CC BY
28
Фестник^Т^ИЖ № 4, 2012
УДК 690-502.7
Доцент Е. А. Рудыка, доцент Е. В. Батурина, доцент И. Н. Матющенко,
(Воронеж. гос. ун-т инж. технол.) кафедра инженерной экологии и техногенной безопасности, тел. (473) 249-60-24 доцент О.А. Семенихин
(Воронеж. гос. технич. ун-т) кафедра промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, тел. (473) 243-76-70
Исследование режима работы нового центробежного аппарата очистки воздушных выбросов
Для проверки эксплуатационных показателей аппарата определялась зависимость гидравлического сопротивления от уровня очищающей жидкости в аппарате и входной скорости.
To test the performance indicators to determine the relation of hydraulic resistance depending on the level of cleaning fluid in the apparatus and the input speed.
Ключевые слова: пыль, очистка, аппарат.
Защита воздушного бассейна от загрязнений промышленными выбросами является в настоящее время одной из важнейших проблем, затрагивающих в той или иной степени все страны мира.
Многие технологические процессы в промышленности сопровождаются интенсивным пылеобразованием. Причем отработанный воздух зачастую необходимо очищать в пыле-отделителях для того, чтобы не испортить уловленный продукт и вернуть его в технологический процесс [1].
Чтобы соответствовать санитарно-гигиеническим требованиям с учетом важности проблемы сокращения потерь продукта в качественно новых рыночных условиях развития перерабатывающего производства необходимо, в первую очередь, исследовать и реализовать возможности существенного повышения эффективности и стабильности основных способов улавливания пылей - сухих и мокрых инерционных методов, а также обосновать и регламентировать необходимый уровень очистки отработанного воздуха с учетом возросших экологических требований.
С целью разработки методов и способов улучшения эффективности очистки атмосферного воздуха проводился анализ публикаций о новых технических решениях в области очистки воздуха от пыли и физико-химических
© Рудыка Е.А., Батурина Е.В., Матющенко И.Н., Семенихин О.А., 2012
свойств улавливаемой пыли, а также работы по исследованию различных видов очистного оборудования с целью выдачи рекомендаций по их применению.
В настоящее время для улавливания производственной пыли широко применяются установки сухой очистки циклонного типа.
Метод центробежного осаждения частиц из запыленного потока газа, получивший широкое распространение в промышленности, является едва ли не единственным в случае умеренных объемных расходов газа, что весьма характерно для сушильных и иных установок в пищевой промышленности. Это объясняется простотой устройства и достаточно высокой эффективностью центробежных пылеоса-дителей - циклонов.
Работа этих аппаратов исследовалась рядом авторов [2,3]. Однако движение газа в циклоне носит весьма сложный характер и несмотря на большое число теоретических работ требует дальнейшего изучения.
Анализируя данные, определяющие фракционную эффективность очистки, удельные затраты энергии, пропускную способность пылеуловителей и другие характеристики применяющихся аппаратов, а также особенности их работы на производстве мы пришли к выводу, что среди сравниваемых аппаратов сухой очистки ни один не превосходит другие по всем важнейшим показателям.
Фестпик&ТУМШ, № 4, 2012=
Достижение более высокой эффективности очистки приводит к увеличению удельных затрат энергии, либо значительному усложнению конструкции аппарата, увеличение производительности по воздуху ведет к переходу ламинарного режима течения в турбулентный и, как следствие, к ухудшению пылеулавливания.
Совершенствование циклонов ведется в направлениях увеличения эффективности очистки и снижения удельных энергозатрат.
Нами проводились исследования разработанной конструкции установки комбинированной очистки воздуха (рис. 1).
Очищенный
воздух
D
н
/
Загрязненный воздух
3
Рис. 1. Центробежный аппарат очистки воздушных выбросов
Установка работает следующим образом. Загрязненный воздушный поток под давлением подается во входной патрубок 1 и, проходя через газожидкостный инжектор 2, создает в районе входа патрубка 3 пониженное давление, под действием которого очищающая жидкость из корпуса 4 всасывается по патрубку и смешивается с воздушным потоком. Затем благодаря тангенциальному расположению инжектора, выходя из его полости, поток закручивается по спирали и опускается вниз.
Во внутренней полости инжектора и цилиндрической части корпуса тонкораспыленная очищающая жидкость перемешивается с воздушным потоком. При этом в активном объеме аппарата создается высокоразвитая поверхность контакта фаз, происходит коагуляция частиц и придание им гидрофильных свойств, что способствует эффективной очистке газа. Очищенный воздух проходит капле-уловитель и удаляется через патрубок для отвода очищенного газа. Очищающая жидкость по стенкам корпуса стекает в бункер 6 корпуса.
В цилиндрической части корпуса создается избыточное давление, которое достигается благодаря разности выходного диаметра инжектора и выходного патрубка й для отвода очищенного воздушного потока.
Для экспериментальной проверки эксплуатационных показателей разработанной установки и оценки ее конструктивных особенностей были проведены исследования гидравлического сопротивления в зависимости от уровня очищающей жидкости в аппарате и входной скорости.
Установлено, что гидравлическое сопротивление возрастает с увеличением скорости воздушного потока и уменьшением расстояния между поверхностью жидкости и выхлопной трубой аппарата. Нами получены численные показатели, свидетельствующие о зависимости чисел Эйлера от соответствующих параметров, характеризующих гидродинамику аппарата.
В результате обработки опытных данных получен явный вид критериального уравнения для расчета гидравлического сопротивления аппарата:
АР
РУ2.
= 117
О ^
V 2жу у
V у 2 О ^0
V
где АР - гидравлическое сопротивление, Па; рг -плотность газа, кг/м3; V - коэффициент кинематический вязкости, м3/с; V - скорость газа в полном сечении аппарата, м/с; ш - угловая скорость потока, рад/с; О - диаметр аппарата, м; й - диаметр выходного патрубка для отвода очищенного газа, м; Н - расстояние от уровня очищающей жидкости до выходного патрубка, м.
5
2
1
d
4
0.181
<becmnuKjBTyMm, № 4, 2012*
Полученные результаты представлены на рис. 2.
АР/рл
650
600
550
500
i50
iOO
350
J
Ч 2
V 3
ОЛ
0.8
1.2
1.6 Н/П
Полученные данные можно использовать при проектировании соответствующих аппаратов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аверьянов, А. В. Очистка воздуха рабочей зоны от производственной пыли [Текст] / А.В. Аверьянов // Успехи современного естествознания. - 2011. - № 7 -С. 64-64
2. Протасов, В. Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России [Текст] / В.Ф. Протасов. -М.: Финансы и статистика, 1999.
3. Болбас, М. М. Основы промышленной экологии [Текст] / М.М. Болбас. -М. : Высшая школа, 2003.
Рис. 2. Зависимость гидравлического сопротивления от конструкционных особенностей аппарата, Н/D: кривая 1 - 0,1 , кривая 2 - 1, кривая 3 - 1,4.
