close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

818.Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине «Охрана атмосферного воздуха» для студентов направления 280200

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО
УФИМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА
Кафедра «Охрана окружающей среды и
рациональное использование природных ресурсов»
Методические указания к лабораторным занятиям
по дисциплине «ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА»
для студентов направления 280200.62 Защита окружающей среды
Уфа - 2010
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Составитель: Маннанова Г.В.
УДК 628.474.76
М 54
Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине
«Охрана атмосферного воздуха» для студентов направления 280200.62 Защита
окружающей среды / Сост.: Г.В. Маннанова. – Уфа: Уфимская
государственная академия экономики и сервиса, 2010. – 30 с.
Методические указания включают в себя 4 лабораторные работы,
которые знакомят с очисткой промышленных отходящих газов методами
гравитационного осаждения, фильтрации, адсорбции и абсорбции. Каждая
лабораторная работа представлена отдельной модельной установкой для
ознакомления с методами гравитационного осаждения, фильтрацией,
адсорбцией и абсорбцией, а также методы определения концентрации пыли,
ацетона и др.
Библ. 14 назв. Рис. 5. Табл. 2.
Рецензент: доцент кафедры «Охрана окружающей среды и рациональное
использование природных ресурсов» Маликова Т.Ш.
© Маннанова Г.В., 2010
© Уфимская государственная академия
экономики и сервиса, 2010
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
1. Лабораторная работа № 1
Исследование эффективности работы пылеулавливающей системы
2. Лабораторная работа № 2
Исследование эффективности очистки запыленного воздуха
в рукавных фильтрах
3. Лабораторная работа № 3
Сорбционная очистка отходящих газов от паров
органических растворителей
4. Лабораторная работа № 4
Очистка газов абсорбционным методом
5. Список литературы
3
4
10
18
23
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Изучение эффективности работы пылеулавливающей системы
Цель работы: Изучение работы модельной пылеочистной установки и
определение эффективности ее работы с пылью различной природы.
Теоретическая часть
Среди комплекса противопылевых мероприятий очистке воздуха с
применением эффективной очистки запыленного воздуха принадлежит
важнейшая роль. Очистка воздуха – это использование оборудования,
соответствующего свойствам улавливаемой пыли, обладающего высокой
эффективностью очистки, применение многоступенчатой очистки, нормальная
эксплуатация пылеулавливающего оборудования и др. Обеспыливание воздуха
выполняет не только санитарно-гигиеническую и технологическую, но и
экономическую функцию, помогая вернуть в производство или использовать
для других полезных целей значительное количество сырья и материалов,
находящихся в распыленном состоянии. Системы пылеулавливания играют
большую роль в повышении производительности труда, улучшении качества
продукции.
Следует иметь в виду, что при современном уровне техники
пылеулавливания практически всегда можно подобрать оптимальную схему
очистки и пылеулавливающее оборудование для очистки воздуха от данной
пыли с соответствующими свойствами и начальной концентрацией,
обеспечивающие очистку до допустимого значения остаточной запыленности.
Нормативные документы
При разработке устройств для очистки воздуха от пыли
руководствуются нормативными документами; основные из них: ГОСТ
12.1.005-88 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей
зоны; Строительные нормы и правила. Отопление, вентиляция и
кондиционирование (СНиП 41-01-2003); Гигиенические требования к
микроклимату производственных помещений. Санитарные правила и нормы
СанПиН 2.2.4.548-96; ГОСТ 12.2.043-80 Оборудование пылеулавливающее.
Классификация.
Рекомендуется также использовать «Руководство по проектированию
очистки воздуха от пыли в системах приточной вентиляции и
кондиционирования»; «Рекомендации по проектированию очистки воздуха от
пыли в системах вытяжной вентиляции». Эти материалы разработаны ЦНИИ
промзданий (г. Москва).
Кроме того, следует использовать руководства и рекомендации отраслевых
научно-исследовательских и проектно-конструкторских институтов.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Разработка устройств для очистки выбросов
Воздух, удаляемый вентиляционными системами, перед выбросом в
атмосферу должен очищаться с максимально возможной по техникоэкономическим соображениям полнотой.
Эффективность очистки воздуха от пыли определяется исходя из
допустимого остаточного содержания пыли в воздухе после очистки, а также
из технико-экономических соображений.
Воздух, выбрасываемый в атмосферу из систем местных отсосов и
общеобменной вентиляции производственных помещений, содержащий
загрязненные вещества (пылегазовоздушная смесь), следует, как правило,
очищать.
Эффективность очистки должна быть такой, чтобы концентрация
вредных веществ в атмосфере от вентиляционных выбросов, после
рассеивания с учетом фоновых концентраций от других выбросов, не
превышала:
- предельно допустимых максимальных разовых концентраций вредных
веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов (ПДКнм), установленных
Минздравом, или 0,8 ПДКнм в зонах санитарно-защитной охраны курортов,
крупных санаториев, домов отдыха и в зонах отдыха городов или меньших
величин, установленных для данного объекга; для вредных веществ с
неустановленными Минздравом максимально разовыми концентрациями в
качестве ПДКнм следует принимать среднесуточные предельно допустимые
концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест;
- 0,3 предельно допустимых концентраций вредных веществ для рабочей
зоны производственных помещений (ПДК рабочей зоны) в воздухе,
поступающем в помещения производственных и административно-бытовых
зданий.
При проектировании пылеулавливающих устройств следует учитывать
возрастающие требования к сохранению важнейшего элемента окружающей
среды – воздушного бассейна, от которого в первую очередь зависит само
существование человека.
Основные устройства для сухой механической очистки газов
Пылеулавливающее оборудование при всем его многообразии может
быть классифицировано по ряду признаков: по назначению, по основному
способу действия, по эффективности, по конструктивным особенностям.
Пылеосадительные камеры. При гравитационном осаждении
взвешенных частиц из газовой фазы используется способность частиц оседать
под действием силы тяжести в ламинарном потоке газа.
Пылеосадительные камеры – простейшие и наименее эффективные
устройства. Их применение целесообразно лишь в качестве предварительной
ступени очистки. Эффективны они лишь в том случае, если размеры частиц в
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
газе составляют не менее 50 мкм. Газовый поток в пылеосадительных камерах
движется в горизонтальном направлении. Пылеосадительная камера
представляет собой длинный бункер с установленными на входе диффузором
и
газораспределительной
решеткой.
Технические
характеристики
пылеосадительных камер: скорость газа 0,2–1,5 м/с; потери давления
АР = 50-150 Па; диаметр частиц 50 мкм; эффективность улавливания 40–50 %.
Расчет сводится к определению к определению площади осаждения дна
камеры LВ или суммарной поверхности полок.
Газ очищ.
