Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice

Proiect
4.5/10 (2 voturi)
Domeniu: Electrotehnică
Conține 1 fișier: doc
Pagini : 86 în total
Cuvinte : 23418
Mărime: 1.22MB (arhivat)
Cost: 8 puncte
Profesor îndrumător / Prezentat Profesorului: Cristescu Mircea

Cuprins

Introducere 1

Capitolul 1 – Construcţia şi funcţionarea filtrelor electrostatice 6

1.1 Principiul de funcţionare 6

1.2 Tipuri de electrofiltre 6

1.2.1 Electrofiltre cu un singur etaj 6

1.2.2 Electrofiltre cu două etaje 8

1.2.3 Electrofiltre cu electrozi de depunere umezi 9

Capitolul 2 – Probleme specifice în funcţionarea filtrelor electrostatice

11

2.1 Probleme specifice funcţionării filtrelor electrostatice 11

2.1.1 Introducere 11

2.1.2 Influenţa repartiţiei gazului 12

2.1.3 Influenţa stratului de particule colectate asupra funcţionării

electrofiltrelor

13

2.1.4 Influenţa concentraţiei de particule asupra funcţionării electrofiltrelor 14

2.1.5 Efectul produs de reantrenarea particulelor 15

2.2 Modele de funcţionare a filtrelor electrostatice 17

2.2.1 Migrarea particulelor 18

2.2.2 Modelul laminar 22

2.2.3 Modelul Deutsch 24

2.2.4. Modelul Leonard, Mitchner & Self 26

2.2.5 Modele numerice 29

Capitolul 3 – Incărcarea cu sarcină electrică a particulelor în filtrele electrostatice

31

3.1 Introducere 31

3.1.1 Efectul corona în electrofiltre 32

3.2 Mecanisme de încărcare cu sarcină electrică 34

3.2.1 Încărcare prin câmp electric. Sarcina limită de încărcare 36

3.2.2 Încărcarea prin difuzie 43

3.2.3 Modele de încărcare cu sarcină a particulelor care consideră simultan mecanismele de încărcare prin câmp şi prin difuzie

45

3.2.3.1 Modelul Smith – McDonald 45

3.2.3.2 Modelul Lawless – Altman 49

Capitolul 4 – Modelarea numerică a curgerii gazelor în electrofiltre 52

4.1 Introducere. 52

4.2 Structura curgerii gazelor în precipitatoarele electrostatice 52

4.3 Studiu experimental asupra fenomenelor aerodinamice din electrofiltre 54

4.4 Modelarea numerică a curgerii gazului 56

4.4.1 Problema mecanică. Ecuaţiile de bază 57

4.4.2 Problema electrică. Calculul repartiţiei spaţiale a câmpului electric şi a sarcinii spaţiale ionice

60

4.4.3 Rezolvarea problemei 62

4.4.3.1 Rezolvarea problemei electrice 62

4.4.3.2 Calculul câmpului de viteze (rezolvarea problemei mecanice). 65

Capitolul 5 – Simularea numerică a traiectoriilor particulelor în filtrele electrostatice

69

5.1 Studiul lagrangian al mişcării particulelor în interiorul unei celule convective 69

Capitolul 6 – Rezultate numerice semnificative 73

Concluzii 82

Bibliografie 84

Extras din document

Introducere

Una dintre cele mai importante probleme ale epocii moderne o reprezintă poluarea atmosferică. Acest fenomen, extrem de complex, a devenit obiectul de interes al mai multor organizaţii internaţionale, deoarece, consecinţele poluării atmosferice se fac resimţite peste hotarele ţărilor.

