Научная статья на тему 'Применение лопастного раскручивателя в циклонных пылеуловителях'

Применение лопастного раскручивателя в циклонных пылеуловителях Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
287
53
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЦИКЛОН / РАСКРУЧИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО / UNTWISTING DEVICE / ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ / ЭФФЕКТИВНОСТЬ CYCLONE / EFFICIENCY / PRESSURE DROP

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Мисюля Дмитрий Иванович, Кузьмин Владисдав Владимирович, Марков Владимир Алексеевич

В статье представлена оригинальная конструкция раскручивателя, располагаемого в выхлопной трубе циклона и состоящего из цилиндрической части с радиальными, изогнутыми по направлению вращения газового потока лопастями и конуса. Профиль лопастей соответствует дуге окружности с углом входа, определяемым аэродинамикой газового потока в выхлопной трубе, и углом выхода, соответствующим осевому движению газа. Приведены графические зависимости, показывающие влияние геометрических параметров и высоты установки раскручивателя на сопротивление и эффективность циклонов, и определены его оптимальные параметры. Применение данного раскручивающего устройства позволяет снизить гидравлические потери в циклонных пылеуловителях ЦН-11 и ЦН-15 соответственно на 28-30% и 26-27,5%. Степень очистки при этом остается на прежнем уровне.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Мисюля Дмитрий Иванович, Кузьмин Владисдав Владимирович, Марков Владимир Алексеевич

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

The article presents the original design of the untwisting device which had in the exhaust tube of the cyclone separator and consisting of a cylindrical part with the radial, bent on a direction of twirl of a gas stream blades and a cone. The profile of blades matches to a circular arc with an entrance angle defined by aerodynamics of a gas stream in the exhaust tube, and an outlet angle matching to axial traffic of gas. The graphical dependences showing the influence of geometric parameters and installation altitude of the untwisting device on pressure drop and efficiency of cyclone separators are resulted and its optimum parameters are defined. Application of the given deswirling device allows to lower pressure losses in cyclonic dedusters TsN-11 and TsN-15 accordingly on 28-30% and 26-27,5%. Separation efficiency thus remains at the same level.

Текст научной работы на тему «Применение лопастного раскручивателя в циклонных пылеуловителях»

УДК 621.928.37+621.928.93

Д. И. Мисюля, аспирант (БГТУ);

В. В. Кузьмин, кандидат технических наук, доцент (БГТУ);

В. А. Марков, доктор технических наук, профессор (БГТУ)

ПРИМЕНЕНИЕ ЛОПАСТНОГО РАСКРУЧИВАТЕЛЯ В ЦИКЛОННЫХ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯХ

В статье представлена оригинальная конструкция раскручивателя, располагаемого в выхлопной трубе циклона и состоящего из цилиндрической части с радиальными, изогнутыми по направлению вращения газового потока лопастями и конуса. Профиль лопастей соответствует дуге окружности с углом входа, определяемым аэродинамикой газового потока в выхлопной трубе, и углом выхода, соответствующим осевому движению газа. Приведены графические зависимости, показывающие влияние геометрических параметров и высоты установки раскручи-вателя на сопротивление и эффективность циклонов, и определены его оптимальные параметры. Применение данного раскручивающего устройства позволяет снизить гидравлические потери в циклонных пылеуловителях ЦН-11 и ЦН-15 соответственно на 28-30% и 26-27,5%. Степень очистки при этом остается на прежнем уровне.

In the article the original design of the untwisting device which had in the exhaust tube of the cyclone separator and consisting of a cylindrical part with the radial, bent on a direction of twirl of a gas stream blades and a cone is presented. The profile of blades matches to a circular arc with an entrance angle defined by aerodynamics of a gas stream in the exhaust tube, and an outlet angle matching to axial traffic of gas. The graphical dependences showing the influence of geometric parameters and installation altitude of the untwisting device on pressure drop and efficiency of cyclone separators are resulted and its optimum parameters are defined. Application of the given deswirling device allows to lower hydraulic losses in cyclonic dedusters CN-11 and CN-15 accordingly on 28-30% and 26-27,5%. Separation efficiency thus remains at the same level.

