CC BY
38
Н.М. Сергина
О применении вероятностного подхода для оценки эффективности многоступенчатых систем пылеулавливания
При оценке эффективности систем обеспыливания, скомпонованной из n аппаратов с эффективностью ц,12,-—п , применяются известные зависимости: при последовательной установке пылеуловителей - (1), при параллельной - (2)
1 = 1 -(1 - 11)(1 - 12 )• -(1 - 1п ) > (1)
1 1 -(1 - I1X1 - 12)»(1 - 1п ) (2)
В работе [1] степень очистки воздуха от пыли предлагается оценивать по величине фракционного проскока, который для системы из т последовательно соединенных пылеуловителей при известной дифференциальной функции распределения частиц по размерам g(8) выражается интегралом
го го m Г 1
K Е = 1 K8,1 - KS,2 К5,тё (S)dS= |П exp- Щ (Stkj)l g (S)dS =
0_ 0i=1
n 1 (3)
g (s)ds
= J exp 0
m
-1 ai (stki) i=1
где а і,п і - постоянные, характеризующие пылеулавливающие способности і -го аппарата; 5 Ь к і - число Стокса для і -го аппарата.
Методика расчета эффективности многоступенчатых установок пылеулавливания, основанная на уравнениях воздушного и пылевого балансов с использованием понятия коэффициента замкнутости, приводится
в [2].
Зависимости (1)-(3) справедливы для случая компоновки пылеулавливающих систем по традиционным схемам. Однако в настоящее время все большее распространение получают установки, в которых
организуется отсос пылевоздушной смеси из бункерной зоны одного из аппаратов [2-6], простейшие варианты которых приведены на рис. 1 [2].
О в
с вых1, ^ еых1
■" еых2, еых2
а б
Рис. 1 - Схемы компоновки пылеулавливающих систем с вихревыми аппаратами ВЗП с органищацеий отсоса из бункерной зоны с возвратом уловленного продукта: а - в систему; б - в пылеуловитель первой ступени
В этом случае оценка эффективности пылеулавливания проводится на основе решения систем уравнений воздушного и пылевого балансов. Для первого варианта компоновки системы (рис. 1, а) система уравнений имеет вид
Сул\ Щу^ас ^ кулСу
Сул2 = Л2Свъщ >
С + С = С
Сул2 ^ Свых2 = Свъщ ■
(4)
где Сас - массовый расход пыли в воздухе, поступающем на очистку из системы аспирации, кг/ч; ^ц2 - массовый расход пыли в воздухе, поступающем на очистку из системы аспирации, кг/ч; Сул1, ОуЛ2 - массовый
расход пыли, уловленной в пылеуловителях первой и второй ступени соответственно, кг/ч; Овъщ, Овъщ, - массовый расход пыли в воздухе,
выходящей из пылеуловителей первой и второй ступени соответственно, кг/ч; куЛ - коэффициент, характеризующий долю пыли, возвращающейся в
систему, и изменяющийся от 0 при отсутствии отсоса воздуха из бункера аппарата до 1 при полной рециркуляции уловленного продукта,
еых2
и общая эффективность установки составит
„ =Л2 (кул ~ 1)1 -Щ )-Щ1 (5)
'/сист 7 л \ і (5)
Лікул I1 -Щ)- 1
Аналогично для второго варианта (рис. 1, б)
^ул1 ^ сеых1 Тсист = сасТас ^ сотсТотс ^ул1 = Щ1(сасТас ^ сотсТотс)
^Ул2 = ' Л2свъщ Тсист
^ул2 ^ свых2 Твых2 = свъщ Тсист (6)
сотсТотс = кул^ул2
Тсист = Тас ^ Тот с ^ Тподс^
Т = Т - Т
^вых2 сист ^от с
где сас, сотс - запылённость воздуха, поступающего на верхний и нижний вводы пылеуловителя первой ступени из системы аспирации и из бункера пылеуловителя второй ступени соответственно, мг/м ; Ьас , Ьотс -
расход воздуха, поступающего на верхний и нижний вводы пылеуловителя первой ступени из системы аспирации и из бункера пылеуловителя второй ступени соответственно, м3/ч; Тсист - общий расход воздуха, проходящего через установку пылеулавливания, м3/ч; Тподсі - объем воздуха,
подсасываемого через шлюзовой затвор пылеуловителя первой ступени, м3/ч; Твых2 - расход воздуха, выбрасываемого в атмосферу, м /ч; свых2 -
запыленность воздуха, выбрасываемого в атмосферу, мг/м3.
