CC BY
9
УДК674: 621.928.93 Проф. С.М. Лютий, д.nut.; доц. П.П. Нахаев,
к.т.н. - УкрДЛТУ; А.В. Ляшеник - Коломиисъкий полшгехшчний коледж
ЕФЕКТИВШСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ ЦИКЛОШВ 13 ФЫЬТРУЮЧИМИ ЗОВН1ШН1МИ СТ1НКАМИ
Описано дослщження, як1 проводшшся авторами з вивчення пдрав-йчного опору ци-клошв ЦН-15 та фшьтруючого циклопу. Встановлено фактори, як1 визначають високий ri-дравл1чний onip традишйних циклошн. Показано позитивний вплив фшьтрувально! сгшки на енерговитрати при очишенш асшрашйного повпря у таких сепараторах.
Prof. Ye.M. Lutyj, doc. P.P. Nahajev - USUFWT; A.V. Liashenyk - Polytechnical
college of Kolomyia
Effectiveness of application of cyclones with an exterior filter wall
This article describes researches, which were carried out by the authors concerning the study hydraulic resistance of a cyclone ЦН-15 and filter cyclone. Is defined the factors, which determine high hydraulic resistance of traditional cyclones. It shows positive filter wall influence on consumption electric energy at clearing air.
Вже багато рокш на пщприемствах деревообробноУ галуз1 циклони викори-стовуються для очищения асшрацшного повггря.
Поряд з вшомими перевагами таких пристроУв, одним з основних Ух недолив е високий пдравл1чний onip, а вщповщно велию енерговитрати на очищения асшрацШного повпря.
Пдравл1чний onip циклона сютадаеться з: втрат тиску на вход1 у циклон, пов'язаних з розширенням потоку; втрат за рахунок сил тертя м1ж стшками циклона i потоком aepocyMiiui, на обертапьний рух потоку при поворот у вихлопну трубу; втрат тиску у Tpy6i i на виход1 з неУ. Проте головна частина пдравл1чного опору циклона викликана турбулентшстю потоку у цих сепараторах. Зпдно з до-слщженням 111 головна частина втрат тиску (близько 80 %) - це втрати у середнж частиш циклона на енергетичне розаювання у в'язкому турбулентному оберталь-ному потоц1, а 20 % втрат пов'язаш з розстованням потоку на виход1, розширенням потоку пов1тря на вход1 i тертям на санках циклона.
У лггератур1 пропонують визначати пдравл1чний onip циклона за формулою:
АРс = Сс-Р~, (1)
де: Vt - швидюсть на вход! у циклон; - коефщ1ент пдравл1чного опору; р -густина повпря.
Коефвдент ¿Гс е одним з основних показниюв, що характеризують енерго-емшсть циклона. BiH залежить вщ температури, ступеня турбулпацп, запиленосп! потоку, а також - вщ конструктивних особливостей циклона. BiflOMi спроби теоретично описати коефщ1ент £с. Так, наприклад, на основ! дослщжень, яю описан! у po6oTi [1|, запропоновано емшричне р1вняння для знаходження ¿¡с (2), проте внаслщок взаемод1У р1зномаштних аеродинам)чних процесс у циклош запропоно-вана формула дае неточш значения даного коефщ1ента i тому для кожного типу i типорозм1ру циклона BiH визначасться експериментально:
2. Технологи та устат куванни деревообробннх [1 i iii|ППМ1| и ]2 1
Укра'шський державний лкотехшчний унiверситет
Сс = х
Я
(2)
де: X \ Z — функц!У геометрп циклона; Aj \ Dc - вщповщно площа поперечного пе-pepi3y вхщного патрубка i д!аметр вихлопноУ труби циклона.
Пот1к повпря у циклош е турбулентним. Внаслщок HepiBHOMipHOCTi розпо-д1лу швидкосп потоку aepocyMiuii, у циклон! створюються сприятлив! умови для турбулентного перем1шування mapie потоку, виникнення вихрових потоюв в облает! м1ж вихлопною трубою та зовшшньою стшкою циклона. Характер розподи лу тангенщальноУ складовоУ швидкост! потоку у циклон! [2, 3| вказуе на р1зницю швидкостей потоку поблизу вихлопноУ труби i поблизу стшки циклона. Створю-еться ефект "обертання" вихлопноУ труби по вщношенню до стшки. Аналопчна поведшка потоку повггря м1ж двома цилшдрами, внутршнш з яких обертаеться, описана у po6oTi |4], яка евщчить, що починаючи з певних чисел Рейнольдса, м1ж цилшдрами виникають завихрения з правим i л1вим обертанням.