Введение. По мере развития индустрии, увеличения единичной мощности технологических агрегатов возрастает количество промышленных выбросов в атмосферу, являющихся частью исходных, промежуточных или конечных продуктов, участвующих в технологическом процессе. С одной стороны, эти вещества могут представлять собой ценные материалы и их утилизация позволит снизить расход сырья и реагентов, а также себестоимость выпускаемой продукции. С другой стороны, они загрязняют окружающую атмосферу, вызывают разрушение строительных сооружений и оборудования, негативно влияют на здоровье людей. Таким образом, очистка промышленных выбросов с отходящими газами представляет одну из самых актуальных задач как в санитарном, так и в технологическом и экономическом отношениях [1].

Для сохранения чистоты атмосферы в условиях роста промышленного производства предъявляются высокие требования ко всем газоочистным аппаратам, среди которых наиболее распространены циклоны, широко применяемые для отделения пыли от газов в самых различных отраслях промышленности [2, 3].

Наибольшее распространение получили цилиндрические циклонные пылеуловители конструкции НИИОГАЗа (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24), среди которых в свою очередь чаще всего используются циклоны типа ЦН-15, обеспечивающие достаточно высокую степень

очистки при умеренном гидравлическом сопротивлении. Однако при одинаковой эффективности наиболее высокие технико-экономические показатели имеют аппараты ЦН-11. В связи с этим данный тип циклонов был включен Глав-промстройпроектом Госстроя в унифицированный ряд пылеулавливающего оборудования как наиболее экономичный, эффективный и удобный для компоновки в группы [4].

Энергетические затраты в циклоне обусловлены различными факторами. Значительная их часть связана с вращательным движением газа и потерей кинетической энергии выходящего вихревого потока. Поэтому, если уменьшить интенсивность поперечной циркуляции потока, выходящего из аппарата, например, установкой перед выхлопным патрубком или внутри его специальных устройств, то можно существенно снизить гидравлическое сопротивление циклона. В этих целях предложена целая серия проектов различных вариантов раскручивателей [5, 6].

Учитывая вышесказанное, а также постоянно возрастающую значимость проблемы энергосбережения, совершенствование и внедрение устройств регенерации теряемой энергии является, безусловно, актуальной задачей.

Основная часть. На кафедре процессов и аппаратов химических производств разработана конструкция лопастного раскручивающего устройства, схематично представленная на рис. 1.

Развертка наружной кромки лопасти

2 -с"

- Развертка лопасти

Рис. 1. Лопастной раскручиватель: 1 - цилиндрическая часть (сердечник);

2 - лопасти; 3 - конус; й?в - диаметр сердечника;

Вв - внутренний диаметр выхлопной трубы; Ил - высота лопастей; ккон - высота конуса;

I - высота установки раскручивателя; а - угол наклона передней кромки лопасти; Ял - радиус кривизны профиля лопасти

Раскручиватель, располагаемый в выхлопной трубе циклона, состоит из цилиндрической части 1 с радиальными, изогнутыми по направлению вращения газового потока лопастями 2 и конуса 3. Профиль лопастей 2 соответствует дуге окружности (в соответствии со средней линией профиля лопастей спрямляющего аппарата осевых вентиляторов [270]) радиусом Лл. Угол наклона передней кромки лопастей а определяется аэродинамикой газового потока в выхлопной трубе, а задней кромки - соответствует осевому движению газа.

Принцип работы разработанного устройства следующий: очищенный газ в виде вихревого потока поступает в выхлопную трубу и попадает на лопасти 2 раскручивателя, на которых происходит его плавное равномерное выпрямление. Благодаря конусу 3 обеспечивается постепенное расширение газового потока на все сечение выхлопной трубы. Сердечник 1 предназначен для ликвидации осевого обратного тока.

Достоинством данной конструкции раскручивающего устройства является равномерное по всей длине лопасти выпрямление газового потока, обеспечиваемое профилем лопаток, соответствующим дуге окружности.

Целью работы являлось определение геометрических параметров раскручивателя и высоты его установки в наиболее распространенных циклонных пылеуловителях ЦН-11 и ЦН-15.