Пренебрегая величиной подсосов Ьподсі, получим
= 1 (щ-1)(1 -^2) =1 1 -т
Щсист - 1---; Т,----ч-- - 1---]--------- (7)
Щ2к ул (1 -Щ)- 1 1 -Щ1кул
1-Щ2 у
Во всех перечисленных методиках определения суммарной эффективности пылеулавливающих систем степень очистки отдельного аппарата рассматривается как постоянная заданная величина. Однако результаты многочисленных исследований показали [7, 8], что вследствие изменений в технологических процессах, при прохождении пылегазовых потоков через пылеуловители, при наличии перетоков и организованного
отсоса из бункерной зоны происходят многочисленные изменения дисперсного состава пыли, расхода воздуха, подаваемого на очистку, запыленности пылевоздушных потоков на входе в пылеуловители. В реальных условиях эксплуатации пылеулавливающих систем перечисленные параметры являются случайными величинами, и, следовательно, степень очистки каждого аппарата системы - также случайная величина. Для примера на рис. 2 приведены экспериментальные зависимости эффективности пылеуловителя ВЗП с отсосом из бункерной зоны при изменении размеров частиц [7].
0 15 30 45 60 75 5,мкм
Рис. 2 - Зависимость эффективности аппарата ВЗП с отсосом из бункера от размера частиц пыли 8: 1,2.3 - эффективность при Котс = 0,1,
Котс = 0,2, Котс = 0,3 соответственно; 4 - вероятностный коридор значений эффективности ( Котс - объем воздуха, отсасываемого из бункера, отнесенный к расходу воздуха, поступающего на очистку в аппарат)
Таким образом, процесс очистки пылевоздушной смеси в многоступенчатых установках пылеулавливания применительно к конкретному виду пыли и конкретным условиям функционирования -процесс стохастический. Поэтому для достоверной оценки следует рассматривать эффективность системы как случайную величину, зависящую от случайных факторов (расход воздуха, подаваемый на очистку, концентрация пыли на входе в систему, дисперсный состав материала и пр.).
Литература:
1. Шиляев М.И., Дорохов А.П. Методы расчета и принципы компоновки пылеулавливающего оборудования [Текст]. - Томск, 1999. - 212 с.
2. Сергина, Н.М. Совершенствование схем компоновки многоступенчатых систем пылеулавливания с вихревыми аппаратами [Текст]: дис. канд. техн. наук: 05.14.16: защищена 31.03.00: утв. 07.07.00 / Сергина Наталия Михайловна. - Волгоград, 2000. - 171 с. - Библиогр.: С. 137-149.
3. Сергина Н.М., Азаров Д.В., Гладков Е.В. Системы инерционного пылеулавливания в промышленности строительных материалов [Текст] // Строительные материалы, 2013. - №2. - С. 86-88.
4. Азаров В.Н., Донченко Б.Т. Системы аспирации дымовых и леточных газов производства карбида кальция [Текст] // Строительные материалы, 2002. - №11. - С. 20-21.
5. Семенова, Е.А. Совершенствование схем компоновки систем обеспыливания для локализующей вентиляции в производстве извести [Текст]: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.26.01, 05.23.19: защищена 21.06.13: утв. 19.09.13 / Семенова Елена Анатольевна - Волгоград, 2013.
6. Сергина Н.М., Боровков Д.П., Семенова Е.А. Совершенствование методов очистки воздуха рабочей зоны от пыли известкового щебня, выделяющейся при разгрузке железнодорожных вагонов [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №4. Ч.2. - Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n1y2009/250 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
7. Азаров, В.Н. Комплексная оценка пылевой обстановки и разработка мер по снижению запылённости воздушной среды промышленных предприятий [Текст]: автореф. дис. . . д-ра техн. наук: 05.26.01, 03.00.16: защищена 09.02.04 / Азаров Валерий Николаевич - Ростов н/Д, 2004.
8. Омельченко, Е.В. Оптимизация выбора конструкции пылеулавливающего аппарата для предприятий дорожных и строительных производств [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №4. Ч.2. - Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n1y2009/250 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
9. Davies C.N. Lubrication theory for micropolar fluids // Proc. Phys. Soc. B. 1950. Vol. 63. P. 288.
10. Soo S. L. Fluid Dynamics of Multi-Phase Systems, Blaisdell Pub. Co., 1967 - 524 pages.
