§ 2. Характеристики пористой перегородки

Основным свойством пористой перегородки является пористость ε, представляющая собой отношение пустого пространства (объема пор) между твердыми непроницаемыми элементами пористой среды к общему объему, занятому пористой средой. Объем твердых элементов фильтрующей перегородки, заключенный в единице объема пористой среды, называют плотностью упаковки α.

Пористость фильтрующей среды или плотность упаковки при отсутствии закрытых пор внутри фильтрующих элементов можно определить из выражения

_, (5.1)

где _э — плотность материала элементов фильтрующей среды; _ф — кажущаяся плотность фильтрующей среды.

Относительное живое сечение всех поровых каналов, по которым движется аэрозоль, численно равно пористости фильтрующей перегородки ε. Общая поверхность всех поровых каналов равна суммарной поверхности фильтрующих элементов S в единице объема фильтрующего слоя. Поэтому эквивалентный диаметр поровых каналов может быть определен из выражения

. (5.2)

Поверхность твердых элементов в единице объема пористой среды может быть подсчитана следующим образом:

. (5.3)

где V₁ и S₁ – средний объем и поверхность одного элемента.

Тогда эквивалентный диаметр поровых каналов будет равен

. (5.4)

Для фильтрующей перегородки, состоящей из частиц сферической формы, эквивалентный диаметр поровых каналов может быть определен аналитически, так как Vi=d³/6, a S₁=d² и, следовательно,

(5.5)

Выражение (5.5) показывает, что эффективный диаметр пор уменьшается с уменьшением размеров твердых частиц (при ε = const).

Под скоростью фильтрования w_ф, м/с, понимают условную скорость, получаемую как отношение объемного расхода газа V_г, проходящего через фильтр, к полной площади фильтрующей перегородки F. Численно скорость фильтрования равна газовой нагрузке фильтра, т. е. объему газа, проходящего через единицу поверхности фильтра в единицу времени, м³/(м²·с). Фактическая скорость в поровых каналах w' существенно больше скорости фильтрования и зависит от пористости фильтрующей перегородки:

w' = w_ф/ε. (5.6)

Важной характеристикой пористой перегородки является пылеемкость, которая представляет собой количество пыли, задерживаемой фильтром за период непрерывной работы, т. е. между двумя очередными регенерациями. Критерием пылеемкости является интенсивность роста удельного сопротивления φ:

φ = (р₂-р₁)/М₁, (5.7)

где р₁, р₂ — начальное и конечное сопротивление фильтра, Па; M₁ — удельная запыленность фильтра, кг/м²; M₁ = M/F, здесь М — количество уловленной пыли, кг; F — рабочая поверхность фильтра, м².

При заданном предельном сопротивлении р₂ пылеемкость фильтра рассчитывают по формуле

. (5.8)

При улавливании мелких частиц пылеемкость фильтра всегда меньше, чем при улавливании крупной пыли.