Научная статья на тему 'ПіДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТі АПАРАТіВ іЗ ЗУСТРіЧНИМИ ЗАКРУЧЕНИМИ ПОТОКАМИ ДЛЯ ХАРЧОВОї ПРОМИСЛОВОСТі'

ПіДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТі АПАРАТіВ іЗ ЗУСТРіЧНИМИ ЗАКРУЧЕНИМИ ПОТОКАМИ ДЛЯ ХАРЧОВОї ПРОМИСЛОВОСТі Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

CC BY
71
20
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ / СООТНОШЕНИЯ / МОМЕНТ КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ / ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ / ЭФФЕКТИВНОСТЬ / ГАЗ / ПРОТОТИП / ИССЛЕДОВАНИЯ / DUST SEPARATOR / ANGULAR MOMENTUM / FLOW RATES / IM-PROVEMENT / EFFICIENCY / HYDRAULIC LOSSES

Аннотация научной статьи по ветеринарным наукам, автор научной работы — Савченко-Перерва М.Ю., Якуба О.Р.

Устранено тормозящее влияние входного момента количества движения запыленного газа в первичном потоке в аппарате со встречными закрученными потоками, за счет выравнивания соотношения с расходами потоков газа. Усовершенствованы аппараты со встречными закрученными потоками, благодаря увеличению их нижней цилиндрической части. Повышена эффективность пылеулавливания новой модели на5,2 % от прототипа

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Improving the efficiency of the apparatus with counter swirling flows for the food industry

The tendency for increased process performance, reduced sizes of plants, accelerated processes occurring in them led to the broader study of dust separation equipment concerning the mathematical modeling of the dust particle separation process in the system of counter swirling flows (CSF) as well as the areas of their structural improvement. To eliminate the inhibitory effect of angular momentum in the primary swirler and align relationships with gas flow rates, the angular momentum equation for the new ACSF (apparatus with counter swirling flows), which allowed to find a place for structural improvement was derived.The dependencies of velocity fields of gas flows and overall efficiency of the apparatus with counter swirling flows before and after the improvement using previously obtained methods for calculating the flow patterns were proposed. The methodology for calculating fractional efficiency for each layer in the apparatus: external, internal and overall effectiveness was developed.The Walter Bart method for calculating the resistance of an experimental model of the apparatus with counter swirling flows was used. Based on the research, summarized and optimal calculations for finding ACSF pressure losses since it is one of the main characteristics in the energy efficiency evaluation were proposed.

Текст научной работы на тему «ПіДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТі АПАРАТіВ іЗ ЗУСТРіЧНИМИ ЗАКРУЧЕНИМИ ПОТОКАМИ ДЛЯ ХАРЧОВОї ПРОМИСЛОВОСТі»

18. Podkolzin, A. A. Effects of Electroactivated Solutions on Antioxidant Enzymes [Text] / A. A. Podkolzin // Bulletin of experimental biology and medicine. - 2001. - Vol. 131, Issue 1. - P. 53-55.

19. Журавская, Н. К. Исследование и контроль качества мяса и мясопродуктов [Текст] / Н. К. Журавская, Л. Т. Алехина, Л. М. Отряшенкова. - М: Агропромиздат, 1985. - 296 с.

-□ □-

Усунено гальмуючий вплив ехидного моменту кiлькостi руху запиленого газу у первинному пото-щ в апаратi iз зустрiчними закрученими потоками, за рахунок вирiвнення стввидношення з витрата-ми пототв газу. Удосконалено апарати iз зустрiч-ними закрученими потоками, завдяки збшьшенню гх нижньог цилтдричног частини. Шдвищено ефек-тивтсть пиловловлення новоствореног моделi на 5,2 % вiд прототипу

Ключовi слова: удосконалення, стввидношення, момент кiлькостi руху, пиловловлювач, ефектив-

тсть, газ, прототип, дослидження

□-□

Устранено тормозящее влияние входного момента количества движения запыленного газа в первичном потоке в аппарате со встречными закрученными потоками, за счет выравнивания соотношения с расходами потоков газа. Усовершенствованы аппараты со встречными закрученными потоками, благодаря увеличению их нижней цилиндрической части. Шовышена эффективность пылеулавливания новой модели на 5,2 % от прототипа

