CC BY
56
ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО УЛАВЛИВАНИЮ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ В ЭЛЕКТРОЦИКЛОНЕ
Инюшкин Николай Васильевич
канд. техн. наук, ст.науч.сотр., Уральский федеральный университет имени Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург E-mail: paht@yandex. ru Ермаков Сергей Анатольевич профессор, д-р техн. наук, Уральский федеральный университет имени Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург Гильванова Залина Ринатовна аспирант, Уральский федеральный университет имени Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург Титов Анатолий Геннадьевич аспирант, Уральский федеральный университет имени Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург Коробкова Инна Владиславовна студент, Уральский федеральный университет имени Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург Аитова Алина Ильдусовна студент, Уральский федеральный университет имени Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург
EXPERIMENT PLANNING FOR DISPERSED PARTICLES CAPTURING IN
ELEKTROCYCLONE
Nikolai Inyushkin
Senior Researcher, Candidate of Technical Sciences, Ural Federal University named after Boris Nikolayevich Yeltsin, Yekaterinburg
Sergey Ermakov Professor, Doctor of Technical Sciences, Ural Federal University named after Boris Nikolayevich Yeltsin, Yekaterinburg
Zalina Gilvanova
postgraduate student, Ural Federal University named after Boris Nikolayevich Yeltsin, Yekaterinburg
Anatoly Titov
postgraduate student, Ural Federal University named after Boris Nikolayevich Yeltsin, Yekaterinburg
Alina Aitova
student , Ural Federal University named after Boris Nikolayevich Yeltsin, Yekaterinburg
Inna Korobkova
student , Ural Federal University named
after Boris Nikolayevich Yeltsin, Yekaterinburg
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрено планирование эксперимента по улавливанию дисперсных частиц в электроциклоне. Даётся расчет матрицы планирования, приводится уравнение регрессии зависимости степени очистки от скорости на входе в электроциклон и от начальной концентрации аэрозоля.
ABSTRACT
The article deals with the design of experiments for dispersed particles capturing in elektrocyclone. The autors gives planning matrix calculation, the regression equation based on the aerosol velocity and the initial concentration of the aerosol.
Ключевые слова: газоочистка; циклон; электроцклон; летучая зола
Keywords: gas cleaning; cyclone; elektrocyclon; fly ash
Для пылеулавливания на промышленных предприятиях используют различные виды оборудования, отличающегося как по конструкции, так и по механизму действия.
Электроциклон — комбинированный пылеуловитель, сочетающий центробежный и электростатический эффект для улавливания аэрозолей.
Степень очистки газов в электроциклоне зависит от многих факторов, таких как рабочее напряжение, скорость газового потока в активной зоне, концентрация аэрозоля на входе в аппарат, длина активной зоны, диаметр частиц, удельное электрическое сопротивление частиц и др.
Чтобы оценить влияние на степень очистки электроциклона концентрации и скорости аэрозоля на входе в аппарат при минимальном количестве необходимых опытов с сохранением статистической достоверности результатов проведено планирование эксперимента [3; 1].
Для получения уравнения регрессии в виде полинома второго порядка, построен центральный композиционный рототабельный план, включающий 2
фактора: Х1 — скорость газового потока во входной трубе, Х2 — концентрация аэрозоля на входе в аппарат. Общий вид [2] квадратичного уравнения регрессии для двух независимых факторов:
7 — Ь0 + ЬуХ-1 + Ь2 Х2 ^ Ь11Х1 ^ Ь22 Х2
где п — степень очистки газов, Ьо — свободный член, Ь — коэффициенты линейных членов, Ьп — коэффициент взаимодействия членов, Ьц — коэффициенты квадратичных членов.
Для вычисления коэффициентов уравнения регрессии построим матрицу планирования, взяв за основу центральный композиционный рототабельный план, включающий «звездные» точки. Общее количество экспериментов вычисляется по формуле:
п — 2х + 2х + п0
Для двухфакторного эксперимента число опытов в центре плана п0 равно 5, а величина «звездного» плеча составляет 1,414 [2].
Необходимое число экспериментов для заданных условий равно 13.
Значения каждого фактора в плане кодируются значениями: «-1» — минимальное, «0» — среднее, «+1» — максимальное, кроме того, в план вводятся по 2 «звездные» точки на каждый фактор с кодировкой «-1,414» и «+1,414». Матрица эксперимента с кодированными значениями факторов приведена в таблице:
Таблица 1.
^ Матрица планирования эксперимента
№ опыта Значение фактора
Х1 Х2
1 -1 -1
2 -1 1
3 1 -1
4 1 1
5 -1,414 0
6 +1,414 0
7 0 -1,414
8 0 1,414
9 0 0
10 0 0
11 0 0
12 0 0
13 0 0
Установим основной уровень 20д и интервалы варьирования А71 для каждого фактора. Основной уровень 20д для фактора Х1 (скорость газового потока во входной трубе) примем равным 21 м/с, А21=4,5, 70,2 для фактора Х2 (концентрация аэрозоля на входе в аппарат) примем равным 16,5 г/м , А72=10. Рандомизация последовательности проведения опытов с помощью ЭВМ дала следующий порядок: 13, 4, 10, 8, 3, 9, 1, 2, 6, 12, 5, 11, 7.
По результатам эксперимента с золой Красногорской ТЭЦ (ё50=40 мкм) получено уравнение регрессии:
7 = 90,89 - 5,75х - 0,06х2 + 4,88x2 -1,43х22 Список литературы:
1. Блохин В.Г., Глудкин О.П., Гуров А.И. и Ханин М.А. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов, Москва: Радио и связь, 1997. — 232 с.
2. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии, Москва: Химия, 1985. — 448 с.
3. Красовский Г.И. и Филаретов Г. Ф. Планирование эксперимента, Минск: изд-во БГУ, 1982. — 302 с.
