Так уж устроен мир, что мелкие механические частицы заполняют все сферы человеческой жизни – генераторами пыли являются и старые, любимые сердцу книги, и плюшевые пледы, и коты, и теплоэлектростанции, снова коты, деревообрабатывающие предприятия, и горнодобывающие комбинаты.
Не все знают, но пылью называются частицы размером менее 0,1 мм, а все, что больше 0,1 мм (и вплоть до 5 мм), называется песком.
Спасибо человеческому организму – ресничная выстилка легких плавными движениями выводит вдыхаемую «механику» вверх, в гортань, и мы регулярно проглатываем ее со слюной. Но и у организма есть предел.
Мы знаем, что Вы только что сглотнули слюну. Это нормально, читаем дальше!
Вдобавок, следует заметить, что многие пыли являются откровенно опасными и хроническая их ингаляция вызывает серьезные заболевания – силикоз (кремниевые соединения), пнемвокониоз (угольная и минеральная пыль), асбестоз (асбест), астму, хронические ангины, (да-да), заболевания носоглотки.
Кстати, асбест запрещен практически во всех странах мира, но в России – барабанная дробь – разрешены к использованию 3000(!) разновидностей изделий и продукции, содержащих асбест.
Вы также наверняка слышали, что даже самая обычная мука, парящая в воздухе, может спровоцировать взрыв. На кухоньке в квартирке – вряд ли, а вот на крупных зерноперерабатывающих предприятиях такие инциденты не были редкостью, особенно во времена СССР.
В общем, одни неприятности от пыли, а куда деваться?
Что ж, сегодня вопрос установки пылеуловителей более не стоит на повестке дня: ежу понятно, что пылеулавливание – это хорошо, это здорово, это прекрасно, модно, стильно, молодежно.. стоп. Все всё поняли.
Типы пылеуловителей и принципы их работы
Что ж, с опасностью пыли разобрались, давайте посмотрим, какие методы практикуются в разрезе пылеулавливания в современном быту и промышленности. А методов не так уж много – инерционный, жидкостный, волоконный, электростатический и фотокаталитический.
Садитесь удобнее, начинаем вникать в суть.
Циклоны при любой погоде
Названия «циклонный», «инерционный» или «гравитационный» пылеуловитель сами по себе ничего не объясняет, но стоит немного подтолкнуть Читателя, и он сразу все поймет.
Циклонные системы (или просто – гравицапы циклоны) нашли широкое применение как в индустриальном, так и в «гражданском» секторе. Разница лишь в размере пылеосадителей.
Инерционный циклон представляет собой коническую колонну, в которую запыленный воздух подводится тангенциально, как бы по касательной к стенке рабочей камеры. Круглое сечение устройства обеспечивает завихрение потока (отсюда и название «Циклон»).
Частички механики, за счет центробежной силы, устремляются к внутренним стенкам камеры и сталкиваются с ними, затормаживаются и, теряя энергию, сползают вниз – в пылесборник. Там они грустно лежат, ожидая утилизации.
Циклонные пылеуловители широко используются для захвата пыли среднего и крупного размера (от 0,01 мм и выше). В индустриальном секторе такие аппараты хорошо показывают себя на участках механической обработки дерева, резин, пластиков, камня, минеральных пород.
Что касается бытовых устройств, то циклонные подсистемы часто присутствуют в конструкциях современных пылесосов и рециркуляционных воздухоочистителей – в качестве звена первичной, грубой воздухоочистки.
Важно: первое правило Циклонного Клуба – циклоны не предназначены для мокрой пыли, а также веществ, склонных к слипанию (цементации). Внутри налипнет страшная каша, все начнет гудеть, трястись и даже может сломаться.
Электростатические фильтры
Электрофильтры куда более широко используются в быту, нежели в промышленности, и сейчас Вы узнаете, почему.
Принцип работы этих устройств заключается в использовании закона, известного каждому с детства – противоположности притягиваются.
Пылевые частички попадают внутрь рабочей камеры, где электризуются (в т.н. коронном заряде) и притягиваются к противоположно заряженным пластинам или трубкам.
Все бы ничего, но разность потенциалов (по-русски говоря – напряжение) для создания коронного заряда нужна очень недетская (киловольты и десятки киловольт). Понятно, что зарядить небольшую пластинку рабочего воздухоочистителя куда проще, чем обеспечить то же напряжение на здоровых электродах в промышленном электростатическом фильтре (пластин или трубок могут быть десятки и сотни).
Впрочем, исключительно высокий КПД, который демонстрируют электропреципитаторы в отношении ультрамикродисперсных примесей, иногда обуславливает их ограниченную рациональность внедрения на предприятиях.
