Distribution of the Dispersed Phase in the Gas Cleaning Equipment with Pulsating Plug

Abstract

The work is devoted to the reduction of the technogenic impact on the environment from the emissions of heat power engineering by using highly efficient equipment for the complex purification of exhaust gases — equipment with a regular pulsating plug (RPP). The aim of the study is the physical and mathematical description of the mechanisms of the process of capturing fine dust in equipment with an on-load tap changer. This goal is achieved by describing the physical picture of the dust collection process in experimental equipment with an on-load tap-changer; mathematical description of the condensation capture of fine dust; descriptions of the process of droplet distribution in the layer of turbulizing packing elements during upward movement of phases. As a result of calculations, an equation was obtained for determining the radius of a particle in the process of condensation of a vapor-gas-liquid system, which allows one to determine the further possibility of trapping particles due to the inertial or turbulent-diffusion mechanism in the device. An equation is obtained for calculating the diameter of liquid droplets formed during the crushing of liquid flows by turbulizing packing elements, which allows us to conclude that the phase contact surface is developed due to the pulsating movement of packing elements. Studies of the equipment with an on-load tapchanger allow us to speak about the possibility of its use for the complex cleaning of dust and gas emissions from heat power enterprises in order to reduce the negative impact on the environment.

Работа посвящена снижению техногенного воздействия на окружающую среду от выбросов теплоэнергетики путем использования высокоэффективного аппарата для комплексной очистки отходящих газов, работающего в режиме развитой турбулентности — аппарата с регулярной пульсационной насадкой (РПН). Аппараты с РПН характеризуются высокой эффективностью улавливания различных по дисперсности твердых частиц, способностью к самоочищению контактных элементов от налипшей пыли, низкой материалоемкостью и высокой надежностью в эксплуатации. Основной целью исследования является физическое и математическое описание механизмов процесса улавливания мелкодисперсной пыли в аппарате с РПН. Поставленная цель достигается посредством описания физической и математической картины процесса пылеулавливания в экспериментальном аппарате с РПН. Наиболее важные результаты работы состоят в математическом описании конденсационного механизма улавливания мелкодисперсной пыли и процесса распределения капель в слое турбулизирующих насадочных элементов при восходящем движении фаз. Рассмотрены процессы укрупнения аэрозольных частиц за счет механизма конденсационного роста, а также турбулентной и броуновской коагуляции. Значимость результатов исследования состоит в том, что: 1) получено уравнение для определения радиуса частицы в процессе конденсации парогазожидкостной системы, которое позволяет определить дальнейшую возможность улавливания частиц за счет инерционного или турбулентно-диффузионного механизма в аппарате; 2) получено уравнение для расчета диаметра капель жидкости, образующихся при дроблении жидкостных потоков табуизирующими элементами насадки, которое позволяет сделать вывод о развитой поверхности контакта фаз, возникающей за счет пульсационного движения элементов насадки. Проведенное исследование позволило установить, что определяющую роль в образовании поверхности контакта фаз играет капельная составляющая. Исследования аппарата с РПН позволяют говорить о возможности его использования для комплексной очистки пылегазовых выбросов предприятий теплоэнергетики с целью снижения негативного влияния на окружающую среду.