Ключевые слова: усовершенствование, соотношения, момент количества движения, пылеуловитель, эффективность, газ, прототип, исследования

-□ □-

УДК 621.928.37

|DOI: 10.15587/1729-4061.2015.43785]

П1ДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 АПАРАТ1В 13 3УСТР1ЧНИМИ ЗАКРУЧЕНИМИ ПОТОКАМИ ДЛЯ ХАРЧОВОТ ПРОМИСЛОВОСТ1

М. Ю. Савченко-Перерва

Асистент*

E-mail: marina.saw4encko2011@yandex.ua О. Р. Я куба

Доктор техшчних наук, професор, завщуючий кафедрою* *Кафедра шженерних технологш харчових виробництв Сумський нацюнальний аграрний уыверситет вул. Г. Кондратьева, 160, м. Суми, УкраТна, 40030

1. Вступ

За останнш час в харчовш промисловост було до-статньо реконструкцш. Харчова галузь досягла знач-но! рiзноманiтностi асортименту продукцп, досить високо! якосп багатьох !! видiв. Питанням подаль-шого розвитку - розширення зовшшнього ринку збу-ту продукцп, тому треба провести реконструкщю i технолопчну модершзащю виробничих потужностей тдприемств харчово! промисловостi не тшьки облад-нання, яке безпосередньо пов'язане iз виробництвом продукцп, а i допомiжного - пиловловлюючого, тому що по-перше - воно дороге, а по-друге - немае 100 % виходу чистого продукту.

Пиловловлення - глобальна проблема всього свггу, а пиловловлювачi - це апарати, як на даний час дуже потрiбнi у в«х галузях виробництва, а насамперед це -хiмiчна та харчова промисловкть.

Найбiльш розповсюдженим типом на шдприем-ствах харчово! промисловоси е центробiжнi апарати -циклони. Вони проси у виготовлеш, екс-плуатацi'i та забезпечують високу ефектившсть

уловлення частинок бiльш нiж 10 мкм, але за сво!ми функщональними та габаритними характеристиками, на даний час, не можуть зб^ьшити продуктив-нiсть пiдприемства, забезпечити достатнш рiвень очищення забрудненого газу iз збереженням якостi вловленого пилу для подальшого його використан-ня. Тому ращонально буде використовувати на всiх харчових шдприемствах, i не тiльки, вихровi пилов-ловлювачi - апарати iз зустрiчними закрученими потоками (АЗЗП), як е багатофункцiональними приладами i використовуються для роздiлення га-зових та рщинних неоднорiдних сумiшей, сушiння зернистих та сипких матерiалiв [1], гранулювання продуктiв та для уловлення значного дiапазону пилу в хiмiчнiй, будiвельнiй i харчовiй промисло-востi, а також в шших галузях. АЗЗП зменшують нижнiй край вловлених частинок до 3-5 мкм, од-нак область дослщжень цих апаратiв залишаеться недостатньо вивченою. 1х впровадження дозволяе шдвищити одиничну продуктивнiсть апаратiв, зменшити габарити установок, прискорити проце-си, що в них протжають [2].

ё

2. Аналiз лкературних даних та постановка проблеми

Незважаючи на достатню юльюсть аналiтичних лгте-ратурних джерел, статистично'! звiтностi та спецiальних дослiджень в област пиловловлення, апарати iз зустрiч-ними закрученими потоками не достатньо вивченш у взаемоди двох i бiльше закручених потокiв, кожен з яких мае шдивщуальну швидкiсть i напрямок, змiнюe характер течп середовища у порiвняннi з простою циклошч-ною закруткою, наприклад пщвищуе або знижуе штен-сивнiсть циркуляцп, час знаходження в апаратi твердо! фази, змiнюе опiр апарату або навггь породжуе незвичнi газодинамiчнi ефекти. Також вщомий певний гальмую-чий вплив вхщного моменту кiлькостi руху у первинно-му потоцi на загальну ефектившсть в цiлому [3].

