ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ Ενότητα 3: Κυκλώνες Διαχωρισμού

Transcript

1 ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ Ενότητα 3: Κυκλώνες Διαχωρισμού Αν. Καθ. Δρ Μαρία Α. Γούλα Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος & Μηχανικών Αντιρρύπανσης

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί ενότητας Σκοπός της παρούσης ενότητας είναι η κατανόηση και εξοικείωση των φοιτητών με την αρχές λειτουργίας και το σχεδιασμό κυκλώνων διαχωρισμού. 4

5 Περιεχόμενα ενότητας Αρχές λειτουργίας. Σχεδιασμός κυκλώνων Απόδοση συλλογής κατά Lapple, Theodore & De Paola. Πτώση πίεσης. Κόστος. 5

6 Εφαρμογή της τεχνολογίας του Κυκλώνα Απομάκρυνση Αιωρούμενων Σωματιδίων (ΑΣ) μέσω φυγοκεντρικών ή αδρανειακών δυνάμεων, προκαλώντας με τη βία τα σωματίδια του αερίου ρεύματος να αλλάξουν κατεύθυνση. Μέγεθος σωματιδίων προς απομάκρυνση ΑΣ 10 μm ΑΣ 10 μm και ΑΣ 2,5 μm (ΡΜ10 και ΡΜ2.5) ΑΣ < 200 μm Για ΑΣ > 200 μm χρησιμοποιούνται θάλαμοι βαρυτικής καθίζησης ή απλοί διαχωριστές ορμής. 6

7 Αποδόσεις Κυκλώνα Συμβατικοί :(70-90%) για ΑΣ, (30-90%) για ΑΣ 10, (0-40%) για ΑΣ 2.5. Υψηλής απόδοσης: (80-90%) για ΑΣ, (60-95%) για ΑΣ 10, (20-70%) για ΑΣ 2.5. Υψηλής δυναμικότητας: (80-99%) για ΑΣ, (10-40%) για ΑΣ 10, (0-10%) για ΑΣ 2.5. Πολυκυκλώνες: (80-95%) για ΑΣ (> 5μm). 7

8 Πλεονεκτήματα - Μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα κυκλώνων: Μικρό κόστος κεφαλαίου. Δυνατότητα να λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες. Χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης εξαιτίας της απουσίας κινούμενων μερών. Μειονεκτήματα κυκλώνων: Χαμηλές αποδόσεις (ειδικά για τα πολύ μικρά σωματίδια). Υψηλά κόστη λειτουργίας (λόγω της πτώσης πίεσης). 8

9 Παροχή & Ταχύτητα αερίου Εικόνα: Παροχή & Ταχύτητα αερίου. Πηγή: Διδάσκων (2015). 9

10 Τυπικός Κυκλώνας Εικόνα: Τυπικός Κυκλώνας. Πηγή: Διδάσκων (2015). 10

11 Διαστάσεις τυπικών κυκλώνων Εικόνα: Διαστάσεις τυπικών κυκλώνων. Πηγή: Οι γραμμές (1) έως (6) από τους Cooper & Alley, 2004; Wang et al., 2004, οι γραμμές (7) έως (19) από τους Hoffmann και Stein,

12 Αριθμός Πραγματικών Περιστροφών Εικόνα: Αριθμός Πραγματικών Περιστροφών. Πηγή: Διδάσκων (2015). 12

13 Διάμετρος αποκοπής Η ημι-εμπειρική σχέση που αναπτύχθηκε από τον Lapple (1951) για να υπολογιστεί μία διάμετρος αποκοπής 50%, dpc, η οποία είναι η διάμετρος των σωματιδίων που συλλέχθηκαν με απόδοση 50%, είναι: dpc= [9 μ W / 2π Νe Vi (ρ p - ρ g )] 1/2 dpc = η διάμετρος των σωματιδίων που συλλέχθηκαν με 50% απόδοση. 13

14 Απόδοση Κλασματική Διείσδυση Εικόνα: Απόδοση Κλασματική Διείσδυση. Πηγή: Διδάσκων (2015). 14

15 Διαστασιολόγηση κυκλώνα BHMA 1: Επιλέγουμε τύπο κυκλώνα που θα σχεδιάσουμε. ΒΗΜΑ 2: Δίνουμε αυθαίρετα μία τιμή διαμέτρου κυκλώνα D. ΒΗΜΑ 3: Υπολογίζουμε όλες τις λοιπές διαστάσεις του κυκλώνα καθώς την ταχύτητα εισόδου του αερίου V και τη διάμετρο αποκοπής dpc. ΒΗΜΑ 4: Υπολογίζουμε την απόδοση η μέσω του πίνακα βάσει της κατανομής των σωματιδίων που γνωρίζουμε. ΒΗΜΑ 5: Υπολογίζεται η κλασματική διείσδυση Pt, και τη συγκέντρωση ΑΣ στην έξοδο και τη μάζα που έχουμε απομακρύνει. ΒΗΜΑ 6: Υπολογίζουμε την πτώση πίεση στον κυκλώνα ΔΡ. ΒΗΜΑ 7: Αν η συγκέντρωση ή και η ΔP δεν μας ικανοποιεί επαναλαμβάνουμε όλα τα ανωτέρω βήματα 2-5 μέχρι να ικανοποιηθεί η απαίτηση του ορίου της συγκέντρωσης ΑΣ στην έξοδο με μία λογική πτώση πίεσης. 15

16 Βιβλιογραφία Έλεγχος Αέριας Ρύπανσης-Σχεδιασμός Αντιρρυπαντικής Τεχνολογίας, Cooper C. David,Alley F. C., ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε. Βασικές αρχές αντιρρυπαντικής τεχνολογίας ατμοσφαιρικών ρύπων, Ραψομανίκης Σπύρος Χ., Καστρινάκης Ελευθέριος Γ., ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε. 16

17 Τέλος Ενότητας

18 Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Μαρία Α. Γούλα. «ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη

19 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 19

20 Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς. το Σημείωμα Αδειοδότησης. τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων. το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 20