Гидравлическое сопротивление. Для правильного и полного учета общего сопротивления циклона потери в нем следует определять по одному из следующих двух способов [7]:

а) при работе циклона на выхлоп - по разности между полным давлением на входе в циклон и давлением в объеме за ним (в атмосфере);

б) при работе циклона в сети - по разности полных давлений на входе в циклон и на достаточно большом расстоянии в прямом участке за ним, т.е. там, где поток уже полностью раскручен и выровнен по сечению (для циклона ЦН-15 не менее чем через 30 диаметров выхлопного патрубка).

Исследования гидравлического сопротивления циклонов ЦН-11 и ЦН-15, изготовленных из оргстекла с внутренним диаметром В = 0,24 м, проводились на незапыленном атмосферном воздухе на экспериментальной установке, представленной на рис. 2. Условная скорость газа изменялась в интервале wц = 2,54 м/с, соответствующем практически используемому диапазону рабочих скоростей для данных типов циклонных аппаратов.

Рис. 2. Схема экспериментальной установки для исследования гидравлического сопротивления: 1 - вентилятор; 2 - трубка Пито;

3, 5 - микроманометры; 4 - частотный преобразователь;

6 - газоход; 7 - циклон; 8 - раскручивающее устройство

Расход воздуха, транспортируемого через установку радиальным вентилятором 1, измерялся с помощью трубки Пито 2 и соединенного с ней микроманометра 3, а его регулирование производилось путем изменения частоты вращения рабочего колеса вентилятора 1 при помощи частотного преобразователя 4. Статическое давление в газоходе 6 перед входом потока в циклон 7 определялось с помощью коллектора и микроманометра 5.

Влияние раскручивателя на потери давления в циклоне оценивалось коэффициентом снижения сопротивления е, %, определяемым по формуле

е = 100 ■ (1 - Лрр / Ар),

где Лрр, Ар - сопротивление циклона с раскручивающим устройством и без него, Па.

Число и высота лопастей. Расчетное определение числа и высоты лопастей раскручива-теля не может дать достаточно надежных результатов. Поэтому влияние данных параметров на гидравлическое сопротивление циклонов изучено экспериментальным путем. Были исследованы раскручивающие устройства с числом лопастей п = 1-6 и высотой лопастей Нл = (0,42-2,11) ■ Вв при угле наклона передней кромки лопастей а = 30° и относительном диаметре сердечника йв = 0,5 ■ В. Результаты исследований, представленные на рис. 3 и 4, соответствуют высоте установки раскручивате-ля I = Вв.

е, % 30 -

6

26 5

4

22 " 3

18

2

14 ■

1

10

6 n

е, % 27 25 23 21 19 17 15 13 11 9

6 n

б

Рис. 3. Влияние числа лопастей п раскручивателя на коэффициент снижения сопротивления е, %, циклонов ЦН-11 (а) и ЦН-15 (б) при различной высоте лопастей кл / Вв: 1 - 0,42; 2 - 0,63; 3 - 0,85;

4 -1,06; 5 - 1,27; 6 - 1,48

Из приведенных зависимостей видно, что влияние количества лопастей раскручивателя на коэффициент снижения сопротивления е зависит от их высоты. С увеличением высоты лопастей максимум кривых смещается в сторону меньшего числа п. Наибольшее снижение со-

противления достигается путем установки двух-или трехлопастного раскручивателя с высотой лопастей соответственно кл = (1,48-1,69) ■ Вв и кл = (1,27-1,48) ■ Вв. Немного меньшего эффекта можно добиться с помощью однолопаст-ного устройства (рис. 4), однако высота лопасти при этом, как и высота цилиндрической части, значительно увеличивается, что приводит к росту его габаритов и затрат материала на изготовление.