Проте, комбшуючи конструктивно - режимш па-раметри апарату ЗЗП, таю як мкця розташування, кiлькiсть патрубюв, абсолютнi та вiдноснi витрати середовища, наявшсть i дiаметр дiафрагм - перетискань та iн., можна досягти рiзкого збiльшення ефектившсть завдяки процесу, що в них протжае, в порiвняннi iз «звичайним» циклоном [4].

Ефективнiсть вихрових апарапв вiдзначаеться всь ма авторами, як проводять дослiдження. Однак кну-ють фактори, якi ускладнюють процес застосування вихрових технологш. Незважаючи на розширення 1х впровадження, немае даних про повну замшу тра-дицiйних технологш (вщстоювання, фiльтрування, використання прямоточних апарапв тощо) вихровими хоча б в однш iз галузей промисловостi. Це пояснюеть-ся, зокрема, вiдсутнiстю надшних методiв розрахунку процесiв, якi вщбуваються в вихрових камерах , що говорить про необхщшсть продовження 1х вивчення [5].

Аналiз публжацш вiтчизняних та закордонних дослiдникiв свщчить про недостатньо розглянутi пи-тання математичного моделювання процесу сепара-цп частинок пилу в системi зустрiчних закручених потокiв (ЗЗП), а також напрямюв конструктивного вдосконалення [6].

Недолжами сучасних АЗЗП е те, що вони мають малi габарити нижнього осьового завихрювача, вщнос-но завихрювача основного, вторинного потоку, який подаеться у верхнш частинi корпусу пиловловлюва-ча, а вщповщно при витратах потоюв Lвх2 ^вх1 = 4:2, моменти юлькосп руху Мвх2: Мвх1 = 4:1. Це негативно впливае на штенсившсть обертання руху потоку в зош сепарацп як у внутршньому приосьовому шарi, так i в зовнiшньому - пристiнному [7].

Гальмування обертового руху знижуе величини вщцентрових сил i фракцiйну ефектившсть пиловловлення частинок пилу, особливо дрiбних фракцш [8].

3. ЦЫ та задачi дослщження

Проведенi дослщження ставили за мету пiдвищити загальну ефектившсть пиловловлення за рахунок ви-рiвнювання спiввiдношень моменту кiлькостi руху та витрат потоюв газу.

Для досягнення поставлено! мети виршувалися наступш задачi:

- усунення гальмуючого впливу вхщного моменту кiлькостi руху за рахунок розробленого рiвняння для корисно'! моделi АЗЗП;

- визначення основного мшця моделi АЗЗП для конструктивного удосконалення;

- проведення теоретичних та експериментальних дослщжень новостворених моделей АЗЗП.

4. Матерiали та методи дослщження пщвищення ефективност пиловловлення в удосконаленому апарат Í3 зустрiчними закрученими потоками, завдяки збшьшення моменту кiлькостi руху

4. 1. Дослщжуваш мaтеpiaли та обладнання, що використовувались в експериментах по визначенню aеpодинaмiчних характеристик, по визначенню ефек-тивностi та гiдpaвлiчних втрат

Дослщження проводили на трьох апаратах iз зу-стрiчними закрученими потоками, а саме: АЗЗП до удосконалення (прототип); АЗЗП тсля удосконален-ня (з двома конусами); АЗЗП тсля удосконалення (з одним конусом), тсля яких було встановлено вентилятор високого тиску. Цей спещально налаштований стенд також мштив дошку з шштьма диференцшними манометрами, до п'яти з яких приеднувався п'ятика-нальний шаровий зонд, для вимiру полiв локальних швидкостей, та система пилоприготування i аналiзу дослiдiв. В якостi запиленого пилу використовувалося сухе молоко.

Кожна стрiчка зразка була напилена срiблом в 1н-ститутi Прикладно'! Фiзики за допомогою ВУП-5М (вакуумний унiверсальний пост), тсля чого вони пе-реносилися до утримувача зразка растрового елек-тронного мжроскопу iз камерою низького вакууму РЕМ-106 I.

Отриманi зображення фракцiйного складу сухого молока були проаналiзованi за допомогою програм-ного забезпечення Med Cale Digimizer 4.0 для аналiзу зображень, що дозволяе точно вимiрювати, а також автоматично визначати характеристики об'екпв.