Останшм часом використання таких пристроУв як лазерш анемометри, по-тужноУ комп'ютерноУ техшки та прикладних програм для математичного моделю-вання потоюв (CFD) дозволило бшьш реально вщобразити рух потомв повпря у циклон!. На рис. 1 представлено векторний план швидкост! газового потоку у пло-
У пром!жку м1ж вихлопною трубою i зовшшньою стшкою циклона, облас-Ti А, Б, В, простежуються вихров! потоки, опис яких наведений в |4| i ям значно шдвищують гщравл1чний onip циклона та знижують його ефектившеть.
3 рис. 1, а також з результате дослщжень, описаних в [1, 3-6| можна зро-
6ИТИ ВИСНОВОК, ЩО BHXpOBi ПОТОКИ ПрОСТеЖуЮТЬСЯ ТШЬКИ у ПрОм1жКу М1Ж вихлопною трубою i стшкою, а нижче вихлопноУ труби вони вщеутн!. Даний факт пояс-нюеться впливом на них рад1ального стоку |3|.
Таким чином, д!я рад1ального стоку в облает! нижче вихлопноУ труби е по-двшною. 3 одного боку, BiH е основною причиною низькоУ ефективност! циклошв [3|, оскшьки захоплюе др1бнодисперсш частини пилу i переносить Ух в область направленого вверх потоку. 3 другого боку, рад!альне епкання руйнуе вихров! потоки, що призводить до зниження гщравл!чного опору циклона.
Враховуючи те, що до 50 % електроенергн, яка споживаеться деревообро-бним пщприемством, витрачаеться на асшращю i повггроочищення, а також по-CTifiHe подорожчання електроенерпГ в УкраУш, на шдприемствах деревообробноУ галуз1 ¡снуе значна потреба в ефективних, низькозатратних пов1троочисних установках. Тому при випробуванш нових пристроУв для очищения повггря, поряд з Ух ефективжетю, особливо актуапьними е енерговитрати цих пристроУв.
Спроби корисно використати явища, що пов'язаш з рад1альним стоком призвели до створення фшьтруючих циклошв, тобто циклошв ¡з фшьтруючими
У фгльтруючому циклон! [2, 7| завдяки частковому витоку пов!тря через фЫьтрувальну criHKy створюеться рад1альний потж, направлений в!д oci циклона, який руйнуе ¡снуюч! у потоц! вихори та нестабшьност! у пограничному шар!, сприяе рухов! частинки пилу до зовшшньоУ ст!нки. Зменшення пдравл!чного опору таких циклошв викликане такими факторами:
122
Зб1рник науково-техтчних праць
• часткове вщведення очитеного повггря через сгшки;
• зменшення турбулентносп потоку;
• зникненпя нестабшьносп потоку у пограничному шар1 при його вщсмоктуванш14]
• послабления вихрових поток!н у простор! М1Ж корпусом 1 вихлопною трубою |4, 8|.
Рис. 1. Векторный план швидкост'1 газового потоку у площиш циклона
Публжусгься з дозволу автора: Frank Th.: Website of the Research Group on Multiphase Flows, Chemnitz University of Technology, Germany, hup:// www.imech.tu-chemnitz.de
У дашй poGoTi для вивчення впливу ф!льтрувальноУ стшки на енергоемшсть та пдравл!чний onip циклона проведено дослщження циклону ЦН-15 продуктивш-стю 1300 м3/год, в якому зовшшню меташчну стшку зам!нювали ф1льтрувальною. Дослщжено два вар1анти ф1пьтрувальних CTiHOK ¡з пропускною здатшстю Qi i Q2.Установку для дослщження фшьтруючих циклошв розроблено на основ! |8|.
Швидюсть потоку у BxiflHOMy патрубку та вихлопнш Tpy6i вимфювалася за допомогою приладу TESTOVENT4000/07.88-1 |2|. Для 3aMipiB тисюв викорис-товувалася трубка ГПто-Прандтля та м1кроманометр з нахиленою трубкою типу ММН. Для вим1рювання швидкосп фшьтрацП' застосовувапи MiHianopHi термо-анемометри для вим1рювання малих швидкостей потоку повггря, виготовлеш i проградуйоваш у НТУ "Льв1вська полггехн!ка". Споживана потужшсть електро-двигуна вентилятора ф!ксувалася за допомогою переносного вим1рювального комплекту К-50.
Втрати тиску у циклон! визначались як р1зниця повних тиск!в на вход! i виход! з циклона. Результата дослщжень г!дравл!чного опору циклон!в та питомоУ споживаноУ потужност! електродвигуном вентилятора, пщключеного до циклона, представлен! на рис. 2, 3.
На рис. 2 показана характеристика циклона з метапевою стжкою i циклона з зовшшньою фьпьтрувальною ст!нкою. Як фшьтрувальну стшку використовували тканину голкопробивну. Досшди проводилися для р1зних тканин з пропускними здатностями Qi i Q2. Граф1к рис. 2. демонструе залежшсть г!дравл!чного опору
2. Технология та устаткування деревообробннх пкдпрнсмств 123
Украшський державний лкотехшчний унiверcитет
3 огляду на вище наведене, а також беручи до уваги результата досш-джень, що описан! в |2|, можна стверджувати, що використання фкпьтруючих циклошв на шдприемствах деревообробноУ rany3i е бшьш еконокпчно дощльннм, шж застосування звичайних циклошв i дае можлив!Сть економити до 40 % еле-ктроенергп, що витрачаеться на очищения асшрацшного повггря.
Цей висновок тдтверджуеться практикою. На сьогодш ефективно працюе двоступенева пов1троочисна установка на 6a3i ф1льтруючих циклошв [7].
Лггература
1. Christian Fredriksson Exploratory Experimental and Theoretical Studies of Cyclone Gasification of Wood Powder. Doctoral thesis. Lulea University of technology. Sweden. 1999.
2. Лютий e.M., Нахасв П.П., Ляшеннк А.В. До розподшу тангетцально! складово! швидкосп потоку у циклон! ЦН-15 i фшьтруючому цикпош. // Науковий вюник. 36. наук-техн. праць. - Льв1в: У крД ПТУ. - 2001, вип. 11.4. - С. 190-195.
3. Пирумов А.И. Аэродинамические основы инерционной сепарации/ Под ред. Н.Я. Фабриканта. - М.: Госстройиздат, 1961. - 120 с.
4. Шлихтинг Г. Теория иофаничного слоя. Издательство иностранной литературы, Москва, 1956. - 528 с.
5. Frank Th. Application of Eulerian-Lagrangian prediction of gas-particle flow to cyclone separators. Lecture series 1999-2000. "Theoretical and experimental modeling of particle flow". Brussels. Belgium. 03-07April 2000.
6. "Lagrangian Prediction of Disperse Gas-Particle Flow in Cyclone Separators" Frank Th., Wassen E., Q. Yu. Third International Conference on Multiphase Flow - ICMF'98.Lyon, France, June 812, 1998.CD-ROM Proceedings, Paper No. 217, pp. 1-8.
7. Лншеник А.В. Високоефективна повггроочисна установка з фшьтрувальними циклонами// CeiT меблш i деревини. 1999, № 2. - С. 28-29.
8. Единая методика сравнительных испытаний пылеуловителей для очистки вентиляционного воздуха//Л.: ВНИИОТ ВЦСПС, 1967. - 103 с.
УДК662.53 Проф. Е.В. Прокопович, к.т.н. - УкрДЛТУ
3 ICTOPIÏ С1РНИКОВОГО ВИРОБНИЦТВА
Описаш ocuoBui ¡сторичш етапи розвитку промислового виробництва аршшв у cei-"ri, у тому чисти i в Укрздш.
Prof. В. V. Prokopovych - USUFWT From the history of match production
The principal historical stages of development of industrial match production in world and in Ukraine have been described.
Як вщомо, протягом тривалого часу вогонь добували тертям шматка дерева по дереву, або викрешуванням ¡скри на легкозаймистий матер1ал при yflapi твердих тш (камшь по каменю, crani по кременю та ¡н.). Незручност1 i трудноыц цих cnoco6ÎB змусили взятися за пошуки простшшх i надШшших джерел добу-вання вогню. Тшьки наприюнщ XYIII ст. почали з'являтися пристосування для одержання вогню, засноваш не на мехашчних способах (через тертя, удар), а на xîmîhhhx реакщях. Перш! арники з'явились в 30-х роках XIX ст. в Англи [1]. Вони були мало nofliÔHi на сучасш. Tofli cipHHK являв собою трубочку з паперу, на один юнець якоУ наносили cyMiui хлористого кашю з цукром, а поряд ставили маленьку скляну пляшечку з арчаною кислотою. Пляшечку розбивали, i кислота, попадаю-
2. Технология та устаткування дерсвообробннх пйдпрнсмств J 25