е, %30 г

28 -

26 -

24 4

22 -

20 " 3

18

16 2

14

12 -

10 —|—

0 0,2 0,4 0,6 0J

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2

К / Db

е, %27 25 23 21 19 17 15 13 11 9

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2

Лл / Вв

б

Рис. 4. Влияние высоты лопастей кл раскручивателя на коэффициент снижения сопротивления е, %, циклонов ЦН-11 (а) и ЦН-15 (б) при различном числе лопастей п: 1 -1; 2 - 2; 3 - 3; 4 - 4

При увеличении количества лопаток возрастают потери на трение вследствие увеличения суммарной поверхности лопаток. С ростом высоты лопастей раскручивание потока осуществляется более плавно, однако при этом увеличиваются потери на трение вследствие возрастания поверхности лопаток.

Для сильно слипающейся пыли с практической точки зрения более предпочтительным является применение раскручивателя с меньшим числом лопастей, вследствие снижения поверхности для отложения пыли и опасности зарастания проходного сечения в выхлопной

а

а

трубе. Поэтому при улавливании такой пыли целесообразнее использовать однолопастной раскручиватель.

Диаметр сердечника. Как известно, размеры кольцевого канала, по которому происходит истечение газа из циклона, зависят от интенсивности вращения потока и диаметра выхлопной трубы. Большим тангенциальным скоростям соответствуют малые кольцевые площади.

Для получения зависимостей, определяющих влияние размера относительного диаметра сердечника раскручивающего устройства на гидравлическое сопротивление, была проведена серия опытов на различных вариантах двухлопастного раскручивателя: йв = (0,35-0,7) • Дв. Высота лопастей изменялась в пределах Нл = (1,06-1,48) • Дв. Угол наклона передней кромки лопастей был одинаков и равнялся а = 30°. Результаты испытаний представлены на рис. 5 при условной скорости газа wц = 3 м/с.

£, % 32 30 28 26 24 22

3

0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75

^ / Дв

£, %29 28 27 26 25 24 23 22 21

0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75

¿в / Ов

б

Рис. 5. Влияние диаметра сердечника ёв раскручивателя на коэффициент снижения сопротивления е, %, циклонов ЦН-11 (а) и ЦН-15 (б) при различной высоте лопастей Нл / Дв: 1 -1,06; 2 - 1,27; 3 - 1,48

Из данных зависимостей видно, что наибольшее снижение потерь давления в циклонах ЦН-11 и ЦН-15 достигается при ёв = = (0,62-0,7) • Ов и ¿в = (0,55-0,65) • Дв соответст-

венно. При других условных скоростях газа кривые е = / (¿в / Дв) подобны приведенным на рис. 5, причем отношение йв/ Дв, соответствующее максимальному значению е, не выходило за пределы указанного диапазона. Выбор определенного значения диаметра сердечника из данного интервала может осуществляться с учетом конкретных условий проведения процесса. При очистке газов, содержащих большое количество мелкодисперсной пыли, а также при улавливании слипающейся пыли вследствие зарастания каналов для прохода газового потока предпочтительнее устанавливать рас-кручиватель с диаметром цилиндрической части ближе к нижнему пределу, что также способствует снижению его материалоемкости.

Первоначальные исследования по определению влияния числа и высоты лопастей раскручивающего устройства на гидравлическое сопротивление циклона проводились при относительном диаметре сердечника йв = 0,5 • Дв. Однако в результате последующих испытаний было установлено, что наибольший эффект в снижении потерь давления достигается при больших значениях диаметра. В связи с этим для уточнения числа и высоты лопастей был проведен ряд опытов с диаметром цилиндрической части раскручивателя йв = 0,63 • Дв и йв = 0,56 • Дв соответственно. Результаты исследований приведены на рис. 6.

е, %32 31 30 29 28 27 26 25

е, % 32 31 30 29 28 27 26 25

4

п

0,9

1,1

1,3

1,5 1,7

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

К / Дв

б

Рис. 6. Уточнение числа п (а) и высоты Нл (б) лопастей раскручивателя: 1 - ЦН-11; 2 - ЦН-15

а

а

1

2

Как и было получено ранее для диаметра сердечника йв = 0,5 ■ Вв, двух- и трехлопастное раскручивающие устройства показали практически одинаковые результаты (рис. 6, а). Увеличение высоты лопастей более 1,48 ■ Вв (рис. 6, б) не приводит к дальнейшему снижению сопротивления циклонов.

