Основные технические показатели работы комбинированного пылеуловителя Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

621.928.93

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ КОМБИНИРОВАННОГО ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯ

А.В. АКУЛИЧ, В.М. ЛУСТЕНКОВ

Могилевский государственный университет продовольствия

Повышение эффективности пищевых производств, усиление контроля над промышленными выбросами требует создания и внедрения высокоэффективного экологически безопасного малогабаритного оборудования, отличающегося низкой металлоемкостью.

Нами разработана принципиально новая конструкция комбинированного пылеуловителя (КП) и создана экспериментальная установка для его исследования (рис. 1: а - схема установки, б - общий вид КП-150-1,36) [1-7]. Конструктивной особенностью данного пылеуловителя является отделение взвешенных частиц в центробежном поле в системе двух взаимодействующих потоков, закрученных в одном направлении и движущихся навстречу друг другу, с последующей доочисткой газа фильтрованием. Объединение в едином энергетическом поле аппарата двух способов пылеулавливания позволяет более полно использовать энергию крутки потока при перераспределении газа в фильтровальные рукава, установленные вокруг сепарационной камеры вихревого пылеулавливания [1-2, 4].

Установка состоит из комбинированного пылеуловителя КП-150-1,36 1, в который запыленный газ подается через периферийный 2 и центральный 3 входные патрубки. Сепарационная камера вихревого пылеулавливания имеет диаметр 0,15 м и высоту 0,6 м. Фильтровальные рукава общей площадью 1,36 м2 выполнены из иглопробивного фильтровального полотна ИФПЗ-1 (ТУ 17-14-45-77). Аппарат работает на разряжение,

которое обеспечивает центробежный вентилятор 4. Система воздуховодов 5, а также входные патрубки 2 и 3 оснащены шиберами 6. Динамический напор опреде -лялся с помощью трубок Пито - Прандтля 7, соединенных с наклонными микроманометрами ММН-240 8. Для измерения статического давления использованю и-образные манометры 9. Эффективность улавливания разработанного КП определяли согласно методике [8, 9] с помощью абсолютного фильтра 10, установленного за пределами аппарата.

Изменение площади фильтровальной поверхности, следовательно, скорости процесса и нагрузки на фильтровальный материал, достигается варьированием числа рукавов и их диаметра. За счет конструктивных особенностей КП предусмотрена установка вокруг сепарационной камеры вихревого пылеулавливания в качестве фильтровального элемента цельного рукава с вертикальными гофрами. При этом для увеличения площади фильтровальной поверхности гофры выполняются различной формы и плотности упаковки. При использовании такого рукава поток газа на выходе из зоны сепарации направляется на фильтрацию единым нисходящим потоком без дополнительных деформаций, совершая вращательно-поступательное движение [5].

Регенерация фильтровального материала осуществляется механическим встряхиванием рукавов или обратной продувкой сжатым воздухом.

Для газовых потоков, подаваемых в КП, записано уравнение энергетического баланса, после преобразо-

вания которого получено выражение для определения гидравлического сопротивления КП [1, 6]

ДР0 = мл + (1 - к)АР2 + ДР3,

(1)

где ДРі (і = 0, 1, 2, 3) - потери давления всего аппарата, периферийного и центрального потоков, стадии фильтрования, Па; к - кратность расходов (к = V1Vэ, V = V + V)); V (і = 1, 2, 0) - объемный расход га -за через периферийный и центральный патрубки, общий расход газа через аппарат, м3/с.

В общем виде потери давления определяются выражением

др=с

р^2

Т

(2)

где С - коэффициент гидравлического сопротивления; р - плотность среды, кг/м3; м - скорость потока, м/с.

Подставив (2) в (1), запишем зависимость

С0 Р$—* + С2 РР^І(1" *, + сзр»3

2

2

2

2

(3)

Отнеся общий расход газа к плановой скорости в сепарационной камере вихревого пылеулавливания и сократив плотность среды, мы впервые получили расчетную зависимость для определения коэффициента гидравлического сопротивления КП [7]

с 0 — С1 * 3 + С2 (1 * )3 + С 3

п2 б!

(4)

160

120

80

*- * "5 Т

—ф—♦ 'з

а/

Л 1 А

А А Пут

□ 2 ч

□ □

0,2

0,4

0,6

0,8

где СI (I = 0, 1, 2, 3) - коэффициент гидравлического сопротивления всего аппарата, сепарационной камеры вихревого пылеулавливания при подаче газа только через периферийный и центральный патрубки, стадии фильтрования; Пк - диаметр сепарационной камеры вих -ревого пылеулавливания, м; йр - диаметр рукава, м; п - число рукавов.

Для исследования гидродинамики разработанного аппарата проведен комплекс экспериментов.

На рис. 2 представлены зависимости коэффициента гидравлического сопротивления по стадиям отделения пыли от кратности расходов при общем расходе газа через аппарат У0 = 0,111 м3/с: 1 - КП; 2 - сепарацион-ной камеры вихревого пылеулавливания; 3 - стадии фильтрования.

Анализ полученных зависимостей показал, что для стадии фильтрования коэффициент Сз не зависит от кратности расходов, следовательно, является функци-

Рис. 3

ей параметров, определяющих процесс фильтрования: высоты, диаметра рукавов и их числа. Установлено, что область минимальных значений коэффициента гидравлического сопротивления КП соответствует интервалу кратности расходов к 0,45-0,65 и составляет Со 96-108.

Определили эффективность улавливания мелкодисперсных материалов комбикормового производства в КП-150-1,36 при общем расходе газа У0 = = 0,111 м3/с. Построены зависимости эффективности их улавливания от кратности расходов для сепараци-онной камеры вихревого пылеулавливания (рис. 3) и в аппарате (рис. 4): 1 - мел, 2 - фосфаты, 3 - дрожжи.

Анализ графиков показал, что эффективность у лав-ливания данных мелкодисперсных материалов в сепа-рационной камере вихревого пылеулавливания и КП возрастает с увеличением кратности расходов, а при фиксированном значении к зависит от физико-механических свойств пыли. Причем в интервале кратности расходов 0,55-0,85 темп роста общей эффективности улавливания материалов в аппарате замедляется и достигает значений, превышающих 99,9% (рис. 4). Эффективность улавливания взвешенных мелкодисперсных частиц в центробежном поле на первой стадии достигает 60% для мела и более 98% для дрожжей (рис. 3).

На основе сопоставления зависимостей, приведенных на рис. 2 и 4, установили, что эффективный режим работы КП обеспечивается при к 0,5 5-0,65, когда величина коэффициента гидравлического сопротивления разработанного аппарата принимает наименьшие значения при достаточно высокой эффективности улавливания. Это означает, что КП является аппаратом с управляемой гидродинамикой, так как позволяет регу-

лировать процесс пылеулавливания исходя из свойств улавливаемых мелкодисперсных материалов.

Проведен сравнительный анализ разработанного КП и аналогичных аппаратов, применяемых в промышленности - рукавных фильтров различных конструкций - при одинаковом расходе газа. Установили, что разработанный пылеуловитель при меньших габаритных размерах в 4 раза менее металлоемок [1].

Полученные в работе результаты положены в основу расчета аппаратов данного типа.

ЛИТЕРАТУРА

1. Акулич А.В., Лустенков В.М. Исследование гидравлического сопротивления комбинированного пылеуловителя // ИФЖ. - 2005. - 78. - № 4. - С. 158-162.

2. Акулич А.В. Способ очистки газа от твердых частиц. Положительное решение о выдаче патента Республики Беларусь по заявке № а20001037 от 12.12.2003 г.

3. Лустенков В.М., Акулич А.В., Темрук А.В. Разработка комбинированного пылеуловителя // Техника и технология пище-

вых производств: Материалы IV Междунар. науч.-техн. конф. - Мо -гилев, 2003. - С. 309-310.

4. Заявка а20030016 В04С 3/06. Комбинированный пыле -уловитель / А. В. Акулич, В.М. Лустенков // БИ. - 2003. - № 3.

5. Заявка № а20030018 В04С 3/06. Комбинированный пы -леуловитель / А.В. Акулич, В.М. Лустенков // БИ. - 2004. - № 2.

6. Лустенков В .М., Акулич А.В. Исследование гидравлического сопротивления комбинированного пылеуловителя // Инно -вационные процессы в пищевой пром-сти: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Минск, 2003. - С. 65-66.

7. Акулич А.В., Лустенков В.М. Разработка новой конструкции комбинированного пылеуловителя и определение коэффи -циента гидравлического сопротивления // Прогрессивные техноло -гии и оборудование для пищевой пром-сти: Материалы II Между -нар. науч.-техн. конф. - Воронеж, 2004. - С. 60-62.

8. Хлебников Ю.П. Фильтры систем кондиционирования воздуха и вентиляции. - М.: Стройиздат, 1990.

9. Методика испытания фильтров, применяемых для очи -стки приточного воздуха в системах вентиляции и кондиционирова -ния: отраслевая. - М.: Изд-во ВЦСПС, 1974.

Кафедра теплохладотехники

Поступила 20.09.05 г.

621.839

КИНЕМАТИЧЕСКИЕ И СИЛОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ ФРИКЦИОННЫХ ПАР КА ЧЕНИЯ

В.П. БОРОДЯНСКИИ

Кубанский государственный технологический университет

В технологических машинах широко используются механизмы, в которых фрикционные пары качения выполняют не только роль механических передач, но и являются рабочими органами, взаимодействующими с обрабатываемым материалом.

При силовом анализе фрикционной передачи обычно рассматривают нормальную и тангенциальную составляющие равнодействующих сил в точке контакта одного тела с другим [1-4]. При этом особое внимание уделяется тангенциальной составляющей, так как она определяет энергетические возможности передачи.

Полагаем, что физический смысл силового взаимодействия фрикционной пары будет лучше показан, а кинематические параметры определены относительно просто, если использовать аксиому: линия действия вектора равнодействующей сил со стороны одного тела на другое совпадает с вектором относительной скорости точки контакта, через которую проходит равнодействующая.

Решим задачу определения силовых и кинематиче -ских параметров пары качения на макроуровне без учета ряда факторов, связанных в основном с физико-механическими свойствами материала фрикционных пар.

Круги Буссинески в упругом колесе и упругом основании [5] (рис. 1: а - при одной вертикальной нагрузке (Р = 1500 Н); б - при вертикальной нагрузке и касательной контактной нагрузке (Т = 224 Н); в - при вертикальной нагрузке (Р = 1500 Н) и касательной контактной нагрузке (Т = 392 Н)) показывают, что вектор