4. 2. Методика пщвищення вхiдного моменту мль-костi руху у первинному потощ та дослщження експериментальних моделей пиловловлювaчiв

За допомогою загального рiвняння розрахунку моменту кшькост руху по входi в АЗЗП та, розглянувши загальний момент як добуток моменпв елементар-них струминок, отримали рiвняння моменту кшькост руху для удосконаленого апарату iз зустрiчними за-крученими потоками.

З отриманого рiвняння було визначено мiсце для конструктивного удосконалення АЗЗП.

За допомогою спещально налаштованого стенду, проводилося дослщження аеродинамiчних характеристик потоюв всерединi апаратiв iз зустрiчними закрученими потоками до та тсля удосконалення.

Вимiрювання швидкостей здшснювалося пнев-матичним способом за допомогою п'ятиканального шарового зонду - кулька дiаметром 5 мм з п'ятьма отворами, просвердленими в двох перпендикулярних одна до одше'! дiаметральних площинах - попередньо тарованим на Сумському НПО iм. М.В.Фрунзе, в результат чого були знайденi тарировочш коефiцiенти. Вимiрювання глибини занурення зонда у апарат (по радiусу), вщ стiнки до центру корпуса з штервалом 25 мм, проводилося за допомогою лшшки.

Визначення напрямку швидкост здшснювалося за допомогою почергового обертання приладу в трьох взаемно перпендикулярних площинах навколо центру кульки. Обертання вщбувалося до тих тр, поки в парi бiчних отворiв диференцiальних мiкроманометрiв не встановився однаковий тиск.

Розрахунок величин швидкост проводився за формулами, яю заснованi на критичному аналiзi вiдомих методiв визначення полiв швидкостей [9]. За результатами розрахунюв побудованi вiдповiднi графiки.

Визначення фракцшно! ефективностi вiдбувалося теоретичним шляхом, за допомогою розроблено! ма-тематично! моделi. А загально! ефективностi - шляхом одночасного запилення повггря по двом каналам протягом 50 секунд сухим молоком вагою вщповщ-ною до площин вхiдних патрубюв. Так, у вторин-ний патрубок АЗЗП довжиною а2 = 0,09 м надходило G1 = 35 г сухого порошку, а до первинного, довжиною а1 = 0,045 м - G2 = 15 г (оптимальна вага для даного експерименту).

Розрахунок загально! ефективност визначався, виходячи з ваги пилу, вловленого в бункерi АЗЗП ^вл), до ваги пилу, який входить до апарату (Св) за перюд дослiду (т) .

Втрати тиску визначалися у АЗЗП тсля удоскона-лення з двома конусами ( п = 99,6 % ) за рiзницею рiвнiв спирту шостого диференцiального мiкроманометру, який був тдведений до трубопроводу перед ВВТ.

З шшого боку, гiдравлiчнi втрати та коефiцiент пд-равлiчного опору визначалися методом, який викладе-ний в роботах [10-14].

5. Результати дослщжень апарапв 1з зустр1чними закрученими потоками до удосконалення та тсля удосконалення

В результатi постановки значень в загальне piв-няння розрахунку моменту кшькост руху по входi в АЗЗП, отримали рiвняння моменту кiлькостi руху для удосконаленого апарату iз зустрiчними закрученими потоками.

Так, загальний момент розрахуемо як добуток мо-менпв елементарних струминок :

зовнiшнiй та внутршнш радiуси тангенцiального завихрювача, м.

Пiсля постановки значень одержали:

мвх =|2 Рпг■ ^ ■ VФ■sinа-sinР-г■ dr.

Звiдки 2

Мвх = 3 р- П ■ Vzcеp ■Vф■sin а■sin РЛ

(1)

(2)

де г = (гзв - гвн) - pадiуc входу запиленого газу у танген-цiйний завихрювач, м.

У бшьшоси випадкiв, як було зазначено вище, а = в = 90°.

Для спрощення розрахунюв приймаемо : L

" " (3)

V = V =-

z zcep

-, V = V .

Ф вх

2

М = -р^ V

вх з ~ вх

(4)

Так, для тдвищення iнтенcифiкацi'i ввдокремлення твердих частинок з газiв, необхщне конструктивне удосконалення апарату iз зуcтpiчними закрученими потоками - збiльшення його нижньо! цилiндpично'i частини.