Интересной, но нехорошей особенностью электрофильтров – в рамках их использования в квартирах и комнатах – является то, что они нейтрализуют (захватывают) любые ионы, то есть заряженные частицы, присутствующие в естественном воздухе.
Без этих ионов воздух становится «стерильным», абсолютно нейтральным. Для живых организмов это нехорошо, поэтому домашние электростатические пылеуловители часто комплектуют встроенными системами ионизации воздуха.
В промышленных электрофильтрах дополнительные ионизаторы – понятное дело – не нужны. В промышленности работают такие мужики, которым отсутствие каких-то там ионов совершенно нипочем. И без ионов нормально. Стаж идет, зарплата капает.
Фотокаталитические фильтры
Фотокаталитические фильтры – очень классные и высокотехнологичные штуки, но их применение обычно ограничивается домашними или лабораторными применениями. Скорее, эти устройства следует относить к газоочистителям, но в рамках этой страницы упомянуть о них будет нелишним, (особенно, если учесть, что молекулы, вирусы и прочие мерзопакостные микробы – также являются механическими объектами).
Наденем засаленный фартук, возьмем инструменты и заглянем под капот этой фотокаталитической бандуры. Так, что это у нас? Ультрафиолетовая лампа. Понятно. А это что за штуковина? Да нет, вот эта, с дырками.
Эта штуковина – главный элемент фильтра – микропористая пластина с напылением оксида титана.
УФ-лампа светит на пластину, и из последней мистическим образом начинают выделяться высшие оксиды (окислы элементов с наибольшей валентностью) и озон, которые разлагают нежелательные соединения до безопасных соединений (углекислый газ, вода, азот).
Высокая агрессивность среды в близости от пластины также повреждает оболочки вирусов и бактерий, после чего те отправляются в иной мир, к своим древним бактериальным Богам.
Фотокаталитические фильтры, конечно, очень классные и универсальные, но в крупной промышленности почти не используются – из-за своей неспособности обрабатывать большие объемы воздуха, особенно – высокоскоростные и высоконасыщенные. ФФ используются в лабораториях микроэлектроники, домашних воздухоочистителях, а также в автомобильных системах вентиляции и кондиционирования.
Волоконные пылеуловители
Волоконные фильтры, Вы думали, мы про них забыли? Щас!
Ткань известна очень давно, и люди сразу смекнули, что через материю можно неплохо фильтровать газообразные и жидкие среды.
Современные методы производства т.н. нетканых полотен вывели волоконную фильтрацию на принципиально иной уровень.
Нетканый материал – это как бы ткань, но полученная без применения ткачества.
Одним из наиболее распространенных нетканых материалов является иглопробивное полотно. Если посмотреть на такой фильтроматериал под микроскопом, мы увидим, что это одна-единственная, длиннющая полимерная нить, которая вся запутана и перепутана (как наушники в кармане), а потом запрессована (или прокатана) до состояния плоского полотна.
Этот способ называется иглопробивным, потому что нить запутывается с помощью специальных микроигл с крючками на конце (как маленькие гарпунчики для маленьких китобойчиков). Есть и другие подходы к формированию нетканых материалов – термический, химический, комбинированные, а также всякие хитрые запатентованные методики типа SpunJet, SpunLace и т.д.
Тут главное не это, а то, ну, это самое, в общем, в итоге можно изготовить волокно с таким малым размером пор, который недостижим для получения в условиях традиционного, машинного ткачества.
Что ж, волокно у нас в наличии, что будем с ним делать? А давайте пропустим через него запыленный поток и посмотрим, как оно с этим справится!
А справляется нетканый материал с пылью очень хорошо. Такие фильтры с легкостью задерживают частички размером от 0,5 мкм. А это – 0,0005 мм!
Собственно, именно поэтому волоконные фильтры и используются для тонкой очистки воздуха от микродисперсной пыли, в том числе в гигиенических воздушных фильтрах HEPA (High Efficiency Particle Arrester).
Фильтры могут иметь вид патронов, картриджей, кассет, гофров (гармошек).
Что касается промышленных назначений, то иглопробивной материал широко используется в индустриальных рукавных пылеуловителях, плотно занявших нишу очистки выбросов на асфальтобитумных заводах, ЖБИ, МСЗ, стеклообрабатывающих и иных предприятиях-источниках опасной микродисперсной механики.
Волокно, использующееся в промышленных аппаратах, может быть покрыто дополнительной пропиткой – для увеличения его абразивной или термической стойкости, химстойкости, для способности отталкивать влагу и т.д.