Рис. 1. Схема пылеосадительной камеры
Инерционные пылеуловители. При инерционном пылеулавливании
наряду с действием силы тяжести используются также силы инерции,
возникающие при резком изменении скорости или направлении движения
газового потока
При
Примерами
устройств для сухой механической очистки газов с
использованием гравитационных, инерционных и центробежных сил являются
При
пылеосадительные
камеры, жалюзийные пылеуловители, циклоны (одинарные
и батарейные) и другие типы аппаратов.
При
Наибольшее
распространение при реализации методов сухого
пылеулавливания получили циклоны различных типов, действие которых
основано При
на использовании центробежных сил, возникающих при вращении
газового потока.
Основные достоинства методов: простота конструкции, относительная
Рис.2.1.
Схема
пылеосадительной
камеры
компактность,
низкая
себестоимость
очистки
газа.
Выбор пылеосадительных устройств определяется с учетом целого ряда
факторов, среди которых определяющими являются санитарные требования к
степени очистки, технологические параметры выбросов, физико-химические
свойства удаляемой из отходящих газов пыли, а также стоимостные
показатели процесса очистки.
К основным характеристикам пылеулавливающего оборудования
относятся эффективность (степень) очистки воздуха от пыли, которую также
иногда называют коэффициентом полезного действия аппарата, хотя это не
отражает ее физический смысл; гидравлическое сопротивление, расход
электрической энергии, стоимость очистки.
Эффективность очистки – важнейшая характеристика аппарата. На нее
ориентируются при выборе пылеулавливающего оборудования в соответствии
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
с допустимым остаточным содержанием пыли в очищаемом воздухе.
Эффективность (степень) очистки воздуха от пыли – это отношение
массы пыли, уловленной в аппарате Gу, к массе поступившей в него Gвх.
Выражается в процентах, иногда в долях единицы.

Gy
Gв х
100%
Эффективность очистки можно определить также, зная концентрации
пыли в воздухе до и после аппарата (соответственно мг/м3). Если не
происходит подсоса воздуха в аппарате, эффективность очистки определяют
по формуле:

С нач  С кон
С нач
где, Снач. и Скон. – начальная и конечная концентрация пыли
(концентрация пыли на входе в аппарат и выходе из него).
При последовательной установке нескольких аппаратов (каскадная или
многоступенчатая очистка), применяемой для более полного обеспыливания
воздуха, суммарная эффективность очистки определяется по формуле:
  1  1   1 1   2 ...1   n   100 %
где, ε1, ε2, … и εn – эффективность очистки каждого из аппаратов,
входящих в каскад (в долях единицы).
Для полной характеристики аппарата нужно знать его фракционную
эффективность. Она показывает долю уловленной пыли по каждой фракции.
Это позволяет выбрать пылеулавливающее оборудование в соответствии с
фракционным составом пыли. Фракционная эффективность очистки
выражается отношением:
 фп 
gn
Gn
gn – количество уловленной пыли фракции;
Gn – количество поступившей в аппарат пыли фракции.
Общую эффективность аппарата определяют по
эффективности следующим образом:

фракционной
G1 ф1  G2 ф2  ...  Gn  фт
G1  G2  ...Gn
Гидравлическое сопротивление имеет важное значение, так как от его
величины зависит требуемое давление вентилятора, а следовательно и расход
электроэнергии. Гидравлическое сопротивление аппарата определяют по
формуле:
H = Avn
где, v – cкорость движения воздуха через аппарат, м/с;
А и n – коэффициенты, определяемые экспериментальным путем и
зависящие от конструкции аппарата.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Экспериментальная часть
В лабораторной работе изучается работа пылеулавливающей системы
для очистки запыленного воздуха на модельной установке, включающей
камеру – имитатор рабочей зоны, пылеосадительное устройство и систему
аспирации воздуха. Принципиальная схема пылеулавливающей системы
представлена на рисунке 2.
Изучение работы системы пылеулавливания с пылеосадительным
устройством проводится в следующем порядке:
1. Подготовка камеры – имитатора рабочей зоны (в дальнейшем
камеры).
Взвешиваем образец пыли (может исследоваться пыль различного
характера – металлическая, древесная, минерального характера и т.д.).
Рис. 2. Принципиальная схема пылеулавливающей установки:
I – камера – имитатор рабочей зоны: 1.1 – дозирующее устройство; 1.2 – выход
запыленного воздуха; 1.3 – тумблер запора; 1.4 – смотровое окно;
II – пылеосадительное устройство: 2.1 – вход запыленного воздуха в
пылеосадительное устройство; 2.2 – фильтродержатель с бумажным фильтром;
III – аспирационное устройство: 3.1 – тумблер включения в сеть; 3.2 – тумблер
включения ротаметров воздуха; 3.3 – тумблер включения вентилятора камеры;
3.4 – ротаметры расхода воздуха; 3.5 – регуляторы расхода воздуха
Помещаем взвешенный образец пыли в контейнер-дозатор камеры
имитатора рабочей зоны.
Устанавливаем контейнер-дозатор в дозирующее устройство камеры
имитатора и закрываем дверцу камеры.
2. Подготовка пылеосадительного устройства.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Подготовить бумажный фильтр типа АФА под аллонж и взвесить его.
Взвесить бункер пылеосадительного устройства.
3. Подготовка системы аспирации к работе.
Включаем аспирационную систему, устанавливаем с помощью
ротаметров объем просасываемого воздуха и затем выключаем
аспирационную систему.
4. Собираем схему установки для пылеулавливания с пылеосадительной
устройством.
5. Непосредственная работа модельной лабораторной установки и
получение данных для расчетов.
1) Включаем аспирационную систему с отрегулированным расходом
воздуха (по сумме показаний ротаметров).
2) Включаем вентилятор, начинаем подавать пыль в камеру с помощью
дозирующего устройства, включаем аспирационную систему и одновременно
фиксируем начало прокачивания пылевоздушной смеси (засекаем время) через
пылеосадительное устройство.
3) После истечения заданного времени выключаем вентилятор и
аспирационную систему.
4) Взвешиваем количество пыли в бункере и на бумажном фильтре.
6. Определяем массу уловленной пыли.
7. Проводим расчет эффективности очистки от пыли на данной
модельной установке пылеочистки от данного вида пыли (металлической,
древесной и т.д.) по заданию преподавателя.
8. Аналогичные измерения проводим для пыли известняка или пыли
активированного угля и далее производим расчет эффективности очистки.
9. Проводим сравнительный анализ работы модельной установки на
пылях различной природы.
Вопросы для самопроверки
1. Какие методы очистки от пыли относят к сухим методам
пылеочистки.
2. В чем состоит отличие гравитационных методов пылеочистки от
очистки в инерционных аппаратах.
3. Какие аппараты относят к аппаратам предочистки и какова
эффективность очистки в них.
4. В каких аппаратах пылеочистки используется центробежный
механизм пылеочистки.
5. Как рассчитывается эффективность очистки в аппарате.
6. В чем состоит отличие групповых циклонов от батарейных.