În general se poate vorbi de o poluare regională, care constă în contaminarea atmosferei prin deşeuri sau subproduse lichide, solide sau gazoase care pun în pericol sănătatea oamenilor, plantelor şi animalelor sau pot ataca materiale, pot reduce vizibilitatea sau pot provoca mirosuri dezagreabile. La scară planetară, eliminarea sau acumularea în atmosferă a anumitor produse, duc la consecinţe ireparabile asupra echilibrului natural al planetei: distrugerea stratului de ozon şi încălzirea globală a atmosferei. Rezultatele sunt deja vizibile: pe de o parte, suprafaţa Pământului este supusă în mod constant radiaţiilor ultraviolete care nu mai sunt filtrate suficient de pătura de ozon şi care sunt extrem de dăunătoare vieţii, şi pe de altă parte, încălzirea atmosferei produce schimbări climatice importante. În aceste condiţii, majoritatea ţărilor industriale au emis în ultimile decenii, anumite legi privitoare la nivelurile maxime admisibile de poluare atmosferică. Astfel, există o preocupare foarte intensă pentru ameliorarea mijloacelor de filtrare existente sau pentru găsirea unor soluţii noi, mai eficiente şi mai puţin costisitoare.

Printre tehnicile de filtrare cel mai adesea utilizate pentru reţinerea particulelor existente în gazele rezultate în urma diferitelor activităţi industriale, un loc important îl ocupă precipitatoarele electrostatice (numite şi filtre electrostatice sau electrofiltre). Aceste instalaţii de filtrare au la baza principiului de funcţionare încărcarea cu sarcină electrică a particulelor pentru ca acestea să fie reţinute. Sub acţiunea câmpului electric, particulele colectate sunt depuse pe suprafeţele unor electrozi de colectare. Din punctul de vedere al masei particulelor colectate, precipitatoarele electrostatice asigură o eficienţă de filtrare superioară procentului de 99%. Un alt mare avantaj al acestor filtre îl constituie şi faptul că acestea pot trata debite foarte mari de gaze, producând în acelaşi timp pierderi de presiune foarte mici în instalaţiile de evacuare ale acestora.

Deşi eficienţa de filtrare a precipitatoarelor electrostatice este foarte ridicată, studii recente au arătat că randamentul în cazul particulelor cu diametre cuprinse între 0,1 şi 1μm, este foarte scăzut. Interesul pentru ameliorarea funcţionării acestor instalaţii a crescut considerabil în urma cercetărilor care au adus în evidenţa faptul că particulele fine sunt cele mai dăunătoare sănătăţii.

Ameliorarea funcţionării electrofiltrelor necesită înţelegerea fenomenelor fizice care intervin în procesul de separare electrostatică. De-a lungul timpului, au fost create modele teoretice simple care au stat la baza dimensionării electrofiltrelor mai bine de o jumătate de secol. Odată cu dezvoltarea mijloacelor moderne de calcul, s-au putut crea noi metode de dimensionare a electrofiltrelor, ce au condus la progrese apreciabile în domeniul precipitării electrostatice. Totuşi, datorită complexităţii fenomenelor fizice prezente în electrofiltre, unele aspecte sunt încă neglijate în noile teorii elaborate.

Obiectivul acestui proiect este acela de a lărgi sfera de cunoştinţe privitoare la modul de încărcare al particulelor în electrofiltre şi la caracteristicile curgerii de gaz între electrozii acestora, ţinând cont de curgerea de gaz existentă. Astfel, având la bază activităţile de cercetare în domeniul precipitării electrostatice începute în cadrul LME (UPB) în urmă cu aproximativ opt ani, au fost realizate o serie de programe de calcul care permit simularea unor procese ce au loc în interiorul electrofiltrelor.

Lucrarea este împărţită în şase capitole. În primul capitol este prezentat un studiu bibliografic privind construcţia şi funcţionarea electrofiltrelor. Sunt prezentate tipurile de electrofiltre existente în prezent precum şi principiul de funcţionare al acestora.

În capitolul 2 sunt prezentate problemele specifice ale electrofiltrelor şi modelele de funcţionare analitice şi numerice existente.

Capitolul 3 descrie mecanismele de încărcare cu sarcină electrică a particulelor existente în precipitatoarele electrostatice. Se prezintă principalele modele de încărcare cu sarcină electrică a particulelor, printre ele fiind şi modelul elaborat de Lawless, care a fost utilizat ulterior în simulările numerice.

Capitolul 4 prezintă modelele fizice si matematice utilizate pentru realizarea programelor de simulare. Sunt prezentate cele două componente fundamentale: problema electrică (calculul repartiţiilor E şi ρ) şi problema aerodinamică (calculul câmpului de viteze al gazului). Capitolul 5 prezintă modelul matematic utilizat pentru simularea traiectoriilor particulelor în interiorul electrofiltrului.