Угол наклона передней кромки лопастей и высота конуса. Для безотрывного входа потока нижние края лопастей должны быть расположены под определенным углом к горизонтали, определяемым направлением скорости газового потока в выхлопной трубе. По данным аэродинамических исследований [8], данный угол для циклонов ЦН-11 и ЦН-15 составляет примерно 30°. Для изучения влияния угла наклона передней кромки лопастей на гидравлическое сопротивление циклонов была проведена серия опытов двухлопастного раскручивате-ля с диаметром сердечника йв = 0,56 ■ Вв и высотой лопастей Нл = 1,48 ■ Вв при I = Вв, результаты которых приведены на рис. 7.

е, %32 28 24 20 16 12 8 4 0

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

а, °

Рис. 7. Влияние угла наклона передней кромки лопастей а, °, раскручивателя на коэффициент снижения сопротивления циклонов е, %: 1 - ЦН-11; 2 - ЦН-15

Можно заметить, что наибольшее снижение гидравлического сопротивления циклона ЦН-11 достигается при а ~ 29 ± 2°, а ЦН-15 -при а ~ 31 ± 2°. Уменьшение угла наклона передней кромки лопастей ниже указанных способствует дополнительному закручиванию газового потока и следовательно повышению потерь давления. При увеличении а происходит удар потока о переднюю поверхность лопасти, что также снижает величину е. Для данных типов циклонов угол наклона передней кромки лопастей раскручивателя можно принять равным а = 30°.

Для выравнивания по сечению раскрученного газового потока, выходящего из кольцевого пространства между выхлопной трубой и цилиндрической частью раскручивателя, над сердечником установлен конус. Влияние высо-

ты последнего лкон на сопротивление циклона представлено на рис. 8, из которого видно, что при достижении Лкон = 1,5 ■ йв сопротивление циклона остается практически постоянным.

е, %0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

0,5

1,5

2,5

Лкон / dB

Рис. 8. Влияние высоты конуса Лкон раскручивателя

на коэффициент снижения сопротивления циклона е, %, при различной скорости газа wц, м/с: 1 - 3; 2 - 3,5; 3 - 4

Также были проведены испытания раскру-чивателя с прикрепленными к нижнему основанию сердечника различными обтекателями (коническим с различным углом раскрытия и выполненным в виде кока). Однако результаты показали, что наличие нижнего обтекателя не оказывает никакого воздействия на сопротивление циклона, а только усложняет конструкцию устройства и увеличивает его материалоемкость.

Высота установки раскручивателя в выхлопной трубе. Раскручивающее устройство устанавливалось в различных положениях по высоте выхлопной трубы циклона (в качестве определяющего параметра использовалось расстояние I от нижнего среза выхлопной трубы до нижней кромки лопастей), как показано на рис. 1. При расположении нижнего края рас-кручивателя ниже входа в выхлопную трубу, отношение I / Вв принималось со знаком «-» (I / Вв < 0). В случае, когда верхний край устройства выходил за пределы выхлопного патрубка, над ним для заполнения потоком всего выходного сечения устанавливался дополнительный участок.

Результаты исследований, направленных на изучение влияния высоты установки раскручи-вателя на потери давления в циклоне при различных скоростях газа, приведены на рис. 9.

При опускании раскручивающего устройства в выхлопной трубе гидравлическое сопротивление циклона снижается, что связано с увеличением интенсивности крутки газового потока. Также можно отметить, что с увеличением скорости газа эффект снижения потерь давления несколько увеличивается. Для опре-

деления высоты установки раскручивателя необходимо проведение исследований влияния устройства на эффективность очистки.

е, %44 42 40 38 36 34 32 30 28 26

24 22

-0,5

0,5

1,5

2,5

3,5 l / D

Рис. 9. Влияние высоты установки раскручивателя I на коэффициент

снижения сопротивления е, %, циклонов ЦН-11 (- - -) и ЦН-15 (—) при различной условной скорости газа Wц, 1 - 2,5; 2 - 3; 3 - 3,5; 4 - 4

м/с:

Эффективность очистки. Для определения высоты установки раскручивающего устройства в циклонах была проведена серия экспериментов на искусственно запыленном воздухе, целью которых являлась оценка влияния расположения раскручивателя в выхлопной трубе на эффективность очистки. Схема испытательного стенда приведена на рис. 10.