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Исследование эффективности очистки запыленного воздуха
в рукавных фильтрах
Цель работы: Изучение принципа работы тканевых рукавных фильтров,
исследование влияния параметров процесса фильтрации на эффективность
очистки воздуха от пыли.
Теоретические сведения
Одним из наиболее совершенных способов выделения из отходящих
промышленных газов взвешенных твердых частиц является фильтрация
аэродисперсных систем через пористые перегородки. Этот способ
характеризуется следующими особенностями:
1) более высокой степенью очистки газов от взвешенных частиц, чем в
газоочистных аппаратах других типов;
2) возможностью улавливания частиц при любом давлении газов;
3) высокой степенью очистки при любых концентрациях взвешенных
частиц в очищаемых газах;
4) возможностью очистки газов, нагретых до высокой температуры;
5) использованием химически стойких материалов;
6) стабильностью процесса очистки и меньшей зависимостью от
изменения физико-химических свойств улавливаемых частиц и расхода газов,
чем при использовании других способов;
7) простотой эксплуатации.
При фильтрации взвешенные в газовом потоке частицы осаждаются на
поверхности или в объеме пористых сред в результате броуновской диффузии,
эффекта касания (зацепления), инерционных, электростатических и
гравитационных сил.
Уловленные твердые частицы накапливаются в объеме фильтрующего
материала или образуют пылевой слой на его поверхности и становятся для
вновь поступающих частиц элементом фильтрующей среды, повышая
эффективность очистки газов. Однако по мере накопления уловленных частиц,
газопроницаемость фильтрующего материала уменьшается, поэтому со
временем возникает необходимость разрушения и удаления пылевого осадка.
Применяемые в современных аппаратах фильтрующие пористые
перегородки по своей структуре подразделяются на следующие типы:
– гибкие пористые перегородки: тканевые материалы из природных,
синтетических и минеральных волокон; нетканые волокнистые материалы
(войлоки, клееные и иглопробивные материалы, бумага, картон и т.д.),
ячеистые листы (губчатая резина, пенополиуретан, мембранные фильтры);
– полужесткие пористые перегородки: слои волокон, стружка, вязаные
сетки, расположенные на опорных устройствах или зажатые между ними;
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
– жесткие пористые перегородки: зернистые материалы – пористая
керамика и пластмасса, пористые стекла, углеграфитовые материалы и др.;
волокнистые материалы – сформированные слои из стеклянных и
металлических волокон; металлические сетки и перфорированные листы;
– зернистые слои: неподвижные, свободно насыпанные материалы;
периодически или непрерывно перемещающиеся материалы.
Промышленные (тканевые, зернистые, грубоволокнистые) фильтры
применяют для очистки промышленных газов в основном с высокой
концентрацией дисперсной фазы (до 60 г/м3). Для периодического или
непрерывного удаления накапливающейся в фильтрующей перегородке пыли
фильтры этого класса имеют устройства для регенерации, позволяющие
поддерживать производительность на заданном уровне и возвращать ценные
продукты в производство. Фильтры этого класса нередко являются составной
частью технологического оборудования.
Широкое применение во многих отраслях промышленности находят
тканевые рукавные фильтры. Для изготовления фильтроэлементов
используются различные ткани и войлоки из натуральных и синтетических
волокон, обладающие высокой прочностью, повышенной тепловой и
химической стойкостью.
Рукавные фильтры представляют собой аппараты с корпусами
прямоугольной или круглой формы. Внутри корпусов установлены
фильтрующие рукава диаметром от 100 до 300 мм, высотой от 0,5 до 10 мм.
Запыленную среду пропускают через фильтрующую поверхность рукавов. В
зависимости от конструкции фильтра среда может перемещаться изнутри
рукава наружу или наоборот. После того, как на поверхности рукавов
накопится слой пыли, гидравлическое сопротивление которого составляет
предельно допустимую величину, рукава регенерируют (сбрасывают в бункер
накопившейся слой пыли). Для регенерации используют импульсную и
обратную продувку сжатым воздухом, механическое встряхивание, которое
можно применять в сочетании с обратной продувкой.
Кроме способа регенерации рукавные фильтры различаются площадью
поверхности фильтрования, допустимой величиной рабочего давления
(разрежения), формой, размерами, конструктивными особенностями рукавов и
т.д.
Степень очистки газа в рукавном фильтре зависит от дисперсности и
физико-химических свойств улавливаемой пыли, типа фильтровального
материала, способа регенерации, удельной газовой нагрузки, гидравлического
сопротивления и обычно превышает 99,5 %. В таблице 1 приводится
характеристика фильтровальных тканей.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1
Характеристика фильтровальных тканей
Ткани,
Марка
Воздухо- Гидравли Предель
Стойкость в
материал
материала, Проницае
ческое
ная
различных средах
толщина,
мость при сопротив темпера Кис- Ще- Раст Вомм
Р = 49 Па,
ление
тура, оС лота лочь вори да
ткани
тель
м3/м2 мин.
 Р, Па
Нитрон
Арт 133; 1,6
7,5
120–130 Х,У У
Х ГФ
Лавсан
Арт 86033;
4,0
140–150 Х У,П Х ГФ
1,4
Сукно
№ 2; 1,5
3,0
85–90 ОП ОП
Х ГФ
АцетилФПА 1,5-2;
5,0
20
150
ОП ОП ОП ГЛ
целлюлоза
2,0
ПолиФПАН
4,5
30
180
Х
Х
Х ГЛ
акрилнитрил 1,0–3,0; 3,0
Стеклоткань ТССНФ;
2,7
300
Х У,П ОХ ГФ
0,22
Примечание: Х – хорошая; ОХ – очень хорошая; У – удовлетворительная; П –
плохая; ОП – очень плохая; ГФ – гидрофобные свойства; ГЛ – гидрофильные
свойства.
Расчет фильтров сводится к определению площади фильтровальных
элементов, гидравлического сопротивления фильтроэлемента и фильтра,
продолжительности работы фильтра до регенерации фильтровальных
элементов.
Площадь поверхности Fэ(м2) одного фильтрующего элемента
Fэ= Q/(60 q· n),
где Q – объем газа, поступающего на очистку, м3/час;
q – удельная газовая нагрузка на ткань, м3/(м2· мин.);
n – количество фильтрующих элементов (рукавов).
С достаточной для практических расчетов точностью, удельную газовую
нагрузку для рукавных фильтров qрасч., м3/(м2· мин.) определяют из
следующего выражения:
qрасч.= qн· С1· С2· С3· С4· С5,
где qн – нормативная газовая нагрузка, зависящая от вида пыли;
qn = 0,3–6,0 – общий диапазон;
qn = 2,6 – пыль песчаная;
qn = 1,7 – пыли металлические, пластических масс;
qn = 1,2 – пыль активированного угля.
