Принципы проектирования газовоздушных фильтров. Механизмы и теория процесса фильтрования.

В основе работы пористых фильтров всех видов лежит процесс фильтрации газа через пористую перегородку, в ходе которого твердые частицы задерживаются, а газ полностью проходит сквозь нее. Процесс фильтрации через пористые перегородки можно рассматривать как сочетание механизмов инерционного столкновения, перехвата и диф­фузии. На эффективность оказывают влияние гра­витационные, тепловые и электрические силы. Мелкие волокна по срав­нению с крупными обеспечивают более высокую эффективность про­цесса, так как они характеризуются более высокими параметрами инер­ционного столкновения и перехвата, а также большей общей площадью поверхности на единицу объема, что создает благоприятные условия для диффузии. При плотной набивке волокон эффективность улавлива­ния повышается за счет благоприятных интерференционных воздейст­вий волокон. Однако очень плотная, набивка приводит к резкому по­вышению газодинамического сопротивления.

Эффективность процесса фильтрации для ч/ц с размерами до 1 мкм в значит степени зависит от их Эл заряда, те наличие разноименных зарядов на ч/цах и волокнах повышает эффект-ть фильтрации и наоборот.

Осаждение в объеме фильтрующего материала или накопление на его поверхности ч/цы служат для вновь поступающих ч/ц составным элементом фильтрующей среды, повышающей степень очистки. Однако по мере накопления частиц газопроницаемость фильтрующего материала уменьшается, поэтому периодически требуется либо регенерация (очистка) материала или его замена.

Фильтрующ перегородки разнообразны по структуре, но в основном относятся к одному изслед типов:

Гибкие пористые перегородки (тканевые материалы из прир, синтетические или минеральные волокна, нетканевые волокнистые материалы: войлок, бумага, картон; ячеистые листы: губчатая резина, пеноуретан);

Полужесткие пористые перегородки, слои волокон, стружка, вязанные сетки, расположенные на опрных устройствах или зажатые м/у ними.

Жесткие пористые перегородки: пористая керамика или пластмасса, спеченые или спрессованные порошки металлов.

Зернистый слой: свободно насыпанные материалы.

В зависимости от назначения и степени очистки фильтры раздел на 3 класса:

1. фильтры тонкой очистки (высокоэффективные или абсолютные). Предназначены для улавливания с очень высокой эффект-ю > 99% мелкодисперсных и очень мелкодисперс ч/ц, газов имеющих низкую концентрацию.

2. Воздушные фильтры, используют сис-мах приточной вентиляции при концентрации пыли < 50 мг/м³.

3. Промышленные фильтры, применяются для очистки промышлен газаов с концентрацией до 60г/м³.

Волокнистые фильтры. Фильтрующий элемент этих фильтров состоит из одного или нескольких слоев, в которых однородно распределены волокна. Это фильтры объемного действия, так как они рассчитаны на улавливание и накапливание частиц преимущественно по всей глубине слоя. Сплошной слой пыли образуется только на поверхности наиболее плотных материалов. Для фильтров используют естественные или специально получаемые волокна толщиной от 0,01 до 100 мкм. Регенерация отработанных фильтров неэффективна или не­возможна. Они предназначены для работы.на длительный срок (0,5—3 года). После этого фильтр заменяют на новый.

Фильтры представляют собой набор цельно-штампованных гофрированных рамок-разделителей из винипластовой пленки, между которыми укладывается фильтрующим материал. Рамки имеют форму клиньев и установлены с чередованием открытых и закрытых сторон в про­тивоположных направлениях.

Зернистые фильтры. Применяются для очистки газов реже, чем волокнистые фильтры. Достоинства зернистых фильтров:

- доступность материала;

- возможность работать при высоких тем­пературах и в условиях агрессивной среды;

- выдерживать боль­шие механические нагрузки и перепады давлений, а также рез­кие изменения температуры.

В насадочных (насыпных) фильт­рах улавливающие элементы (гранулы, куски и т.д.) не связа­ны друг с другом К ним относятся:

- статические (неподвижные) слоевые фильтры;

- динамические (подвижные) слоевые фильтры с гравитационным перемещением сыпучей среды;

- псевдоожиженные слои.

В насыпных фильтрах в качестве насадки использует­ся песок, галька, шлак, дробленые горные породы, древесные опилки, кокс, крошка резины, пластмассы, графит и др. Выбор материала зависит от требуемой термической и химической стойкости, механической прочности и доступности.

По мере накопления пыли в порах насадки эффективность улавливания возрастает. При увеличении сопротивления до предела производят рыхление слоя. После нескольких циклов рыхления насадку промывают или заменяют.

Фильтр с движущимися, слоями зернистого материала:, I — короб для подачи свежего зернистого материала; 2 — питатели; 3 — фильтрующие слои: 4 — затворы; 5 — короб для вывода зернистого материалаМатериал перемещается между сетками или жалюзийными решетками. Регенерацию материала от пыли проводят в отдельном аппарате — путем грохочения или промывки. Если фильтрующая среда состоит из того же материала, что и пыль, то загрязненные гранулы выводят из системы и используют в технологическом процессе.