Расход воздуха, транспортируемого через установку радиальным вентилятором 1, измерялся с помощью трубки Пито 2 и соединенного с ней микроманометра 3, а его регулирование производилось путем изменения частоты вращения рабочего колеса вентилятора 1 при помощи частотного преобразователя 4. Питатель 5 служил для подачи пыли в газоход. Концентрация пыли в очищенном воздухе на выходе из циклона 6 определялась с помощью промышленного цифрового стационарного прибора контроля массовой концентрации пыли «8т-1хо1-8304» 8 и регистратора 8300 9. В приборе «8т1хо1-8304» 8 используется технология измерения запыленности посредством трибоэлек-трического эффекта, при котором посредством столкновения частиц с сенсорным стержнем происходит динамическое взаимодействие между зарядом пылевых частиц и сенсором. Это взаимодействие индуцирует в стержне электрический сигнал, который фиксируется, распознается и обрабатывается при помощи электроники. Далее сигнал передается на регистра-

тор 8300 9, где осуществляется его перевод в цифровой вид и усреднение получаемого значения за заданное время.

Рис. 10. Схема испытательного стенда для исследования степени очистки: 1 - вентилятор; 2 - трубка Пито;

3 - микроманометр; 4 - частотный преобазователь;

5 - питатель; 6 - циклон; 7 - раскручиватель;

8 - «Sintrol-S304»; 9 - регистратор S300

В качестве экспериментальной пыли использовались пшеничная мука высшего сорта марки М 54-28 по СТБ 1666-2006 и молотый керамический кирпич (СТБ 1160-99). Дисперсный состав мучной пыли определялся по результатам микроскопического анализа [9, 10], проведенного с помощью сканирующего электронного микроскопа JSM-5610 LV (Япония). Размер частиц молотого кирпича определялся методом лазерной дифракции с помощью лазерного анализатора размеров частиц Analizette 22 MicroTec Fritsch GmbH (Германия). Данный прибор использует физический принцип рассеивания электромагнитных волн для определения распределения размера частиц.

Медианный диаметр частиц муки был равен 650 = 29 ± 1 мкм, а молотого керамического кирпича - 650 = 15,6 ± 0,1 мкм.

Начальная концентрация пыли в воздухе, поступающем в испытуемый циклон, была принята для всех опытов равной свх = 3 г/м3. Продолжительность каждого опыта составляла топ = 300 с. Количество подаваемой пыли GH, г, необходимой для одного опыта, вычислялось по формуле

Gu Q ' ^вх ' Топ.

Y, % 1,05 0,95 0,85 0,75 0,65 0,55 0,45 0,35 0,25

0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,

2,1 2,4 2,7 l / Db

0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,

2,1 2,4 2,7

l / DB

Рис. 11. Влияние высоты установки раскручивателя на коэффициент уноса частиц муки (а) и молотого керамического кирпича (б) в циклонах ЦН-11 (—) и ЦН-15 (—) при различной скорости газа Wц, м/с: 1 - 2,5; 2 - 3; 3 - 3,5; 4 - 4

а

Для получения достоверныхрезультатов в соответствии с разработанной П. А. Коузовым «Единой методикой» на каждом скоростном режиме проводилось три опыта [11]. При наличии расхождений более 5% опыты повторялись.

Коэффициент очистки п, %, определялся с помощью зависимости

П = 100 ■ (1 - Свых / Свх),

где свых - объемная концентрация пыли в очищенном воздухе, определяемая по показаниям регистратора 8300, г/м3.

Результаты исследований представлены на рис. 11 в виде графических зависимостей влияния высоты установки раскручивателя при различных скоростях газового потока на коэффициент уноса (проскока) у, %, который связан с коэффициентом очистки следующим образом:

у = 100 - п.

