Математичнамодель газопилового потоку в циклоні з проміжнимвідведеннямосадженого пилу Текст научной статьи по специальности «Математика»

УДК 628.511 Проф. А.1. Дубинт, д-р техн. наук;

В.В. Майструк, канд. техн. наук; доц. Ю.О. Малик, канд. техн. наук - НУ '^beiecbm полтехнжа"

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ГАЗОПИЛОВОГО ПОТОКУ В ЦИКЛОН1З ПРОМ1ЖНИМ В1ДВЕДЕННЯМ ОСАДЖЕНОГО ПИЛУ

Проан^зовано теорто подiбностi газопилових потоюв в iнерцiйних апаратах. Запропоновано математичш моделi для визначення ефективност циклону з промiж-ним вщведенням осадженого пилу.

Prof. A.I. Dubynin, V. V. Maystruk, doc. Yu.O. Malyk-NU "Lvivs'kaPolitekhnika"

The mathematical model of dusted the flow of gaze in cyclone with the intermediate diversion of the dust

The theory of similarity of dusted the flow of gas in inertial apparatus is analyzing. The mathematical model for determining of efficacy of cyclone with the intermediate diversion of the dust.

В [1] описана будова i принцип роботи циклону з про]Шжним вщведенням осадженого пилу (циклону з ПВП). З метою визначення прогнозова-но! ефективноста роботи циклону з ПВП була використана теорiя подiбностi газопилових потоюв в шерцшних апаратах [2], яка складаеться з системи шести визначальних i п'яти невизначальних критерив подiбностi.

Запишемо i проанатзуемо систему визначальних критерив:

Ho, Re, Fr, A, R, V (1)

де: Но - критерш гомохронностц Re - критерш Рейнольдса; Fr - критерш Фруда; A i R - критери, якi характеризують спiввiдношення в газопилових потоках шерцшних сил i сил в'язкосп, що дгють на частинки з боку потоку; V -безрозмiрна концентрацк твердо! фази в газовому потощ.

Критерiй гомохронностi Но враховуе характер руху в подiбних потоках, яю не встановилися. Але в циклонах рух газопилових потоюв стацюнар-ний в часi, тобто з визначальних критерш гомохронносл можна виключити.

Критерiй Рейнольдса вiдображае вплив сил тертя на рух газу, точшше - на характер руху. В циклонних апаратах оптимальний гiдродинамiчний режим характеризуеться дiапазоном фштивних швидкостей V0=2.5-4 м/с. Дос-лвдження поля швидкостей при V0=2.5 м/с i V0=4 м/с показали, що розподш швидкостей в перерiзi юльцевого простору циклона мае однаковий характер. Це означае, що спостерп-аеться автомодельшсть потоку, тобто розподiл швидкостей не залежить вiд Re, i цей критерш також може бути виключеним з числа визначальних.

Що стосуеться критерта Фруда (Fr), який характеризуе вплив сил тя-жiння на рух газопилового потоку, то елементарш розрахунки показують, що сшвввдношення iнерцiйних i гравiтацiйних сил, як дiють на частинки, дуже значш. Наприклад, якщо прийняти в першому наближеннi тангенцiальну швидкiсть в юльцевому просторi циклона за таку, що дорiвнюе вхiднiй швид-

2. Тепломасообмшш процеси в деревообробн1й галуз1

109

УкраГнський державний лкотехшчний унiверситет

коси WT = WBX = 20 м/с, то Fr = 200. Тобто вплив сил тяжшня на рух потоку незначний, i критерiй Fr теж можна виключити з системи (1) визначальних критерив.

Таким чином, система (1) визначальних критерив скорочуеться з шштьох до трьох. Критери A i R характеризують сшвввдношення в газопило-вих потоках шерцшних сил i сил в'язкостi, що дiють на частинки з боку потоку. Наявшсть критерiю R серед визначальних обумовлено вiдхиленням дшсного характеру обтiкання частинок потоком вщ чисто стоксiвського (в'яз-кого), або чисто шерцшного (ньютонiвського).