На рис. 1 зображено новостворений пиловловлю-вач з двома конусами, який працюе наступним чином: запилений газ може потрапляти до корпусу одночасно по центральному приосьовому вводу (3) iз завихрюва-чем (4) та тангенцiйному або улгточному зовшшньо-му входi (2) газового потоку. Вторинний потж, який подаеться через завихрювач (2), рухаеться з верхньо! частини корпусу (1) вниз. В процеа руху вш поступо-во змшуеться з приосьовим потоком, який рухаеться знизу догори через завихрювач (4), мiж двома кошчни-ми оболонками (7) та (8), через отвip (9).

де Vz - осьова швидюсть, м /с; - вхiдна швид-кicть потоку газу, м/с; а, Ь - висота та ширина патрубку входу, м; L - витрати газу, м3/год; гзв,гвн -

Рис. 1. Схема вихрового пиловловлювача: 1— корпус, 2 — тангенцшний або улточний зовшшнш вхiд,

3 — центральний приосьовий вхщ, 4 — завихрювач, 5 — вихщна труба, 6 — кошчний бункер, 7,8 — кошчш оболонки шайби, 9 — отвiр мiж оболонками, 10 — оболонка корпусу, 11 — отвiр мiж корпусом i шайбою

Шдшмаючись догори, нижнiй приосьовий потж поступово змiшуетьcя з зовнiшнiм, i вони виходять у вихiдну трубу (5). В забрудненому потоцi газу, що обертаеться, пiд дiею вщцентрових сил, зваженi час-тинки пилу спрямовуються на його пеpифеpiю, а зввд-ти, разом з вторинним потоком, опускаються бiля сть нок вниз до кошчно! оболонки (7), i по отвору (11), мiж оболонками (7) та (10) зсипаються в кошчний бункер (6) i далi в тару.

Результати визначення полiв швидкостей зображено у виглядi гpафiкiв на рис. 2-5. По ос ординат представлен значення швидкостей V, а на оа абсцис був вiдкладений вщносний pадiуc г вiд оci до периферп корпусу пиловловлювача.

Так, наприклад, беремо найближчий отвip в АЗЗП до вихлопно! труби - вiдcтань замipу Ь=130 мм.

Va. м/с Модуль абсолютно! швидкост!

6

4.S

З.БЗ

^_

3,42 3,3

2,26 1,8

ill

О 10 20 30 40 50

-♦-Va до удосконапення АЗЗП г> мм

-и-Va шешз удо-шш АЗЗП.з двома конусами

-♦-Va шспя удо-ння АЗЗП, з одним конусом

Рис. 2. Графки модуля абсолютно!' швидкостi для трьох АЗЗП

Vt, М/С 4

Тангенцшна овидкгсть

2.47 -

'та

1,8

1,7

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0,72

О

10

20

30

40

50

-♦-Vi до удосконапення АЗЗП

-О Va теля удо-ння АЗЗП, з двома конусами

-¿с-Va шсля удо-ння АЗЗП, з одним конусом

Рис. 3. Графки тангенцшно!' швидкостi для трьох АЗЗП

Vz, м/с ОСЬОВЭ ШВИДЫСТЬ

2,5

2 1,5

1

0,5 О

2JJ

0.76

n o.:

—A—

w

0,08

10

—о—Vt до удосконапення АЗЗП 1 мм

-□-Va шсля удо-ння АЗЗП, з двомаконусами -й-Va шсля удо-ння АЗЗП, з одним конусом

Рис. 4. Графiки осьово!' швидкостi для трьох АЗЗП

В порiвняннi з нульовою точкою швидюсть у трьох апаратах знизилася майже вдвiчi, це 3aKOHOMipHicTb, яка тдтверджуе, що на oci, пiд дieю вiдцентрових сил, зваженi твердi частинки вщштовхуються одна вiд одно! i вiдлiтають до периферп, втрачаючи швидюсть; i3 графiка видно, що Va у частинок в АЗЗП шсля удо-сконалення з одним конусом найбшьша по всiй траек-торп руху, а Va у частинок в АЗЗП до удосконален-ня - найменша.