Из рис. 11 видно, что с увеличением скорости газа унос пыли в циклоне уменьшается. При опускании раскручивающего устройства ниже определенного положения коэффициент проскока возрастает, что можно объяснить раскруткой газового потока не только в выхлопной трубе, но и в основной сепарационной зоне циклона. Это положение соответствует высоте установки раскручивателя I = 1,9 ■ Ов для циклонов ЦН-11 и I = 1,3 ■ Бв для ЦН-15. При таком расположении раскручивающего устройства гидравлическое сопротивление аппаратов ЦН-11 и ЦН-15 снижается соответственно на 28-30% и 26-27,5% (рис. 9), а степень очистки остается на прежнем уровне.

Проанализировав вышеприведенные результаты экспериментальных исследований,

можно сделать заключение, что оптимальным с точки зрения снижения гидравлического сопротивления циклона является раскручиватель со следующими параметрами, приведенными в таблице.

Оптимальные параметры лопастного раскручивателя

Основные параметры раскручивателя Оптимальное значение

ЦН-11 ЦН-15

Диаметр сердечника й?в (0,62-0,7) ■ DB (0,55-0,65) ■ DB

Число лопастей п 2

Высота лопастей кл 1,48 ■ DB

Угол входа лопастей а 29 ± 2° 31 ± 2°

Высота конуса ккон 1,5 ■ dB

Высота установки в выхлопной трубе 1 1,9 ■ DB 1,3 ■ Db

Заключение. Разработанное раскручивающее устройство по сравнению с существующими конструкциями раскручивателей (коническим лопастным, винто-лопастным и др.) дает больший эффект в снижении сопротивления циклонов ЦН-11 и ЦН-15 при сохранении степени очистки.

Литература

1. Ершов, А. И. Новые конструкции сепараторов для очистки промышленных газов / А. И. Ершов, И. М. Плехов, А. И. Бершевиц // Новые химические материалы: обзорная информация. -Минск: БелНИИНТИ, 1973. - 36 с.

2. Газоочистное оборудование: каталог / сост.: Н. М. Васильченко [и др.]. - М.: ЦИНТИ-химнефтемаш, 1988. - 120 с.

3. Ладыгичев, М. Г. Зарубежное и отечественное оборудование для очистки газов: справочник / М. Г. Ладыгичев, Г. Я. Бернер. - М.: Теплотехник, 2004. - 694 с.

4. Швыдкий, В. С. Очистка газов: справочник / В. С. Швыдкий, М. Г. Ладыгичев. - М.: Теплоэнергетик, 2002. - 640 с.

5. Первов, А. А. Исследование устройств для снижения сопротивления циклонов / А. А. Первов // Обеспыливающие устройства промышленной вентиляции: материалы семинара, МДНТП, Москва, 14-15 сентября 1970 г. -С.101-105.

6. Кирпичев, Е. Ф. Усовершенствование одиночных и батарейных циклонов и создание золоуловителей с прямоточными циклонными элементами / Е. Ф. Кирпичев // Очистка дымовых газов электростанций от золы: сборник / под ред. С. М. Шухера. - М.: БТИ ОРГРЭС, 1962. - С. 100-111.

7. Идельчик, И. Е. Гидравлическое сопротивление циклонов, его определение, величина

и пути снижения / И. Е. Идельчик // Механическая очистка промышленных газов / НИИОГАЗ; под ред. Б. Ф. Подошевникова. -М.: Машиностроение, 1974. - С. 135-159.

8. Первов, А. А. Экспериментальное исследование аэродинамики циклонов и разработка устройств для снижения их гидравлического сопротивления: дис. ... канд. техн. наук: 05.04.01 / А. А. Первов. - М., 1973. - 175 с.

9. Коузов, П. А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов / П. А. Коузов. - 3-е изд., пере-раб. - Л.: Химия, 1987. - 264 с.

10. Градус, Л. Я. Руководство по дисперсному анализу методом микроскопии / Л. Я. Градус. - М.: Химия, 1979. - 232 с.

11. Коузов, П. А. Единая методика сравнительных испытаний пылеуловителей для очистки аспирационного воздуха / П. А. Коу-зов, Г. А. Иофинов. - Л.: ВНИИОТ, 1967. -101 с.

Поступила 28.02.2011

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.