С1 – коэффициент, учитывающий особенности регенерации
фильтровальных элементов;
С1 = 1 – при импульсной продувке рукавов сжатым воздухом;
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
С1 = 1,1 – при обратной продувке;
С2 – коэффициент, учитывающий влияние входной концентрации пыли.
Свх, г/м3
С2
2
1,15
5
1,04
10
1
20
0,96
40
0,9
60
0,87
80
0,85
С3 – коэффициент, учитывающий влияние дисперсного состава пыли.
3
0,7–0,9
d50, мкм
С3
газа.
3–10
0,9
10–50
1
 100
1,2–1,4
50–100
1,1
С4 – коэффициент, учитывающий влияние температуры очищаемого
t, оС
С4
20
1,0
40
0,9
60
0,84
80
0,78
100
0,73
120
0,72
140
0,72
160
0,7
С5 – коэффициент, учитывающий требования по эффективности очистки
газа от пыли.
С5 = 1 при Скон. = 30 мг/м3;
С5 = 0,95 при Скон.  10 мг/м3;
Скон. – конечная концентрация пыли в очищенном газе.
Гидравлическое сопротивление фильтров Р(Па) складывается из
сопротивления фильтровальной ткани (перегородки) Р1 и сопротивления
корпуса фильтра Р2.
В свою очередь, Р1 складывается из
Р1= Р1 + Р1,
где Р1 – постоянная величина, зависящая от типа ткани и ее толщины,
Па;
Р1 – переменая величина, зависящая от режима фильтрования, массы и
свойств осевшей на перегородке пыли, Па.
Р1= 10Кn· µ(q/60)n,
где Кn – коэффициент, характеризующий сопротивление фильтровальной
перегородки после ее регенерации.
Кn = (1100 - 1500)· 10-6 м-1 – для кварцевых пылей d50 = 10 - 20 мкм;
Кn = (2300 - 2400)· 10-6 м-1 – для мелкодисперсной металлической пыли
d50=2,5 - 3,0 мкм.
При регенерации обратной продувкой значение Кn необходимо увеличить
на 15–20 %.
µ – вязкость воздуха при температуре фильтрации, Па· с.
n – показатель степени, зависящий от режима фильтрования, n = 1 – для
ламинарного режима.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Переменная
составляющая
гидравлического
сопротивления
фильтровальной перегородки определяется толщиной и структурой пылевого
слоя, образующегося на перегородке, а также изменением порового
пространства перегородки за счет забивания пор частицами пыли. Этот
процесс зависит от времени фильтрования и описывается зависимостью
Р1 = 10  Кс  µ· Свх ·  ·(q/60)2,
где Кс=n /(d502· н) – параметр сопротивления слоя пыли;
n – коэффициент сопротивления слоя пыли, кг/м3;
н – насыпная плотность пыли, кг/м3;
 – время фильтрования, мин.
Рекомендуется при отсутствии более точных данных принимать
Р1= 250-350 Па для пылей с d50 20 мкм;
Р1= 600-800 Па для пылей с d50 10 мкм.
Гидравлическое сопротивление корпуса фильтра Р2(Па) определяется
местными сопротивлениями, возникающими на входе в аппарат и выходе из
него и при распределении потока по фильтровальным элементам. В общем
виде оно может быть определено по формуле:
Р2=к· Vвх· pг/2,
где к – коэффициент сопротивления, отнесенный к скорости во входном
патрубке.  = 1,5 - 2,0.
Vвх – скорость газа во входном патрубке, м/сек.
pг – плотность газа, кг/м3.
Методика выполнения работы
В работе исследуется процесс фильтрационной очистки запыленного
воздуха на модельной установке, включающей рукавный тканевый фильтр с
одним элементом (рукавом).
Фильтр работает под разряжением, создаваемым электроаспиратором, в
котором имеется устройство для измерения объемного расхода. Скорость
фильтрации ограничивается возможностями аспиратора (Qmax= 129 м3/мин.).
Концентрация пыли в камере устанавливается и поддерживается вращением
маховичка пылевого бункера-дозатора.
Начальная концентрация пыли в воздухе, подаваемом на фильтрацию, и
концентрация пыли в очищенном воздухе определяется прямым методом.
Прямой метод заключается в отборе пробы запыленного газа и взвешивании
осажденных из нее частиц с последующим отнесением их массы к единице
объема газа, приведенного к нормальным условиям.
Метод дает наиболее достоверные результаты и всегда используется при
проведении испытаний пылеулавливающих установок.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3. Схема установки для исследования процесса очистки
запыленного воздуха на рукавном фильтре.
Обозначения: 1 – пылевая камера; 2 – маховик управления бункером-дозатором
пыли; 3 – электроаспиратор; 4 – ротаметры; 5 – соединительные шланги;
6 – корпус фильтра; 7 – фильтрующий элемент (рукав); 8 – крышка фильтра;
9 – бункер для сбора пыли; 10 – аллонж; 11 – плоский фильтр
При определении запыленности газовоздушного потока прямым
методом осаждения пыли из пробы воздуха осуществляется на фильтрующих
материалах, закладываемых в воздухозаборные воронки (аллонжи).
В качестве побудителя воздуха используют электрический аспиратор, в
котором имеется устройство для измерения объемного расхода (поплавковые
ротаметры).
В работе могут быть использованы фильтрующие элементы из
различных тканей, процесс осуществляется при различных режимах работы
(табл. 2).
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2
Исходные данные для выполнения работы
Ва- Вид ткани,
ри- фильтра
ант
1.
2.
3.
Нитрон
Лавсан
Сукно
4.
Стеклоткань
ОбъемВремя Ва- Вид ткани, Объемный Время
ный
фильтра- ри- фильтра
расход
фильтрарасход
ции,
ант
воздуха, Q
ции,
3
воздуха,
мин.
дм /мин.
мин.
Q
3
дм /мин.
12
15
5.
Сукно
12
20
10
18
6.
Лавсан
9
15
9
25
7. Хлопчато11
25
бумажная
12
15
8.
Хлопчатобумажная
(фланель)
10
12
Гидравлическое сопротивление слоя фильтрующий ткани и корпуса
фильтра измеряют с помощью микроманометров.
Подготовка установки
Подготовка фильтров
1. Подготовить бумажный фильтр под аллонж.
2. Взвесить фильтр на весах и вставить в аллонж.
3. Сложить крышку и бункер с корпуса рукавного фильтра. Вынуть
рукавный фильтр.
4. Взвесить рукавный фильтр и бункер.
5. Положить рукавный фильтр в корпус, закрыть крышку и бункер.
Подготовка аспиратора
1. Завернуть вентили 14 аспиратора до конца вправо.
2. Включить аспиратор.
3. Вентилями 14 установить требуемый расход воздуха. В случае
зашкаливания ротаметров отвернуть влево пробку 13.
4. Включить аспиратор.
Работа фильтра
1. Взвесить дозу пыли.
2. Загрузить пылевую камеру.