У твердих частинок в АЗЗП шсля удосконалення з одним конусом VT найб^ьша на ос i повiльно змен-шуеться до периферп, а у твердих частинок в АЗЗП шсля удосконалення з двома конусами VT найменша на о«, але на вщсташ 25мм ввд осi збiльшила свш по-казник майже вдвiчi.

Найб^ьша осьова швидкiсть у частинок в АЗЗП шсля удосконалення з двома конусами, вона вдвiчi пе-ревищуе VZ частинок у АЗЗП шсля удосконалення з одним конусом та у АЗЗП до удосконалення (чим б^ь-ше осьова швидюсть, тим б^ьша буде сила вщштовху-вання частинок на оа, i тим б^ьше частинок вiдлетить до периферп та попадуть до бункеру апарату).

Найб^ьша радiальна швидкiсть у частинок в АЗЗП шсля удосконалення з одним конусом, як в нульовому значенш, так i на середиш пройденого шляху; Vr у частинок в АЗЗП шсля удосконалення з двома конусами на початку шляху найменша, однак на середиш шляху зб^ьшуеться майже вдвiчi i перевищуе Vr частинок у АЗЗП до удосконалення.

Результати теоретичного розрахунку фракцшно! ефективност зображено на рис. 6, який отримано по результатам постановки конструктивних значень новоствореного АЗЗП та розмiрiв частинок пилу по фракщям в рiвняння (5) та (6).

Рис. 6. Фракцшна ефектившсть: 1 — зовшшнш шар, 2 — внутршнш шар

Фракцшна ефектившсть у зовшшньому шарi (вто-ринному):

Псер2 = d2 Х

п Н -ю0 -рт -r.4 -(r, + r.) ■ (log(H) ■ (rc2ep - r02) + L ■ (r02 - rc2ep))

9Ц- L1L2 -(r0 +rcep )-(rc2ep - tf ) '

(5)

Фракцiйна ефектившсть у внутршньому шар1 (первинному):

Рис. 5. Графки радiальноï швидкостi для трьох АЗЗП

Псер1 = d2"

п-Рт r.5 H(log(H) + Li (r.-rcep)) 9^L1L2

(6)

x

За результатами експериментального дослщження загальна ефектившсть вловлювання пилу АЗЗП до удосконалення та тсля склала :

- АЗЗП до удосконалення: т1 = 47,2 г, П1 = 94,4 % ;

- АЗЗП пiсля удосконалення (модель 1 - з двома конусами): т2 = 49,8 г, п2 = 99,6%;

- АЗЗП тсля удосконалення (модель 2 - з одним конусом): т3 = 49,3г,п3 = 98,6 %.

Згвдно результаив ефектившсть тдвищилася на 5,2 %.

В результат отримали три зразка вловленого пилу, тсля аналiзу яких, за допомогою певних операцш в середовищi програми Mathcad побудували штегральш та диференцiальнi функцп розподшення, якi зображе-нi на рис. 7, 8.

7]Ло

350

У1ц

ооо 309

У2а

о

ш

уз* □□□

Ш

50

50

2

3 __,

ти висновок, що ефективнiсть вловлювання твердих частинок з газу у АЗЗП тсля удосконалення з двома конусами найвища, про це сввдчить рис. 7, причому найбшьше вловлювання ввдбулося середнiх та дрiбних фракцiй, в межах вщ 1,997 мкм до 18 мкм (рис. 8).

Результати теоретичного дослщження та експери-ментальних даних втрат тиску АЗЗП тсля удоскона-лення з двома конусами зображено на рис. 9.

20

40

да . 80

Ш.МКМ

Рис. 9. Графiк збiгу теоретичних та експериментальних даних з визначення гiдравлiчних втрат в моделi АЗЗП тсля удосконалення : 1 — за теоретичними розрахунками;

2 — за експериментальними даними

По побудованим прямим видно, що експеримен-тальних даш гiдравлiчних втрат новостворено! модел1 вдвiчi бiльше за теоретичнi.