З метою подальшого скорочення числа визначальних критерив будемо користуватись похiдним критерiем

Stk = AR = d Vp 2 , (2)

L^i

який також, як i критерiй R i A, характеризуе спiввiдношення iнерцiйних сил i сил в'язкость

Таким чином, коефщент корисно! ди циклону можна визначити як функщю двох критерив - Stk i V:

п = fi (Stk, v) . (3)

Але для зручносл ефектившсть визначалась по величинi парцiальних виноив, тобто 9(d) (п + Ф = 1). Тому отриманi експериментальш результати дослiджень були обробленi у виглядi залежностi (3) iз замшою п на 9(d):

9(d )= f (Stk, v) (4)

В критери Стокса (Stk) за характерну швидкiсть V приймали величину: V = Vo(l - q) (5)

де: V0 - осереднена швидюсть повiтря (фiктивна), що розраховуеться як для базового циклону по заданих витратах; q = Q2 / Qi - спiввiдношення витрат вiдсмоктування i загальних витрат.

Таким чином, якщо циклон працюе без ввдсмоктування, тобто q=0, критерiй Stk мае звичайний вираз. Якщо q Ф 0 (циклон працюе в режимi з вiдсмоктуванням через прорiзи в цилiндричнiй частинi) критерiй Стокса вра-ховуе вплив на процес очищення фактора промiжного вiдведення осадженого пилу разом з частиною газового потоку.

В результата обробки дослщних даних отримаш рiвняння:

• для циклону з ПВП, який працюе без ввдсмокгування повиря (q=0)

9d) = 2.5Stk -077 v-03 (6)

• для циклону з ПВП, який працюе при pi3H^ величинах вщсмокгування ^Ф0)

9(d ) = 2.88Stk-196 V-03 . (7)

Або в розгорнутому виглядi рiвняння (6) i (7):

110

Сучасш теоретичнi розробки в деревообробному i меблевому виробництвах

^-0.77

V-03, (6 а)

ф(ё )= 2.88

/ 2 х-1.96

(а2ур2 ^

V-0.3. (7 а)

Порiвняння (6) i (7) показуе, що за однакових умов в диклош з ввд-смоктуванням ф буде меншим, нiж у випадку без ввдсмоктування. Рiвняння (7) мае змiст в межах 0<q<0.07.

Для циклона з коакиальною конiчною вставкою в рiвняння (7) додат-ково введений геометричний симплекс ^/Б, що враховуе зменшення впливу радiального стоку на вишс тонкодисперсного пилу з очищеним повiтрям. В цьому випадку узагальнене критерiальне рiвняння приймае вигляд:

ф(ё )= f V, (8)

Пiсля узагальнення дослiдних даних отримано рiвняння:

ф(ё) = 2.8881к-1.%-03 (52()/ ))(^^0'08 (9)

За величиною ф(ё) i фракдiйним складом пилу, що дадходить в циклон з ПВП i виноситься з нього, можна визначити ефективнiсть очищення да-ного пиловловлювача за формулою:

(Ш)

кё2

де Клг - вiдповiдно продентний вмiст частинок з розмiрами ё в пилу на входi в пиловловлювач i у винесеному пилу.

Л^ература

1. Дубинiн А.1., Майструк В.В. Циклонний апарат з промiжним вщведенням твердо!' фази// Вiсник ДУ "Львiвська полiтехнiка": Хiмiя, технологiя речовин та 1х застосування. -1997, № 333. - С. 196-197.

2. Ушаков С.Г., Зверев Н.И. Инерционная сепарация пыли. - М.: Энергия, 1974. - 168

с

УДК 66.045 Аспщ Д.П. Юндзера; проф. Я.М. Ханик д-р техн. наук;

доц. В.М. Атаманюк, канд. техн. наук - НУ "Львiвська полтехнЫа "

ВПЛИВ ДИСПЕРСНОГО СКЛАДУ ВУГ1ЛЛЯ НА К1НЕТИКУ СУШ1ННЯ У Щ1ЛЬНОМУ ШАР1

Вивчений вплив дисперсного складу вугшля на юнетику сушшня у щшьному шарi тд час руху теплоноая в напрямку "шар матерiалу ^ перфорована перегородка".

2. Тепломасообм1нн1 процеси в деревообробнш галуз1

111