Разработка методики исследования зонной эффективности в вихревом пылегазоразделителе Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 66.074

В. В. Алексеев, И. И. Поникаров

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗОННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ В ВИХРЕВОМ ПЫЛЕГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЕ

Ключевые слова: методика, вихревые сепараторы, пылегазовые смеси, пылегазоразделители.

Рассмотрен процесс пылеулавливания в вихревом пылегазоразделителе, разработана методика экспериментального исследования зонной эффективности в основных областях пылеулавливания.

Keywords: methodology, vortex separators, dust and gas mixtures, dust-gas separators.

The process of de-dusting in the vortex dust-gas separator is considered, experimental research methodology of zone efficiency in main areas of dust collection is developed.

Для разработки инженерной методики исследования в вихревом пылегазоразделителе были проведены исследования гидравлического сопротивления циклонов, вихревых камер и вихревого пылегазоразделителя [1,2] и определено влияние режимных и конструктивных параметров.

Зонные эффективности пылеулавливания в вихревом пылегазоразделителе во входной П1, основной Пг и дополнительной Пз областях связаны с общей эффективностью П следующим соотношением:

П = 1-П(1-П|) = 1-(1-П1)(1-П2)(1-Пз), (1) 1=1

где п = (Свх-Свых)/Свх; П1 = (Со-С1)/Со; Пг = (С1-С2УС1; Пз = (Сг-Сз)/Сг; Свх = Со -концентрация пыли на входе в аппарат, кг/м3; С1, С2 и С3=Свых - соответственно концентрации пыли на выходе из входной (1=1), основной винтовой (1=2) и дополнительной винтовой 0=3) областей пылеулавливания, кг/м3.

Цель настоящей работы состояла в разработке методики исследований и необходимых устройств отбора пыли для определения зонных эффективностей в вихревом пылегазоразделителе.

Схемы экспериментальной установки и аппарата со сменными физическими моделями блока отбора проб приведены в работе [3].

Отсекающие устройства позволяли разделить нисходящий закрученный поток в аппарате на высококонцентрированный,

движущейся вдоль стенки аппарата, и низко концентрированный, выходящий из исследуемой зоны.

Конструкция входной зоны

пылеулавливания вихревого пылегазоразделителя и отсекателя, состоящего из тороидального 1 и цилиндрического 2 фильтров схематично представлены в работе [3]. Там же указан выбор скоростей фильтрования в пристеночной зоне и в центральной части аппарата.

Методика проведения исследования по определению эффективности пылеулавливания во входной зоне представлена в работе [3], а математическая модель эффективности этой зоны -в работе [4].

Результаты эксперимента по улавливанию пыли в этой зоне проверялись по формуле [3]:

твх = mo = m1+ m'1,

(2)

где т1 и т'1 - массы соответственно не уловленной и уловленной пыли, кг.

Концентрация пыли на выходе из входной зоны пылеулавливания находилась по формуле [3]:

С1 = т1/(т- Gv),

(3)

где т — время пылеулавливания, с; Су — объемный расход газа, м3/с.

Исследования зонной эффективности пылеулавливания в основной и дополнительной винтовых зонах проводились аналогично исследованиям зонной эффективности входной зоны пылеулавливания [3].

На рис. 1 представлена схема физической модели исследования входной I и основной винтовой II зон пылеулавливания.

Рис. 1 - Схемы физической модели и отбора пыли на выходе из основной винтовой зоны пылеулавливания: I - входная зона; II -основная винтовая зона.

Основная винтовая зона пылеулавливания состояла из канала кольцевого сечения (шаг винтового закручивающего устройства был равен в1).

Методика проведения исследования по определению эффективности пылеулавливания в основной винтовой зоне аналогична методике

проведения исследования эффективности входной зоны.

На выходе из основной винтовой зоны пылеулавливания концентрация пыли С2, кг/м3, вычислялась по зависимости:

С2 = т2/(т-0,), (4)

где т2 - масса пыли на выходе из основной винтовой зоны, кг.

Результаты эксперимента проверялись по выполнению материального баланса:

твх = mo = m2+m'2,

(5)

где т 2 - масса пыли, отсепарированная во входной и основной винтовой зонах, кг.

На рис. 2 представлена схема физической модели исследования входной I, основной винтовой II и дополнительной винтовой III зон пылеулавливания.

Дополнительная винтовая зона отличалась от основной винтовой зоны пылеулавливания наличием цилиндрической вставки с диаметром и шагом винтового закручивающего устройства Э2. Отсекатель улавливал пыль, отсепарированную к стенкам аппарата и к внутренней стенке цилиндрической вставки.

—b—— ] [

I

Ш

фильтр 2

(Л;

Фи/ыпр'

Рис. 2 - Схемы физической модели и отбора пыли на выходе из дополнительной винтовой зоны пылеулавливания: I - входная зона; II -основная винтовая зона; III - дополнительная винтовая зона.

На выходе из дополнительной винтовой зоны пылеулавливания концентрация пыли С3, кг/м3 рассчитывалась по формуле:

Сэ=тз/(гС^, (6)

где т3 - масса пыли на выходе из дополнительной винтовой зоны, кг.

Результаты эксперимента проверялась по выполнению материального баланса:

твх = mo = тз + т'з,

(7)

где т з - масса пыли, отсепарированная во входной, основной и дополнительной винтовых зонах, кг.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Разработана методика экспериментального исследования зонной эффективности в основных областях пылеулавливания: входной, основной и дополнительной винтовых, являющаяся инструментом экспериментатора.

2. Информация, полученная с использованием данной методики исследования, и дополненная информацией об аэродинамической структуре потока позволит более обоснованно подойти к оптимизации конструкции вихревого пылегазоразделителя.

3. Применение данной методики в опытно-промышленных условиях и на других пылегазовых системах при ограничении энергозатрат на организацию процесса позволит увеличить общую эффективность пылеулавливания.

Литература

1. Алексеев В.В., Поникаров И.И., Исследование аэродинамического сопротивления входной зоны пылеулавливания вихревого пылегазоразделителя, Вестник Казан. технол. ун-та, 17, № 4, 220 - 222, (2014).

2. Алексеев В.В., Поникаров И.И. Расчет и применение вихревого пылегазоразделителя в производстве синтетических моющих средств, Вестник Казан. технол. ун-та, 17, № 14, 428 -430, (2014).

3. Алексеев В.В., Поникаров И.И. Разработка устройства и методики исследования пылеулавливания во входной зоне вихревого пылегазоразделителя, Вестник Казан. технол. ун-та, 17, № 8, 242 -243, (2014).

4. Алексеев В.В., Поникаров И.И. Модель эффективности пылеулавливания во входной зоне вихревого пылегазоразделителя, Вестник Казан. технол. ун-та, 17, № 20, 228 -229, (2014).

© В. В. Алексеев - к.т.н., доцент кафедры машин и аппаратов химических производств КНИТУ, valexeevtt@mail.ru; И. И. Поникаров - д.т.н., профессор той же кафедры, советник ректората.

© V. V. Alekseev - Ph.D., Associate Professor, Department of machines and devices of chemical manufactures KNRTU, valexeevtt@mail.ru; 11 Ponikarov - Professor in the same department, the adviser of administration.