3. Подсоединить шланг от аспиратора к аллонжу корпуса фильтров.
Включить аспиратор, вентилями 14 откорректировать расход воздуха.
4. Включить вентилятор в пылевой камере, подав напряжение
100–120 вольт.
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Включить секундомер на заданное время.
Отключение
1. Отключить аспиратор и пылевую камеру.
2. Отсоединить шланги от корпуса фильтров.
3. Снять крышку корпуса и бункер.
4. Вынуть рукавный фильтр.
5. Вынуть бумажный фильтр из аллонжа.
6. Взвесить фильтр и бункер.
7. Обработать полученные данные.
Расчетная часть
1. Находим объемный расход воздуха, приводимый к нормальным
условиям по формуле:
L = (Q· · B/T)· 2,695· 10-3,
где В – барометрическое давление, Кпа.
2. Фактическая скорость фильтрации ф (м/мин.) при рабочих условиях
ф = L/fэ,
где fэ – площадь фильтрующего элемента.
Fэ = Q/60· q· n; n – количество фильтрующих элементов (n = 1).
3. Определим эффективность очистки воздуха в рукавном фильтре

М вх  М вых
Z   Z 
 100 
 100
М вх
Z
где Мвх, Мвых – масса пыли в очищенном и очищаемом воздухе,
соответственно, г.
Z' и Z" – концентрация пыли в очищенном и запыленном воздухе,
соответственно, г/м3.
Вопросы для самопроверки
1.В зависимости от каких параметров проводят разделение фильтров на
три класса: фильтры тонкой очистки, воздушные фильтры и промышленные
фильтры?
2.Какие механизмы пылеулавливания наблюдаются при очистке газов от
пылей в фильтрах?
3.Какие требования к тканям предъявляются при фильтрации отходящих
газов в тканевых рукавных фильтрах?
4.Какие физические величины говорят о необходимости регенерации
фильтрующей поверхности фильтра?
5.Какие существуют способы регенерации фильтров?
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Сорбционная очистка загрязненного воздуха
Цель работы: Изучение методов сорбционной очистки воздуха от паров
органических растворителей; овладение методикой выполнения анализа
воздуха на содержание летучих органических растворителей (на примере
ацетона); расчет процесса адсорбционной очистки.
Теоретические сведения
Наиболее широкое применение метода адсорбции находят в тех случаях,
когда необходимо снизить содержание загрязняющих веществ до очень низких,
следовых значений (от нескольких миллионных до миллиардных долей).
Подобные задачи возникают в химической, фармацевтической, пищевой
промышленности, в перерабатывающих отраслях промышленности (в частности
в производстве клея и переработки природных материалов, таких как кровь и
железо, при дублении, в производстве бумаги), в литейном производстве, при
нанесении лакокрасочных покрытий и других отраслях производства.
Адсорбция менее эффективна при необходимости удаления больших
концентраций загрязняющих веществ, поскольку при этом необходима
большая адсорбционная емкость или большое количество адсорбента. В тех
случаях, когда концентрации загрязнений невелики и обработке подвергается
большое количество воздуха, адсорбция очень эффективна для удаления
летучих углеводородов и органических растворителей. Широкое применение
находит адсорбция для удаления паров растворителя из отработанного воздуха
при окраске автомобилей, органических смол и паров растворителя в системе
вентиляции предприятий по производству стекловолокна и стеклоткани,
нитроцеллюлозы и бездымного пороха.
В некоторых случаях может быть использовано адсорбционное
концентрирование органических примесей, распределенных в большом объеме
воздуха перед обработкой горючих газов дожиганием. Наибольший
экономический эффект достигается в тех случаях, когда объемная
концентрация загрязнителей достигает 20–100 ррт, хотя метод остается
эффективным и при концентрациях до 300 ррт. При этом обрабатываемые газы
пропускают через слой адсорбента обычным образом, а насыщенный
адсорбент продувают воздухом, который затем поступает на дожигание. Такой
метод позволяет повысить концентрацию загрязнителя в 40 раз.
Адсорбционная установка состоит из адсорберов, заполненных твердым
поглотителем (адсорбентом) и вспомогательного оборудования.
В качестве адсорбентов используют пористые материалы с
высокоразвитой внутренней поверхностью. К основным типам промышленных
адсорбентов относятся активные угли, простые или сложные оксиды и
модифицированные (импрегнированные) сорбенты.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для адсорбции газов и паров используют микропористые
гранулированные активные угли. С этой целью в нашей стране выпускаются
следующие марки газовых и рекуперационных активных углей: АГ-2, СКТ,
АР, СКТ-3, АРТ.
Оксидные сорбенты характеризуются негомогенным распределением
заряда, они полярны. Эти адсорбенты обладают значительно более высокой
селективностью, чем уголь по отношению к полярным молекулам.
К классу кремнийсодержащих адсорбентов относятся такие оксидные
адсорбенты, как силикагели, отбеливающие и диатомитовые земли,
синтетические цеолиты (или молекулярные ситы). Синтетические цеолиты
могут быть получены с заданными размерами пор, что позволяет осуществлять
специфическую адсорбцию молекул определенного размера и формы.
Импрегнированные сорбенты можно разделить на три большие группы:
1) сорбенты, в которых пропитка представляет собой химический реагент;
2) сорбенты, в которых пропитка действует как катализатор
непрерывного окисления или разложения загрязнителей;
3) сорбенты, в которых пропитка лишь периодически действует как
катализатор.
При разработке адсорбционных систем для очистки отходящих газов
необходимо учитывать следующие основные принципы:
1) достаточное время контакта между газовым потоком и слоем
сорбента, позволяющее обеспечить необходимую эффективность очистки
(малые поверхностные скорости и соответствующая высота слоя);
2) достаточная емкость адсорбента, обеспечивающая возможно более
длительный срок службы;
3) возможно более низкое сопротивление газовому потоку для снижения
энергетических расходов;
4) равномерное распределение воздушного потока, обеспечивающее
полное использование сорбента;
5) обеспечение возможности регенерации или замены отработанного
насыщенного сорбента.
После полного насыщения адсорбент заменяется новым, а старый
регенерируется. Возможность регенерации адсорбента и выделения
адсорбированного соединения определяется экономическими соображениями.
Для осуществления десорбции применяют следующие приемы: 1) нагревание
адсорбента; 2) вакуумирование адсорбента; 3) продувку инертным газом; 4)
вытеснение сорбата более легко адсорбирующимся материалом; 5)
комбинация двух или более указанных методов.
Достоинство адсорбционного метода – высокая эффективность очистки
выбросов от вредных веществ (97–99 %).
Недостатками адсорбционного метода являются высокая эффективность
очистки только при низких температурах; ограниченный срок службы
адсорбента и большие энергозатраты, связанные с его регенерацией; низкие
объемные скорости очистки, приводящие к увеличению размеров адсорберов.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Методика выполнения эксперимента
В работе используется типовая лабораторная установка, соединенная с
адсорбционной колонкой, заполненной активированным углем (см. рисунок
установки).
Рис. 4. Установка для очистки воздуха, загрязненного парами ацетона,
адсорбционным методом: 1 – камера, содержащая пары ацетона; 2 – тумблер
«Вентилятор», 3 – электроаспиратор; 4 – тумблер «Аспиратор»; 5 – тумблер
«Сеть»; 6 – ротаметры; 7 – регуляторы расхода воздуха; 8 – колонка адсорбции;
9 – место отбора загазованного воздуха; 10 – место отбора очищенного воздуха
Работа должна выполняться в следующем порядке:
1. Подключить установку к сети переменного тока и проверить
готовность ее к работе. Для этого включить тумблер «Сеть» (5), включить
аспиратор тумблером (4). Установить заданную преподавателем скорость
прокачивания воздуха при помощи регуляторов расхода воздуха (7). В камеру
(1) поставить емкость с ацетоном и включить тумблером (2) вентилятор.
Зафиксировать время.
2. В точке 9 отобрать пробу загрязненного ацетоном воздуха и сделать
анализ для определения концентрации ацетона в загрязненном воздухе (см.
описания «Отбор пробы» и «Фотометрический метод определения ацетона».
3. Через 1,5 часа работы установки, отбираем пробу очищенного воздуха
в точке 10 и определяем концентрацию ацетона в очищенном воздухе.
4. Определяем эффективность очистки загрязненного воздуха методом
адсорбции.
Метод измерения концентрации ацетона
Метод заключается в концентрировании ацетона из загрязненного
воздушного потока на силикагеле, его десорбции водой и последующем
анализе фотометрическим методом. Определение основано на взаимодействии
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ацетона с салициловым альдегидом в щелочной среде (после десорбции
сконцентрированного на силикагеле ацетона водой). По изменению
оптической плотности окрашенных растворов определяют содержание
ацетона.
Аппаратура и реактивы
1. Электроаспиратор с ротаметрами.
2. Фотоколориметр КФК-2.
3. Поглотительные приборы Зайцева.
4. Пробирки с притертыми пробками (V = 10 см3).
5. Стандартный раствор ацетона в воде, содержащий 10 мкг/мл ацетона.
6. Калия гидроксид, 40 %-ый раствор.
7. Салициловый альдегид, ч.д.а. и 20 % спиртовой раствор.
8. Хлороводородная кислота, пл. 1,19 г/см3, 10М и разбавленный (1:1)
растворы.
9. Силикагель КСК или КСМ, фракция 0,5–1 мм.
10. Водяная баня.
Градуировочный график
В пробирки с притертыми пробками вносят 0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0;
1,5 мм рабочего стандартного раствора, содержащего 10 мкг/мл ацетона, что
соответствует содержанию ацетона 0; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0; 15,0 мкг. В
пробирки добавляют дистиллированную воду, доводя объем раствора до
2,5 мл. Во все пробирки добавляют по 2 мл 40 % раствора гидроксида калия,
по 0,2 мл 20 % раствора салицилового альдегида. Пробирки с исследуемыми
растворами помещают на 25 мин. в водяную баню, нагревают до 70 оС (или в
термостат), а затем быстро охлаждают проточной водой 1,5 мин. В
охлажденные пробирки вносят по 0,5 мл 10 М раствора хлороводородной
кислоты и после тщательного перемешивания измеряют через 30 минут
оптическую плотность окрашенных растворов при  = 440 нм относительно
контрольного раствора. Стандарты готовят не менее 3-х раз и по полученным
данным строят график зависимости оптической плотности от содержания
ацетона.
Отбор пробы воздуха
Учитывая, что ацетон летучее органическое соединение, поэтому отбор
пробы проводим в поглотительную трубку на твердый сорбент. Отбор проб не
твердые сорбенты дает возможность увеличить скорость пропускания воздуха
(по сравнению с пропусканием через жидкость) и за короткое время накопить
исследуемое вещество в количестве, достаточном для его определения. В
качестве сорбентов применяют силикагели, молекулярные сита, активный
уголь и т.д. В данном случае для сорбции ацетона используется силикагель
марки КСК или КСМ, фракции 0,5–1 мм.
При отборе анализируемого воздуха поглотительный прибор
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
присоединяют к электроаспиратору с помощью полимерных трубок. Воздух
аспирируют 30 мин. через 1 ч силикагеля, помещенного в поглотительный
прибор, со скоростью 2 л/мин. Отобранные пробы переносят из
поглотительных приборов в пробирки с притертыми пробками.
Ход анализа
Пробу в пробирке заливают 10 мл дистиллированной воды (с
температурой  20 оС) и периодически встряхивают 30 минут. Для анализа
отбирают пипеткой 2–3 мл прозрачного раствора и переносят в другую
пробирку с притертой пробкой. В качестве контрольной пробы в чистую
пробирку 1 г чистого силикагеля и 10 мл дистиллированной воды.
Контрольную пробу обрабатывают аналогично и одновременно с
пробами воздуха, как при построении градуировочного графика.
Содержание ацетона в анализируемой пробе находят по
градуировочному графику.
Расчет
1) Концентрацию ацетона определяют по формуле:
С
а К1 К 2
Vо
;
где а – содержание ацетона в 2,5 см3 поглотительного раствора,
найденное по градуировочной характеристике, мкг;
К1 – отношение общего объема раствора пробы к объему раствора
пробы, взятому на анализ, (К1 = 10/2, 5 = 4);
К2 – коэффициент разбавления пробы при высоких концентрациях
ацетона (при обычных измерениях К2 = 1);
Vо – объем пропущенного через поглотительный прибор анализируемого
воздуха, приведенный к нормальным условиям, м3.
Vо 
V1  Р 1  Т о
Т1  Ро
где V1 – объем пробы воздуха при температуре Т1 и давлении Р1, м3;
Ро и Р1 – атмосферное давление соотвественно при нормальных условиях
и во время проведения анализа (Ро = 101,3 кПа), кПа;
То и Т1 – температура воздуха соответственно при нормальных условиях
и входе в аспиратор (То = 273 оК), К.
2) Эффективность работы адсорбера можно определить по формуле:
С  С кон.
Э  нач.
С нач.
где Снач. и Скон. – концентрация ацетона, соответственно на входе и выходе
из адсорбера, г/м3.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вопросы для самопроверки
1.Сущность процесса очистки отходящих газов методом адсорбции?
2.Какие методы применяются при очистки отходящих газов,
содержащих летучие органические соединения?
3.Какие материалы используются в качестве сорбентов?
4.Какие
основные
принципы
учитываются
при
разработки
адсорбционных систем?
5.Какими методами осуществляется десорбция поглощенных примесей?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Очистка газов абсорбционным методом
Цель работы: Практическое ознакомление с работой абсорбционной
установки и экспериментальное изучение влияния различных факторов
(скорость газа, тип абсорбента) на степень очистки газа, а также освоение
методов измерения, регулировки и анализа газовых потоков.