Рис. 7. 1нтегральж функци розподiлення для трьох апаралв iз зустрiчними закрученими потоками: 1 — АЗЗП до удосконалення; 2 — АЗЗП тсля удосконалення (з двома конусами); 3 — АЗЗП тсля удосконалення (з одним конусом)

0.6

/V ! л -Т п ■ - и

сад

Ш(2)

0.4

0.2

-2

20

60 _ 30

Рис. 8. Диференщальш функци розподiлення для трьох апаралв iз зустрiчними закрученими потоками: 1 — АЗЗП

до удосконалення; 2 — АЗЗП шсля удосконалення (з двома конусами); 3 — АЗЗП тсля удосконалення (з одним конусом)

1нтегральш та диференщальш функцп розподшен-ня повшстю i точно описують експериментальш даш та приходяться на експериментальний максимум [15], що дае можливкть визначити найбiльш вiрогiдний розмiр частинок для даного зразку, а також зроби-

6. Обговорення результаив дослщження аиарат'т iз зустрiчними закрученими потоками до та тсля удосконалення

В результат отриманого рiвняння (4) видно, що iз збiльшенням зовнiшнього i внутрiшнього радiусiв первинного завихрювача (нижня цилшдрична части-на пиловловлювача), збшьшиться i вхiдний момент кiлькостi руху у первинному потощ (Мвх1) удоскона-леного АЗЗП, який у прототипу був малим по вщно-шенню до вхiдного моменту кiлькостi руху у вторин-ному потоцi (Мвх2) i гальмував сепарацiю частинок, особливо дрiбних фракцiй (при спiввiдношеннi ви-трат потокiв газу Lвх2:Lвх1 = 2:1, моменти юлькост руху МВХ2: Мвх1 = 4:1).

При визначеннi абсолютно!, тангенцiйноi, осьо-во! та радiальноi швидкостей, прогнозувати рух за-пиленого потоку, який утворився в результат вза-емодii двох потоюв, якi рухаються назустрiч один одному, дуже складно, у рiзних апаратах швидкост змiнюються по-рiзному, без будь-яко! послщовно-стi. Але, iз аналiзу графiкiв, зображених на рис. 2-5, очевидно, що в АЗЗП тсля удосконалення швид-коси бшьше, нiж у АЗЗП до удосконалення, а це, в свою чергу, призвело до штенсифжацп процесу пиловловлення, що сприяло шдвищенню ефектив-носи в цiлому.

Особливий iнтерес з точки зору визначення фрак-цшно! ефективностi, е отримання нижнього краю вловлювання частинок вже вщ 1 мкм, тодi як у прототипу - 3-5 мкм, а у центробiжних пиловловлюва-чiв - 10 мкм.

Результати експериментальних даних показали, що ефектившсть вловлення твердих частинок з газу у АЗЗП шсля удосконалення з двома конусами найвища (на 5,2 %), причому найб^ьше вловлювання ввдбуло-ся середшх та дрiбних фракцш, в межах вiд 2 мкм до 18 мкм, а також завдяки вдалим конструктивним змшам типово! модели отримали найменшу фракцiю вловле-них частинок дiаметром 1,997 мкм АЗЗП тсля удосконалення з одним конусом, заметь 2,5 мкм у прототипу.

Якщо порiвняти гiдравлiчнi втрати трьох пилов-ловлювачiв, а саме - АЗЗП тсля удосконалення, АЗЗП - прототип та циклон ЦН-15, то можна сказати, що у АЗЗП тсля удосконалення гiдравлiчнi втрати найменшi [16].

7. Висновки

Проведеними дослщженнями щодо шдвищення ефективност пиловловлення в удосконаленому апа-

рат iз зустрiчними закрученими потоками, завдяки усуненню гальмуючого впливу моменту юлькост руху у первинному потощ, за рахунок вирiвнювання спiввiдношень витрат потоюв газу i моментiв юлькост руху встановлено збiльшення дiаметру нижньо! цилш-дрично! частини пиловловлювача.

Таким чином:

1. Усунуто гальмуючий вплив вхщного моменту кiлькостi руху за рахунок розробленого рiвняння для корисно! моделi АЗЗП та вирiвнення стввщношен-ня витрат потокiв газу та моменпв кiлькостi руху LBI2:LBI1 = 2:1 та Мв^М = 2:1.

2. Визначено основне мкце моделi АЗЗП для конструктивного удосконалення - збшьшення нижньо! цилiндричноï частини пиловловлювача.