Рекомендуем ознакомиться с таким типом оборудования как рукавные фильтры. Вдруг однажды Вы попадете на викторину, и Вам попадется вопрос про рукавный фильтр? А вы что? То-то же! Подробности в видео ниже.
Водная мойка воздуха или сектор «Приз» на барабане
А сейчас… забудьте обо всем, что Вы прочитали выше, потому что мы переходим к самой крутой технологии очистки воздуха – мокрому пылеулавливанию.
Многие даже не догадываются, что одной из самых эффективных и доступных сред, способных задерживать механические частицы, является обычная вода – вопрос лишь в том, как обеспечить правильное взаимодействие «антагонистов».
В бытовых моделях воздушных моек засасываемый в аппарат воздух непрерывно проходит сквозь вращающийся барабан, низ которого находится в ванне с водой. Барабан, как правило, имеет сложную поверхностную структуру (для повышения площади контакта сред), а также может быть оснащен дополнительными пористыми HEPA-фильтрами. Разумеется, такие мойки по умолчанию являются увлажнителями воздуха.
Кстати, все слова, в которых есть дублирующиеся гласные, – барабан, карандаш, кабан, башка, чугун, таракан, тормоз, чакчак, лапша, халат – тюркские.
Бытовые технологии могут незначительно отличаться количеством барабанов (Якубович, помоги!), скоростью их вращения, наличием дополнительных узлов, но общий принцип остается неизменным.
Промышленные газопромыватели
Куда более интересно и разнообразно мойка воздуха осуществляется в промышленности, где используется целая плеяда жидкостных аппаратов – скрубберов и абсорберов.
Промышленные газопромыватели отличаются от бытовых по принципу формирования водной преграды, через которую пропускается воздушный поток:
- ротоклоны и дезинтеграторы имеют схожий с бытовыми воздухоочистителями принцип. Вы угадали, там тоже есть вращающийся барабан, лопасти которого орошаются водой. Агрегаты этого типа в наше время используются все реже;
- пленочные скрубберы походят на циклоны, (о которых мы писали выше), но вдобавок ко всему оснащены форсуночным блоком, который распыляет внутри рабочей камеры воду. Жидкость тонкой пленкой непрерывно стекает вниз по стенкам колонны, унося с собой механические частички;
- в скрубберах Вентури воздухопоток, за счет трубы переменного диаметра, разгоняется до умопомрачительных скоростей (иногда до сотен м/с) и разбивает подающуюся жидкость в мельчайший туман, который и связывает нежелательные примеси;
- барботажные пылеуловители задерживают примеси в слое пены, которая образуется в результате прохождения воздухопотока через орошаемые водой отверстия в специальных тарелках;
- скрубберы с кипящим слоем имеют в рабочей камере массив полых шариков, которые, в условиях тонкого равновесия псевдоожижаются и начинают вести себя, как жидкость, что в купе с параллельным орошением рабочей камеры обеспечивает исключительно высокую эффективность таких устройств.
В исключительных подробностях с водяной очисткой воздуха на производствах Вы можете ознакомиться по ссылке.
Также, если интересно, смотрите видео ниже – там мы все подробно разжевали про скрубберы.
Странно, что производители бытовых устройств не берут на вооружение эти прекрасные технологии. Скорее всего, это связано с потенциально высоким шумом аппаратов и необходимостью создания дополнительных циркуляционных контуров, что неоправданно в условиях комнатного использования. Барабан крутится, обеспыливание мутится.
Итоги
Подытоживая, следует сказать, что все вышеописанные технологии имеют право на жизнь, но некоторые подходы более универсальны.
Так, например, мокрая мойка воздуха позволяет и обеспыливать, и автоматически охлаждать и увлажнять воздух, чего не могут ни фотокатализаторы, ни волоконные, ни электрофильтры.
Фотокатализаторы хорошо справляются с токсичными и бактериальными загрязнителями, но не способны результативно улавливать среднюю или крупную пыль. Волоконные фильтры нужно чистить или менять, а электрофильтры – капризны и сложны.
По нашему мнению, лучшими системами пылеочистки являются комбинированные системы с ключевым звеном в виде мокрого фильтра и сопутствующими функциями, (если они, конечно, Вам нужны).
Заключение
Дорогие друзья, надеемся, Вам понравился наш первый пост в Яндекс.Дзен. Хочется верить, что он был интересен и информативен.
В качестве доброго жеста просим Вас подписаться на наш канал, а мы – в свою очередь – будем стараться и впредь делать наши посты веселыми и познавательными. Благодарим за чтение! С вами был «ПЗГО».