortex flows between the emitting (in the form of a flexural-vibrating disk) and the reflecting surfaces. A local zone of increased concentration of particles is formed in the peripheral region of the vortex, due to the drift of particles under the action of centrifugal particles from the central region of the vortex to its periphery. The proposed method provides the increase in efficiency from 13 to 50 %, depending on the initial concentration of dispersed particles.