3. Проведено теоретичш та експериментальш до-слiдження новостворених моделей АЗЗП, яю показали, що ефектившсть вловлення твердих частинок з газу у АЗЗП тсля удосконалення з двома конусами найвища - 5,2 %.

Лиература

1. А. с. №1171094 (СССР), B 04 C. Бюл. № 29. Способ очистки газопылевого потока и устройство для его осуществления [Текст] / М. И. Павлищев, В. З. Фешенко и др. - Опубл. 1985.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Белоусов, А. С. Структура встречных закрученных потоков и расчет эффективности центробежного разделения газовзвесей [Текст]: дис. ... кан. тех. наук. / А. С. Белоусов. - М.: МТИ, 1996. - 227 с.

3. Сажин, Б. С. Вихревые пылеуловители [Текст] / Б. С. Сажин, Л. И. Гудым. - М.: Химия, 1995. - 144 с.

4. Сугак, Е. В. Моделирование и интенсификация процессов очистки промышленных газовых выбросов в турбулентных газодисперсных потоках [Текст]: автореф. дис. ... докт. техн. наук. / Е. В. Сугак. - Красноярск, 1999. - 46 с.

5. Белоусов, А. С. Структура потоков в аппаратах со взвешенным слоем [Текст] / А. С. Белоусов, Б. С. Сажин, Е. В. Отрубян-ников // Химическая технология. - 2008. - Т. 9, № 7. - С. 332-336.

6. Сажин, Б. С. Удерживающая способность и структура потоков в вихревых аппаратах [Текст] / Б. С. Сажин, Л. М. Кочетков,

A. С. Белоусов // Теоретические основы хим. технологии. - 2008. - Т. 42, № 2. - С. 125-135.

7. Якуба, О. Р. Удосконалення апарайв ¡з зустр1чними закрученими потоками для пиловловлення [Текст] / О. Р. Якуба,

B. В. Касянчук, М. Ю. Савченко // Вюник СНАУ. Науковий журнал. Сер1я: Мехашзащя та автоматизащя виробничих про-цеав. - 2008. - Вип. 2 (18). - С. 85-89.

8. Yakuba, A. The investigation and Vorking out of drop- and dust catchers for compressor station ^ext] / A. Yakuba, S.Sabadash, M. Savchenko // UK «International Conference on Compressors and their Systems». - Institution of mechanical engineers, City University London, 2009. - P. 421-431.

9. Смульский, И. И. Аэродинамика и процессы в вихревых камерах [Текст] / И. И. Смульский. - Новосибирск: ВО «Наука», 1992. - 301 с.

10. Belousov, A. Application of Guided Vortex Breakdown for Drying and Separation of the Powder in Vortex Cyclone ^ext] / A. Belousov, B. Sazin // Proceeding of The Second Nordic Drying Conference (NDC-03), CD. - Copenhagen: Penmark, 2003. -P. 1-5.

11. Коваль, В. П. Совершенствование энергетических аппаратов с вихревой камерой [Текст]: дис. ... докт. техн. наук / В. П. Коваль. - Днепропетровск: ДГУ, 1989. - 358 с.

12. Barth, W. Berechnung und Auslegung von Zyklonabscheidern ^ext] / W. Barth, L. Leineweber // Staub. - 1964. - Bd. 24. -P. 41-52.

13. Патент на изобретение RUS 2124384. Вихревой пылеуловитель [Текст] / Азаров В. Н., Домченко Б. Т., Кошкарев С. А., Мартьянов В. Н. - Заявл. 26.09.1996; опубл. 10.01.1999.

14. Азаров, В. Н. Комплексная оценка пылевой обстановки и разработка мер по снижению запыленности воздушной среды промышленных предприятий [Текст]: автореф. дис. ... д-р техн. наук / В. Н. Азаров. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2004. - 356 с.

15. Максфилд, Б. Mathcad в инженерных расчетах [Текст] / Б. Максфилд. - М. : КОРОНА - Век : МК- Пресс, 2010.- 304 с.

16. Гал1ч, Р. В. Вплив вихщних пристро!'в на гщродинамшу i ефектившсть вихрових пиловловлювач1в [Текст]: дис. ... кан. тех. наук / Р. В. Мч. - Суми, 2014. - 152 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.