Описание абсорбционной установки
Для получения газового потока, содержащего СО 2 , используют воздух и
углекислый газ из баллона. Воздух подается воздуходувкой 1 и смешивается в
сместителе 5 с двуокисью углерода, подающейся из баллона 2. Смещение
осуществляется в соотношениях, устанавливаемых по реометрам 3 и 4
проверяемых аналитически.
Газовый поток с определенной концентрацией СО 2 пропускается через
абсорбер 8, заполненных поглотительной жидкостью (раствором моно- или
диэтаноламина), при этом происходит его очистка от СО 2 и других кислых
примесей.
Анализ газовой смеси до и после абсорбции осуществляется путем
отбора проб газа в газоотборник в линии, при перекрывании кранов 7а и 10а
соответственно, или путем пропускания газов через поглотительные сосуды 7
и 10, в которые залиты определенные количества титрованного раствора
гидрата окиси бария и далее в аспираторы 6 и 11.
Общее количество газа, проходящего через систему, замеряется газовым
счетчиком 9.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 5. Схема установки для очистки газа от СО 2 абсорбционным методом:
1 – воздуходувка; 2 – баллон с СО 2 ; 3, 4 – реометры; 5 – сместитель;
6, 11 – аспираторы; 7, 10 – дрексели; 8 – абсорбер; 9 – газовые часы;
12 – тройник с зажимом; 7а, 7б, 10а, 10б – краны
Порядок выполнения работы:
Работа выполняется в следующей последовательности:
1) собрать установку для градуировки реометров (по методике),
провести их градуировку;
2) подготовить к работе газовый счетчик (по приведенной ниже
методике);
3) подобрать скорости подачи воздуха и углекислого газа так, чтобы
концентрация СО 2 на выходе из сместителя составляла 6–15 % (определяется
газоанализатором Орса).
4) пропустить через абсорбер очищаемый газ в течение 5–10 мин.,
отобрать пробу газа и определить концентрацию СО 2 в газе после абсорбера.
По указанию преподавателя провести очистку газа с использованием
различных абсорбентов (15 %-ый раствор моноэтаноламина, 15 %-ый раствор
диэтаноламина, 10 %-ый раствор едкого калия.
Проведение работы:
При полностью открытом тройнике 12 включить воздуходувку 1. При
помощи зажима на тройнике 12 установить по реометру заданную скорость
подачи воздуха.
Открыть баллон с СО 2 и по реометру 4 установить подачу СО 2 . Линии с
воздухом и СО 2 подсоединить к сместителю 5 и через кран 7б собрать газ в
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
аспиратор 6 для анализа на содержание СО 2 (определение С СО ).
Если содержание СО 2 находится в допустимых пределах (по заданию
преподавателя), то, не выключая газовые потоки, начинают подготовку для
проведения обсорбции газа. Для этого заполняют абсорбер поглотительным
раствором и подключают к нему подачу газа лишь после проверке
равномерности подачи газа через дрексель. На период пропускания газа через
абсорбер подключают газовые часы и отбирают газ в аспиратор 11 для
к
определения в нем концентрации СО 2 ( С СО
).
Таким образом, проводят ряд опытов, используя различные
поглотительные растворы или работая с различной скоростью подачи газового
потока в абсорбер и различной концентрации СО 2 в газе до очистки.
2
2
Оформление результатов по изучению абсорбции
По результатам опытов при разных режимах провести расчеты и
заполнить табл. по образцу:
Тип
абсорбента
Номер
замера
Скорость
м3 / с
Объемная скорость
газа
Концентрация
СО 2 , % объем
начальная
Степень Припоглоще- мечания %
ние
конечная
На основании полученных данных сделать выводы о влиянии режимных
факторов на процесс очистки газа от СО 2 .
Методика анализа газа на содержание СО 2
Анализ газа проводится с помощью газоанализатора Орса.
Газоанализатор состоит из бюретки для газа объемом 100 см3, нижняя часть
которой имеет шкалу с ценой деления 0,2 см 2 . Бюретка помещена в цилиндр с
водой. В приборе имеются три поглотительных сосуда с растворами,
заполненные насадкой для увеличения поверхности соприкосновения
поглотительного раствора с газом. Для подачи газа в поглотительные сосуды
имеется распределительная гребенка с кранами и уравнительная склянка с
запорной жидкостью для выравнивания давления внутри бюретки, а также для
забора и вытеснения газа. Склянку заполняют насыщенным раствором
хлористого натрия, растворимость газов, в котором незначительна.
Поглотители для газов следующие: сосуд для поглощения СО 2 и H 2 S –
33 %-ый раствор КОН, сосуд для поглощения кислорода – щелочной раствор
пирогаллола; сосуд для поглощения СО2 – аммиачный раствор хлорида меди.
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
До начала работы все краны и соединения проверяют на герметичность.
Когда уравнительная склянка находится в нижнем положении, уровни
реактивов в поглотительных сосудах и запорной жидкости в бюретке должны
оставаться постоянными. Жидкость во всех поглотительных сосудах и
измерительной бюретке доводят до меток на капиллярах под кранами.
Затем в измерительную бюретку набирают 100 см 3 воздуха, из которого
кислород поглощается щелочным раствором пирогаллола, а оставшимся
азотом промывают гребенку. Измерительную бюретку заполняют запорной
жидкостью до метки на капилляре.
Когда подготовка прибора к анализу закончена, измерительную бюретку
трехкодовым краном соединяют с газометром (уравнительная склянка при
этом поднята до верхней метки измерительной бюретки) и при медленном
опускании уравнительной склянки с запорной жидкостью газ из газометра
вытесняют в измерительную бюретку ( см 3 ). Для определения содержания
СО 2 газ переводят в сосуд с раствором КОН и обратно в бюретку при
открытых кранах сосуда 3 и бюретки 1. Перевод газа осуществляется
медленным поднятием и опусканием напорной склянки. Такое
«перескакивание» производится шесть-восемь раз, после чего уровень
поглотительного раствора доводят в сосуде до метки, кран сосуда
перекрывают (а на бюретке нет) и при одинаковых уровнях жидкости в
измерительной бюретке и уравнительной склянке замеряют объем
оставшегося газа. Эту операцию повторяют до тех пор, пока объем
оставшегося газа не перестанет изменяться, после чего поглощение СО 2
считается законченным.
Объем СО 2 равный V1 , вычисляется по разности,
где V 0 – объем газа, взятый для анализа (обычно 100 см 2 );
V 2 – объем газа, оставшийся после поглощения СО 2 .
Градуировка реометра
Реометр служит для измерения скорости газового потока в лабораторных
установках. Для этого газ пропускают через капиллярную трубку 1; вследствие
большого сопротивления капилляра в нем происходит падение давления газа.