În ultimul capitol sunt prezentate si discutate principalele rezultate numerice obţinute referitoare la traiectoriile particulelor şi procesul de încărcare cu sarcină electrică a acestora. Lucrarea elaborată se încheie cu o parte destinată concluziilor generale.

Capitolul 1. Construcţia şi funcţionarea filtrelor electrostatice.

1.1. Principiul de funcţionare

Funcţionarea filtrelor electrostatice se bazează pe acţiunea forţelor electrice care sunt exercitate asupra particulelor încărcate cu sarcină electrică prin intermediul unui câmp electric. Spre deosebire de mijloacele de filtrare clasice (de exemplu filtrele mecanice care utilizează forţele de inerţie sau cele centrifuge), în precipitatoarele electrostatice, forţele separatoare acţionează direct asupra particulelor ce trebuiesc reţinute.

Preview document

Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 1
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 2
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 3
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 4
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 5
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 6
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 7
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 8
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 9
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 10
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 11
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 12
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 13
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 14
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 15
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 16
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 17
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 18
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 19
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 20
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 21
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 22
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 23
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 24
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 25
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 26
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 27
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 28
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 29
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 30
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 31
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 32
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 33
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 34
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 35
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 36
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 37
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 38
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 39
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 40
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 41
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 42
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 43
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 44
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 45
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 46
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 47
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 48
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 49
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 50
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 51
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 52
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 53
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 54
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 55
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 56
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 57
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 58
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 59
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 60
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 61
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 62
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 63
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 64
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 65
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 66
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 67
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 68
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 69
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 70
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 71
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 72
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 73
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 74
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 75
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 76
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 77
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 78
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 79
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 80
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 81
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 82
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 83
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 84
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 85
Reducerea Poluării Atmosferice prin Îmbunătățirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice - Pagina 86

Conținut arhivă zip

  • Reducerea Poluarii Atmosferice prin Imbunatatirea Performantelor de Filtrare ale Precipitatoarelor Electrostatice.doc

Alții au mai descărcat și

Studiul unui Motor BLDC

Memoriu justificativ Toate motoarele electrice au un principiu comun de funcționare, conversia energiei electrice în magnetică și din magnetică în...

Motorul Sincron cu Magneți Permanenți

Memoriu Justificativ Motoarele sincrone cu magneți permanenți au o aplicabilitate în creştere datorită avantajelor sale, precum randamente...

Mașina Asincronă Trifazată în Regim de Generator Conectat la Rețea și Autonom

MEMORIU JUSTIFICATIV Am ales această lucrare deoarece în contextul energetic actual mondial producerea energiei de la surse neconvenţionale...

Studiul, Proiectarea și Simularea unui Generator Asincron cu Rotor în Scurtcircuit

Memoriu justificativ În ultimii ani se tot încearcă o trecere de la sectorul energetic al lumii deja existent, în general dominat de monopoluri cu...

Electrofiltre

1. INTRODUCERE 1.1. MEMORIU JUSTIFICATIV Majoritatea termocentralelor mari din tara noastra dateaza din perioada în care, dispersia gazelor de...

Proiectarea unui Sistem - Distribuit de Masurare Bazat pe o Retea de Tip LAN Plan Conexiune Stea pentru Masurarea Temperaturii in 5 Pucte Diferite

TEMA DE PROIECT PROIECTAREA UNUI SISTEM DISTRIBUIT DE MASURARE BAZAT PE O RETEA DE TIP LAN PLAN CONEXIUNE STEA PENTRU MÍSURAREA TEMPERATURII ÎN 5...

Proiectarea Centralelor Eoliene

1.1. Scurtă istorie a utilizării energiei eoliene Posibilitatea folosirii forţei vântului a fascinat omenirea încă din cele mai vechi timpuri....

Inducție

CAP. 1 BAZELE TEORETICE ALE ÎNCĂLZIRII PRIN INDUCŢIE 1.1. INTRODUCERE Încălzirea electrică reprezintă una din cele mai vechi şi mai importante...

Ai nevoie de altceva?