CC BY
12УДК 62
С.Г. Альмухаметова, А.Н. Бусыгин
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ УЛАВЛИВАНИЯ АЭРОЗОЛЕЙ В МУЛЬТИЦИКЛОНАХ РАЗЛИЧНЫХ ДИАМЕТРОВ
В данной работе проведена оценка эффективности улавливания аэрозолей в мультициклонах различных диаметров. Для этого был проведен обзор и анализ исследований по оценке эффективности улавливания частиц циклонными элементами диаметрами 0,113 и 0,05 м.
Ключевые слова: циклон, эффективность, улавливание аэрозолей, элемент мультициклона, коэффициент.
Принцип работы циклона показан на рис. 1. Газ вращается внутри циклона, двигаясь сверху вниз, а затем движется вверх. Частицы пыли отбрасываются центробежное ускорение в 100-1000 раз больше ускорения силы тяжести, поэтому даже весьма маленькие частицы пыли не в состоянии следовать за газом и под влиянием центробежной силы движутся к стенке [1, с. 45].
Эффективность очистки газа в циклонах в основном определяется дисперсным составом газа. Степень очистки газов от пыли в циклоне составляет: для частиц диаметром 5 мкм - 80-85%, диаметром 10 мкм - 70-90%, диаметром 20 мкм - 95-98% [5, с. 102]. При уменьшении диаметра циклона и повышении до определенного предела скорости газа в циклоне эффективность очистки возрастает [2, с. 32].
Поэтому, для повышения степени очистки используют мультициклоны, представленные собой объединения большого количества малых циклонов (диаметр 100...250мм) в группу в одном корпусе. Основными недостатками таких аппаратов является значительное гидравлическое сопротивление - до 1500 Па [3, с. 82].
Однако, анализ экспериментов испытания элементов мультициклона диаметрами 113 мм и 50мм, проведенного на экспериментальном стенде предназначенного для очистки от взвешенных частиц природного газа под давлением, показал, что уменьшение диаметра ведет к повышению допускаемых рабочих скоростей и, как показано в экспериментах, уменьшению диаметру улавливания частиц [6, с. 125129; 7, с. 6-9].
Так, при диаметре 50 мм элемента мультициклона фракционная эффективность улавливания частиц диаметром 1 мкм достигла ~ 83%, а диаметром 5мкм до 98%, что показывает высокую эффективность пылеулавливания (рис. 3).
В тоже время применение для расчета известных зависимостей показывает расхождение экспериментальных и расчетных данных на 20-25% по зависимостям диаметра частиц, улавливаемых на 50% и больше.
© Альмухаметова С.Г., Бусыгин А.Н., 2016.
1
пыль
Рис. 1. Схема работы циклона [4, с. 27]
Вестник магистратуры. 2016. № 12 (63). 2223-4047
Рис. 2. Мультициклон: 1 - газораспределительная камера; 2, 3 - трубные решетки; 4 - лопастные устройства; 5 - циклонный элемент [5, с. 48]
Рис. 3. Фракционная эффективность элемента мультициклона диаметром 50 мм [6, с. 125-129]
Чтобы показать на сколько теоретические данные дают ошибку, поведен расчет:
При диаметре элемента мультициклона D=113 мм:
d50( теор)= 2,3 мкм
^50(эксп)= 1,7 мкм [6, с. 125-129]
100*17
Х= —=73,9%, из этого следует, что 100-73,9=26,1% - ошибка расчета.
При диаметре элемента мультициклона D=50 мм:
d50( теор)=1,6 мкм
^50(эксп) = 0,3 мкм [7, c. 6-9]
Расхождение еще больше.
Исходя из этих расчетов, следует отметить, что при уменьшении диаметра элемента мультициклона, при расчете d50, теоретические данные будут давать все большее расхождение от экспериментальных данных. Поэтому в дальнейшем целесообразно уточнить (возможно, ввести коэффициенты) в известные уравнения.
Анализ литературных данных позволяет сделать выводы:
1) Уменьшением диаметра элемента мультициклона увеличивается диапазон допустимых скоростей;
2) Уменьшение диаметра элемента мультициклона позволяет увеличить эффективность улавливания частиц размером 1 мкм с эффективностью «82% (рис. 2).
3) Для повышения точности расчетов зависимостей для расчета d50 при диаметрах меньше 100 мм, требуется уточнение свыше указанных формул.
Библиографический список
¡.Плотникова Л.В. Процессы и аппараты защиты окружающей среды. Казань. Казан. гос. энерг. ун-т, 2010.
106 с.
2.Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты защиты окружающей среды. М.: Высш. шк., 2008. 639 с.
3.Николайкина Н.Е., Николайкин Н.И., Матягина А.М. Промышленная экология: Инженерная защита биосферы от воздействия воздушного транспорта. М., ИКЦ «Академкнига», 2006. 239 с.
4.Кобзарь Г., Козлова В. В. Процессы и аппараты защиты окружающей среды: Курс лекций по дисциплине «Процессы и аппараты защиты окружающей среды»: часть 1. Ульяновск: УлГТУ, 2007. 68 с.
5.Голицын А.Н. Промышленная экология и мониторинг загрязнения природной среды. М., 2007. 331 с.
6.Николайкина Н.Е., Завьялова М.С., Хуторов Ю.Ф. Исследования элемента мультициклона для очистки газов. Известия МГТУ(МАМИ) №3(17), 2013, т. 3. 125-129 с.
7.Вальдберг А.Ю., Голубева М.В., Горецкий Р.С. Исследование элемента мультициклона // Химическое и нефтегазовое машиностроение. №7, 2012. - 6-9 с.
АЛЬМУХАМЕТОВА СВЕТЛАНА ГАЗИНУРОВНА - магистрант кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет, Россия.
БУСЫГИН АНДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ - кандидат технических наук, доцент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет, Россия.