Разность давлений до и после капиллярной трубки замеряется манометром 2 и
образной трубкой, заполненной водой по разности уровней h в обоих коленах.
Чем больше разность уровней, тем выше скорость газа. Реометр, снабженный
серией различных по диаметру капилляров, может служить для измерения
скоростей потоков от 0,1 до 240 см 3 / мин.
Градуировка реометра по воздуху производится при закрытых кранах на
линии СО 2 путем регулирования подачи воздуха воздуходувкой. Регулируя
скорость подачи воздуха зажимом на тройнике 12, устанавливают желаемую
или заданную разность уровней жидкости в монометрическом колене
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
реометра и отбирают воду, вытекаемую из аспиратора за определенный
промежуток времени (например, за 1 мин.) в измерительный сосуд. Измеряя
объем воды, вытекающей из аспиратора, рассчитывают количество воздуха,
проходящего через установку в единицу времени, то есть скорость потока
воздуха. Многократным изменением разности уровней 3 получают ряд точек,
соответствующих определенным скоростям воздуха. Для определения
промежуточных скоростей полученные данные наносят на график, отмечая на
оси Х разность уравнений в манометрической трубке реометра, а по оси Y –
объемные скорости воздуха в см 3 / мин. или в дц 3мин. При помощи такого
графика приблизительно определяют все промежуточные скорости воздуха.
Определение расхода газа газосчетчиком
Для измерения количества газа, проходящего через установку,
предназначается газосчетчик. В работе используется газосчетчик барабанный с
жидкостным затвором.
На передней торцевой стенке корпуса находится счетный суммирующих
механизм и шкала с указывающей стрелкой. Один полный оборот стрелки
соответствует 5 дм 3 газа, прошедшего через счетчик.
Рядом с циферблатом на торцевой стенке находится водомерное
устройство 1, состоящее из крана, штуцера и сливной чашечки),
определяющее высоту уровня, для которого надо заливать воду для
обеспечения точности показаний.
Вход газа в счетчик осуществляется через трубку 2, расположенную
сзади, а выход через трубку 3, расположенную наверху счетчика.
Наверху счетчика установлены И-образный манометр и термометр,
измеряющий температуру газа для перевода объема газа к нормальным
условиям. Перед работой газосчетчик заливается водой, при этом перед
заливкой он должен быть правильно установлен по уровню: пузырек уровня
должен быть в центре окружности, нанесенной на стекле ампулы.
Вода заливается при открытом кране водомерного устройства до тех
пор, пока она не покажется из штуцера. Затем проверяют уровень воды.
После установки уровня заглушка заливной горловины герметично
завинчивается. Счетчик включается в линию газопровода резиновым шлангом,
так чтобы газ входил через ниппель, расположенный на задней крышке, а
выходил через ниппель наверху счетчика.
Объем проходящего газа определяется по показанию счетного
механизма на циферблате, где один полный оборот стрелки соответствует
5 дм 3 газа, прошедшего через счетчик. Цена наименьшего деления шкалы
0,02 дм 2 .
Номинальный расход газа, проходящего через счетчик 0,4 м 3 / ч,
максимальный – 0,6 м 3 / ч.
Для проведения показаний газового счетчика к нормальным условиям
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
следует пользоваться формулой:
( P  B )(273  20)
,
760(273  20)
где V – объем газа, отсчитанный счетчиком и приведенный к
нормальным условиям;
V1 – объем газа, отсчитанный газовым счетчиком при температуре
V  V1
0
С и давлении;
В – барометрическое давление;
Р – давление газа, проходящего через счетчик, в мм рт. ст.
В работе газосчетчик подсоединяется к установке на период очистки
газа в абсорбере, для определения скорости прохождения газа через абсорбер.
Вопросы для самопроверки
1.Сущность процесса очистки отходящих газов методом абсорбции?
2.В чем состоит отличие абсорбционного метода очистки от
адсорбционного?
3.Какое оборудование используется в абсорбционных методах очистки
отходящих газов?
4.Для очистки от каких газов в качестве жидкого поглотителя
используются растворы моноэтаноламина?
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Список литературы
1. Техника и технология защиты воздушной среды. Учеб. пособие для
вузов / В.В. Юшин, В.М. Попов, П.П. Кукин и др. – М.: Высш. шк., 2008. –
399 с.
2. Вальдберг А.Ю. Процессы и аппараты защиты окружающей среды.
Защита атмосферы: Учеб. пособие для вузов / А.Ю. Вальдберг,
Н.Е. Николайкина. – М.: Дрофа, 2008. – 239 с.
3. Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты защиты окружающей среды.
Учеб. пособие для вузов / А.Г. Ветошкин – М.: Высш. шк., 2008. – 639 с.
4. Родионов А.И. Технологические аспекты экологической безопасности
/ А.И. Родионов, В.Н. Клушин, В.Г. Систер. – Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой,
2000. – 800 с.
5. Росляков П.В. Методы защиты окружающей среды: Учебник для
вузов / П.В. Росляков – М.: МЭИ, 2007. – 336 с.
6. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Ч. 1 /
А.С. Томин. – Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2004. – 889 с.
7. Кузнецов И.Е. Защита воздушного бассейна от загрязнений
предприятиями химической промышленности / И.Е. Кузнецов, Т.М. Троицкая.
– М.: Химия, 1974. – 474 с.
8. Справочник по пыле- и золоулавливанию / Под ред. А.А. Русанова. –
М.: Энергоатомиздат, 1983. – 312 с.
9. Кельцев Н.В. /Основы адсорбционной техники/ - М.: Химия, 1984. –
592 с.
10.Алиев Г.М.-А. Устройство и обслуживание газоочистных и
пылеулавливающих установок / Г.М.-А. Алиев. – М.: Металлургия, 1997. –
286 с.
11.Ужов В.Н. Очистка промышленных газов от пыли / В.Н. Ужов,
А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков, И.К. Решидов. – М.: Химия, 1985. – 392 с.
12.Рамм А. Абсорбция газов / А. Рамм. – М.: Химия, 1979. – 387 с.
13.Штокман Е.А. Очистка воздуха / Е.А. Штокман. – М.: Изд-во
Ассоциации строительных вузов, 2007. – 311 с.
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Составитель: МАННАНОВА Гринада Васфиевна
Методические указания к лабораторным занятиям
по дисциплине «ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА»
для студентов направления 280200.62 Защита окружающей среды
Технический редактор: А.Ю. Кунафина
Подписано в печать 07.06.10. Формат 60×84 1/16.
Бумага писчая. Гарнитура «Таймс».
Усл. печ. л. 1,74. Уч.-изд. л. 2,25. Тираж 100 экз.
Цена свободная. Заказ № 76.
Отпечатано с готовых авторских оригиналов
на ризографе в издательском отделе
Уфимской государственной академии экономики и сервиса
450078, г. Уфа, ул. Чернышевского, 145; тел. (347) 241-69-85.
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
32
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа