CC BY
15ЛИТЕРАТУРА
1. Капранова А.Б., Бакин М Н., Лебедев А.Е., Зайцев А.И. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2013. Т. 56. Вып. 6. С. 83-86;
Kapranova A.B., Bakin M.N., Lebedev A.E., Zaitsev A.I.
// Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 6. P. 83-86 (in Russian).
2. Петров А.А., Лебедев А.Е., Зайцев А.И., Капранова А.Б.// Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2012. Т. 55. Вып. 8. С. 88-90;
Petrov A.A., Lebedev A.E., Zaitsev A.I., Kapranova A.B.
// Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2012. V. 55. N 8. P. 88-90 (in Russian).
Кафедра теоретической механики
УДК 66.074.2
М.А. Юровская, Д.Е. Смирнов, А.В. Сугак, В.К. Леонтьев
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯ-КЛАССИФИКАТОРА
(Ярославский государственный технический университет) e-mail: barashevama@ystu.ru. sugakav@ystu.ru
Экспериментально исследована работа нового пылеуловителя-классификатора. Установлено влияние геометрических параметров аппарата и условий эксплуатации на эффективность пылеулавливания.
Ключевые слова: пылеуловитель-классификатор, эффективность пылеулавливания, медианный размер улавливаемых частиц
На предприятиях химической, металлургической, строительной, деревообрабатывающей и пищевой промышленности при проведении технологических операций в отходящих газовых потоках образуется значительное количество мелкодисперсной пыли, непосредственный выброс которой пагубно влияет на окружающую среду. Кроме этого, часто возникает ситуация, когда выбрасываемая пыль является ценным продуктом производства (например в процессах производства пигментов, цемента, керамзита, катализатора, доломита, топливных пеллет и др.).
Существующие системы пылеулавливания не всегда справляются с поставленной задачей эффективной очистки пылегазового потока, а уловленная пыль не разделяется по фракциям и нуждается в дальнейшей классификации на специальном оборудовании [1, 2].
Авторами предложена конструкция пылеуловителя-классификатора, позволяющая осуществить высокоэффективную очистку пылегазового потока и одновременно классифицировать уловленную пыль по фракциям. Конструкция аппарата представлена на рис. 1.
В корпусе 1 с диаметром цилиндрической части ^=0,35м размещены три ступени выделения твердых частиц из газового потока (I, II, III). Газ, содержащий взвешенные частицы, через спиральный входной патрубок 2 поступает на первую ступень, где происходит отделение крупных частиц за счет сил, возникающих во вращающемся потоке. Крупная фракция пыли выводится из аппарата через патрубок 3. Поток газа со средней и мелкой фракцией поступает на вторую ступень очистки, расположенную в пространстве между приемным цилиндром 6 и экраном 7. На второй ступени очистки за счет изменения направления движения потока происходит отделение частиц средней фракции, которые выводятся через патрубок 5. Поток газа с мелкой фракцией огибает наружную поверхность приемного цилиндра 8 и поступает на третью ступень очистки, на которой за счет неподвижных лопастей 9 происходит закрутка вращения пылегазового потока, повышается действие центробежной силы, в результате чего происходит отделение мелкодисперсных частиц от газового потока. Очищенный газовый поток выводится из аппарата через выходной патрубок
10, а мелкодисперсные частицы пыли удаляются через патрубок 12.
Вход газа
уловленных частиц. Исследования проводились по методикам, представленным в литературе [3].
Результаты экспериментальных исследований при улавливании пыли №1 приведены в таблице. График полученной зависимости представлен на рис. 2.
Таблица
Влияние высоты экрана аппарата на эффективность пылеулавливания при различных скоростях потока
Table. The effect of the height of the apparatus screen on dust collection efficiency at various air flow rates
Скорость воздушного потока W, м/с Высота экрана Н
0,4D 0,49D 0,53D 0,57D 0,71D
Эффективность пылеулавливания п, %
5,6 78 78,5 78,7 79 80
9,2 85 87 87,1 88 89
12,5 89 92 93 94 95
17 93 96,3 97 97,9 98,3
20 93 96,3 97 98 98,3
Рис. 1. Принципиальная схема пылеуловителя-классификатора. 1 - корпус аппарата; 2 - входной патрубок; 3
- патрубок отвода крупной фракции пыли; 4 - наклонное днище; 5 - патрубок отвода средней фракции пыли; 6 - приемный цилиндр второй ступени; 7 - экран цилиндрической формы; 8 - приемный цилиндр третьей ступени; 9 - неподвижные лопасти; 10 - выходной патрубок; 11 - наклонное днище; 12 - патрубок отвода мелкой фракции Fig. 1. Schematic diagram of the dust collector classifier. 1 - unit body; 2 - inlet, 3 - drain pipe for output the large fraction of dust; 4 - sloped bottom 5 - nipple for output of mean dust fraction, 6 -cylinder receiving the second step; 7 - screen of cylindrical shape; 8 - reception cylinder of the third step; 9 - fixed blades; 10 - outlet; 11 - sloped bottom, 12 - nipple for output of small fraction
Исследования проводились на пылях, имеющих следующие характеристики: пыль №1 металлургического производства (медианный размер частиц d50 = 130 мкм; дисперсия а = 2,4; плотность р = 3170 кг/м3); пыль №2 производства катализатора (медианный размер частиц d50 = 80 мкм; дисперсия а = 2,5; плотность р=2450 кг/м3); пыль №3 производства красящих пигментов (медианный размер частиц d50=8 мкм; дисперсия а = =2,1; плотность р=4900 кг/м3). Скорость воздушного потока во входном патрубке изменяли в диапазоне W = 5,6...20,0 м/с, высоту экрана - Н = =(0,4...0,71)D.
В ходе проведенных экспериментов опытного образца пылеуловителя-классификатора было изучено влияние геометрических параметров конструкции аппарата и условий эксплуатации на эффективность пылеулавливания и классификацию
Исследование влияния высоты экрана Н на эффективность пылеулавливания при различных значениях Ж показало, что максимальное значение П=98 % достигается при высоте экрана Н=0,57Д и дальнейшее увеличение высоты экрана не приводит к значительному росту величины п.
95
о4
85
75
0
5
10
15
20
W, м/с
Рис. 2. Зависимость эффективности пылеулавливания от скорости воздушного потока для различной высоты экрана аппарата (пыль №1). ▲ - H=0,4D; • - H=0,49D; А - H=0,53D; ■ - H=0,57D; о - H=0,71D Fig. 2. The dependence of the efficiency of dust collection on the air flow rate for varying the height of the screen of unit (dust №1). ▲- H=0,4D; • - H=0,49D; А - H=0,53D; ■ - H=0,57D; о - H=0,71D
Анализ рис. 2 показал, что оптимальным значением скорости во входном патрубке является W=17 м/с, при котором достигается максимальное
значение эффективности пылеулавливания п. Следует отметить, что при скорости воздуха Ж=17 м/с гидравлическое сопротивление исследуемой конструкции пылеуловителя-классификатора составляет 2000 Па. Дальнейшее увеличение скорости потока может привести к вторичному уносу мелкой фракции улавливаемой пыли.
Результаты экспериментальных исследований эффективности пылеулавливания от скорости газового потока для различных видов пыли представлены на рис. 3 (исследования проводились при высоте экрана Н=0,57Ц).
100 90 80
о4
, 70 60 50 40
0
5
10
15
20
W, м /с
Рис. 3. Зависимость эффективности пылеулавливания от скорости воздушного потока для сыпучих материалов различного дисперсного состава: ■ - пыль №1; □ - пыль №2; • - пыль №3 Fig. 3. The dependence of the efficiency of dust collection on the air flow rate for bulk materials of different dispersive composition: ■ - dust №1; □ - dust №2; • - dust №3
Анализ полученной зависимости показывает, что уменьшение медианного размера сыпу-
чего материала приводит к снижению эффективности пылеулавливания.
В ходе исследований авторами был проведен дисперсный анализ уловленной пыли на каждой ступени. Было установлено:
- для первой ступени изменение скорости потока W позволяет перераспределить пыль между ступенями. Например, для пыли №1 при W=9,2 м/с медианный размер частиц, отделенных на первой ступени, d50=140 мкм, при W=12,5м/с d50=150 мкм, при W=17 м/с d50=180 мкм.
- для третьей ступени дисперсный состав уловленной пыли не зависит от скорости воздушного потока и для пыли №1 d50=40 мкм.
Таким образом, экспериментально установлено, что предложенная конструкция пылеуловителя-классификатора позволяет осуществить высокоэффективную очистку воздуха от мелкодисперсной пыли промышленных производств, а также разделить уловленную пыль на фракции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Чекалов Л.В. Экотехника. Защита атмосферного воздуха от выбросов пыли, аэрозолей и туманов. Ярославль: Русь. 2004. 424 с.;
Chekalov L.V. Ecotechnics. Protection of atmospheric air from emissions of dust, aerosols and mists. Yaroslavl.: Russ. 2004. 424 p. (in Russian).
2. Володин Н.И., Смирнов Д.Е., Сугак А.В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2009. Т. 52. Вып. 12. С. 105-107; Volodin N.I., Smirnov D.E., Sugak A.V. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2009. V. 52. N 12. P. 105 - 107 (in Russian).
3. Карпухович Д. Т. // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2002. Вып. 12. С. 30;
Karpukhovich D.T. // Khim. I Neftegaz. Mashinostroenie. 2002. N 12. P. 30 (in Russian).
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии
