CC BY
18
Науковий BiCHHK, 2004, вип. 14.1
Лггература
1. Mакcимiв В.М., Горбачова Л.Н., Маслш В.В. Тенденцп розвитку дерев'яного до-мобудування// Наук. вкник УкрДЛТУ: 36. наук.-техн. праць. - Льв!в: УкрДЛТУ. - 2002, вип. 12.5. - С. 134-138.
2. Справочное пособие по деревообработке. Под ред. В.В. Кислого. - Екатеринбург: Бриз, 1995. - 346 с. _
УДК 621.928.9 Доц. В.П. Куц, канд. техн. наук;
тж. О.М. Марщяш - Тернотлъсъкий ДТУ т. 1вана Пулюя
РОЗРАХУНОК I ОБЛАСТ1 РАЦЮНАЛЬНОГО ЗАСТОСУВАННЯ ЦИКЛОНА 3I СТУПЕНЕВИМ В1ДВЕДЕННЯМ ПИЛУ
Викладено методику розрахунку конструктивних розм!р!в i техшчних показни-юв створеного i дослщженого авторами нового пиловловлюючого апарата та подано рекомендаций щодо Його практичного застосування.
Doc. V.P. Kuts; eng. O.M. Martsiyash - Ternopil State Technical
University named after Ivan Pulyui
Calculation in rational applying of the cyclone with a stage dust separation
The article deals with the calculation of the constructive sizes and technical indicates of the new dust catcher device that was created and investigated by the authors' recommendation as to its practical usage.
Постановка проблеми. Для прискорення використання нових чи вдосконалених пиловловлюючих апаралв у конкретних умовах виробництв важливо розробити чггку методику !х розрахунку, основою яко! мають бути результати теоретичних i експериментальних дослщжень цих апарапв, про-ведених вщповщно рекомендованими для такого класу обладнання вимога-ми. 3а щею методикою, кр!м техшчних показниюв - ефективносп пиловлов-лювання i пдравл1чного опору, - повинш розраховуватись розм!ри пиловлов-лювача, адже часто при вибор1 обладнання поряд з вимогами до техшчних показниюв ставляться вимоги i до Його габаритних розм1р1в.
Не менш важливо окреслити обласп найдоцiльнiшого застосування цих апаратiв, щоб уже на стадц проектування пилоочисних систем можна було оцшити придатшсть чи непридатнiсть !х для використання в даних умовах.
Аналiз останшх доcлiджень i публiкацiй. Оскшьки в створеному авторами циклош ступеневим вiдведенням пилу [1] поеднаш принципи д!! циклонних i жалюзшних апаратiв, при розробщ методики розрахунку цього апарата повинш враховуватись особливосп розрахунку як циклошв, так i апаратiв з жалюзiйним вщводом очищеного повнря.
Циклони вщом! уже бшьше 100 ромв. Циклоннш сепарацií присвяче-но багато робге. I хоч не вш питання циклонно! очистки вивчеш повно i все-б1чно, дослiдження циклонних пиловловлювачiв значно випереджають дос-лiдження апаратiв шших тишв. Незважаючи на велику кшьюсть тишв i р!зно-вид!в циклонних пиловловлювачiв, для найпоширенiших з них розроблеш де-тальнi методики розрахунку !х технiчних показникiв i конструктивних розмь р!в [2-5], як! широко використовуються впродовж декшькох десяткiв ромв.
3. Технологш та устаткування деревообробних пщприемств
67
Що стосуеться жалюзшних пиловловлювач1в, то для них практично вщсутш узагальнеш методики розрахунку. Автори небагатьох дослвджень цих апаралв давали рекомендацп лише для тих р1зновидностей апарапв, яю вони дослщжували.
Для вщцентрово-шерцшних пиловловлювач1в ¡з жалюзшним вщводом пов1тря, розробка 1 дослщження яких розпочап пор1вняно недавно [6,7,8,9], розрахунки проводяться з врахуванням як под1бносп, так 1 особливостей кожного з досшджених апаралв, що дае шдстави для узагальнень 1 розробки ушверсально! методики, яку можна буде використовувати для ¡нших р1знови-д1в цих апарапв.
Постановка завдання. Позитивш результати експериментальних 1 те-оретичних дослвджень створеного пиловловлювача, даш усшшного практичного застосування цих апарапв на двох шдприемствах повшстю шдтвердили доцшьшсть його створення 1 висунули на перший план необхщшсть розробки просто! 1 зручно! методики його розрахунку для прискорення робгт у його ширшого практичного застосування. Суть ще! методики 1 рекомендацп щодо областей рацюнального використання пиловловлювач1в такого типу викладе-но нижче.
Як 1 для вщцентрово-шерцшного пиловловлювача з жалюзшним выводом повгтря, конструкщя якого е прообразом конструкцп створеного циклона з1 ступеневим вщведенням пилу, для розрахунку цього апарата необхщ-ш таю початков1 даш:
• кшьюсть повиря, яке необхщно очистити, при робочих умовах Q, м3/с;
• густина газу при робочих умовах р, кг/м3;
• динам1чна в'язюсть газу при температур! роботи ц, Па-с; дисперсний склад пилу;
концентрац1я пилу на вход1 в апарат евх, кг/м3;
• густина частинок пилу рч, кг/м ;
• иеобхщний стушнь пиловловлювання %.
Визначальною величиною при розрахунках конструктивних розм1р1в пиловловлювача е кшьюсть газу, яку необхщно очистити. Значення шших, важливих для цього пиловловлювача параметр1в, приймались такими, яю в процес експериментальних дослщжень забезпечували найвищий показник ефективносп. Це стосуеться швидкосп проходження газу через апарат м>т., швидкосп проходження газу через жалюзшну решгтку коефщента живого перер1зу жалюзшно! решгтки кр. Що стосуеться швидкосп очищеного газу, який виходить ¿з апарата, то и величина залежить вщ розм1ру (д1аметра) ви-хщно! труби, який приймаеться залежно вщ значення д1аметра корпуса апарата, розрахованого за необхщною продуктивною 1 оптимальною швидюс-тю руху газу через апарат.
Оптимальш значення швидкосп руху газу через апарат, при яких до-сягаеться найвищий стушнь пиловловлювання, перебувають в межах вщ 3,0 до 4,0 м/с. При розрахунках доцшьно брати середне значення =3,5 м/с.
Оптимальне значення швидкосп проходження газу через жалюзшну решгтку ыр близьке до 5 м/с. За щею величиною була розрахована 1 виготов-
Наукрвий вкник, 2004, вип. 14.1
лeнa жaлюзiйнa peшiткa cтвopeнoгo aпapaтa, 6o caмe пpи тaкoмy знaчeннi ще!' швидкocтi дocягaлacь нaйвищa eфeктивнicть дocлiджeнoгo paнiшe вiдцeнтpo-вo-iнepцiйнoгo пилoвлoвлювaчa з жaлюзiйним вiдвoдoм пoвiтpя [7].
Знaчeння кoeфiцiентa живoгo пepepiзy жaлюзiйнoï peшiтки тaкoж пpиймaетьcя тaким, яте бyлo oптимaльним для тoгo ж вiдцeнтpoвo-iнepцiйнo-гo пилoвлoвлювaчa з жaлюзiйним вiдвoдoм пoвiтpя, a caмe kp=0,4.
Зi вpaxyвaнням пpийнятиx oптимaльниx знaчeнь швидкocтi pyxy гaзy чepeз aпapaт wm =3,5 м/c, швидкocтi пpoxoджeння гaзy чepeз жaлюзiйнy pe-шггку wp=5,0 м/c, кoeфiцiентa живoгo пepepiзy жaлюзiйнoï' peшiтки kp poзpa-xyнoк кoнcтpyктивниx poзмipiв cтвopeнoгo aпapaтa пpoвoдитьcя в тaкiй toc-лiдoвнocтi.
1. Зa нeoбxiднoю пpoдyктивнicтю Q i oптимaльнoю швидкicтю pyxy ^y чepeз aпapaт wm. визнaчaетьcя дiaмeтp aпapaтa D, м:
D = p^. (1)
] 0.785wn v '
2. Зa oптимaльнoю швидкicтю пpoxoджeння гaзy чepeз жaлюзiйнy pe-шiткy wp, кoeфiцiентoм живoгo пepepiзy жaлюзiйнoï peшiтки kp визнaчaетьcя виcoтa жaлюзiйнoï peшiтки hp, м:
hp =~7Т— ' (2)
ndpkpwp
дe dp - дiaмeтp жaлюзiйнoï peшiтки, м.
Пpи цьoмy Tpe6a вpaxyвaти, щo для нaдaння зaпилeнoмy гaзoвoмy ro-тoкy, який пocтyпaе в aпapaт, cтiйкoгo oбepтoвoгo pyxy, m пoлoвинi o6epTy йoгo нaвкoлo жaлюзiйнoï peшiтки вoнa зaкpитa cyцiльним мeтaлeвим лиcтoм, i нa цш дiлянцi нeмaе пpoxoджeння oчищeнoгo ^y чepeз peшiткy. Oтжe, ïï плoщa нe пoвиннa вpaxoвyвaтиcь пpи poзpaxyнкy виcoти.
Ocкiльки дiaмeтp жaлюзiйнoï peшiтки в cтвopeнoмy aпapaтi мaе зб^-тиcь з дiaмeтpoм виxiднoï Tpy6^ a вiн пpийнятий piвним 0,59D, to фopмyлa (2) нaбyвaе вигляду:
hp =-Q-20200. (3)
p n- 0,59Dkpwp
Peштa кoнcтpyктивниx poзмipiв (виcoти цилiндpичнoï' i кoнiчнoï' чac-тин, poзмipи вxiднoгo i пилeвипycкнoгo пaтpyбкiв i ш.) пpиймaютьcя тaкими, як для циклoнiв HИИOГaз, y чacткax внyтpiшньoгo дiaмeтpa D. Знaчeння ïx нaвeдeнi в тaбл. 1.
Гiдpaвлiчний oпip пилoвлoвлювaчa Др мoжнa вт^чши двoмa cпocoбaми:
а) зa фopмyлoю:
2
др(4)
б) шляxoм зacтocyвaння для oбpoбки eкcпepимeнтaльниx дaниx [10] мeтoдy гpaфiчнoгo poзв'язкy piвняння lg Др = lg a + m lg Q, щo дaе змoгy вcтa-
3. Texнoлoгiя та устаткування дepeвooбpoбниx пiдпpиeмcтв
69
новити аналпичну залежшсть м1ж величиною г1дравл1чного опору 1 витра-тою газу у вигляд1 Ар = а ■ Qm, з внесенням поправочних коефщенпв. Наяв-шсть тако! залежносп значно спрощуе розрахунок.
Табл. 1. Розмари циклона 31 ступеневим вЬдведенням пилу у частках внутршнього дгаметра
Назва Позначення Значення
Внутршнш д1аметр вихщно! труби а 0,59
Внутршнш д1аметр пилевипускного отвору ¿1 0,3-0,4
Ширина вхщного патрубка в циклот Ь 0,2
Ширина вхщного патрубка на вход1 Ь1 0,26
Довжииа вхщного патрубка 1 0,6
Д1аметр середньо! лши циклона оГр 0,8
Висота встановлення фланця Ьфл. 0,1
Кут нахилу кришки 1 вхi1диого патрубка а 110
Висота вхщного патрубка а 0,48
Висота вихщно! труби Ьт 1,56
Висота цилшдрично! частини циклона Нц 2,06
Висота конуса циклона Нк 2,0
Висота зовтшньо! частини вихщно! труби Ьв 0,3
Загальна висота циклона Н 4,38
Д1аметр бункера Об 1,5
Висота цилшдрично! частини бункера к 3,0
Висота котчно! частини бункера нбк 1,5
Д1аметр пилевипускного отвору бункера ^ ах 0,6
У вираз1 (4) введено таю позначення: ^ - коефщент г1дравл1чного опору, визначений експериментально [10]; р - густина газового потоку з вра-хуванням концентрацп пилу, кг/м3. Поправочш коеф1ц1енти на д1аметр, запи-лешсть газу, компонування для апаралв 1нших розм1р1в 1 для шших умов !х експлуатацп приймаються такими, як при розрахунку вщцентрово-шерцшно-го пиловловлювача з жалюзшним вщводом повггря;
Ефектившсть очистки ^ може бути визначена деюлькома шляхами. Однак найкраще зб1г теоретичних розрахунюв з експериментальними даними було досягнуто при використанш загальноприйнято! для вщцентрових пилов-ловлювач1в методики за парц1альними коефщ1ентами очистки 1 за фрак-цшним складом пилу. При цьому для визначення парц1альних коеф1ц1ент1в очистки можна скористатись графиком залежност1 парц1альних коефщенпв очистки в1д д1аметра частинок для в1дцентрово-1нерц1йного пиловловлювача з жалюзшним в1дводом пов1тря, приведеним в [7], осюльки саме цей апарат е прообразом створеного апарата, 1 в ньому використана така ж жалюз1йна ре-ш1тка. Там же, в [7], наведена детальна методика цього розрахунку.
Що стосуеться визначення рацюнальних умов застосування 1 експлуатацп створеного апарата, то до уваги брались результати проведених експе-риментальних досл1джень 1 дан1 !х експлуатацп на двох п1дприемствах, де вони вже знайшли застосування. Тут варто вид1лити деяк1 вимоги:
^укрвий вкник, 2004, вип. 14.1
1. He peкoмeндyeтьcя зacтocyвaння ampará цьoгo типу дiaмeтpoм 6iльшe 2000 мм в oдинoчнoмy викoнaннi i бiльшe 1600 мм в гpyпoвoмy викoнaннi.
2. Пpи oчиcтцi гaзiв з тeмпepaтypoю 6iльшe 500 °С нeo6xiднe ïx пoпepeднe oxoлoджeння. Hopмaльнo пpaцюють вкaзaнi пилoвлoвлювaчi пpи тeмпepa-Typax гaзiв дo 200-300 °С.
3. Пpи пoчaткoвiй зaпилeнocтi гaзiв 6iльшe 200-300 г/ем3 peкoмeндyeтьcя вcтa-нoвлювaти двa пoелiдoвнo poзмiщeниx пилoвлoвлювaчi.
4. Cтвopeний пилoвлoвлювaч нaйдoцiльнiшe peкoмeндyeтьcя зaетoеoвyвaти як пepший етyпiнь oчиcтки пилooчиениx еиетeм, нaпpиклaд, пepeд eлeктpo-фiльтpaми, pyкaвними фiльтpaми a6o aпapaтaми мoкpoï oчиетки.
Щo ж дo зaгaльниx peкoмeндaцiй i вимoг дo вигoтoвлeння, мoнтaжy i eкcплyaтaцiï, to ^и цьoмy мoжнa кepyвaтиcь ocнoвними вкaзiвкaми, щo вщго-cятьcя дo нaйпoшиpeнiшиx cyxnx пилoвлoвлювaчiв, в пepшy чepгy, дo циклoнiв i жaлюзiйниx пилoвлoвлювaчiв, пpинципи дiï якиx шедши в cтвopeнoмy aпapaтi.
Bmcmohok: ^змив^ peзyльтaти eкcпepимeнтaльниx i тeopeтичниx дocлiджeнь cтвopeнoгo циклoнa зi cтyпeнeвим вiдвeдeнням пилу пepeкoнливo cвiдчaть пpo дoцiльнicть йoгo cтвopeння i пpaктичнoгo зacтocyвaння.
Зaпpoпoнoвaнa мeтoдикa poзpaxyнкy кoнcтpyктивниx poзмipiв i Tex-нiчниx пoкaзникiв po6ora дae змoгy oцiнити пepcпeктивy таго викopиcтaння в пилooчиcниx cиcтeмax yжe нa cтaдiï пpoeктyвaння, щo, бeзyмoвнo, cпpияe пpиcкopeнню пepexoдy дo шиpoкoгo пpaктичнoгo зacтocyвaння. У кoмплeкci з peкoмeндaцiями щoдo oблacтeй paцioнaльнoгo зacтocyвaння, вигoтoвлeння, мoнтaжy i eкcплyaтaцiï вoнa е дocтaтньoю ocнoвoю для cтвopeння пилoвлoв-лювaчiв тaкoгo типу, ïx пoдaльшoгo вдocкoнaлeння i poзвиткy.
Лiтepaтypa
1. nai\ 62320A yKpaïHa, 7 BO4C 3/06. Циклoн пiдвищeнoï eí^eRT^^c-ri iß
вим вiдвeдeнням твepдoï фaзи: Пaт. 62320A Укpaïнa, 7 BO4C 3/06./ Куц B.H, Mapцiяш O.M., Яpoш Я.Д. Зaявл. 20.03.03. O^^. 15.12.03. Бюл. № 12. - 2 c.
2. Цик.юны HИИOГaз/ Pyкoвoдящиe yкaзaния пo пpoeктиpoвaнию, изгoтoвлeнию, мoнтaжy и экcплyaтaции. - Яpocлaвль: Яpocлaвcкoe книжнoe издaтeльcтвo, 1970. - 250 c.
3. Цик шны HИИOГaз/ Pyкoвoдящиe yкaзaния пo пpoeктиpoвaнию, изгoтoвлeнию, мoнтaжy и экcплyaтaции. - Яpocлaвль: Яpocлaвcкoe книжнoe издaтeльcтвo, 1971. - 94 c.
4. Кизин М.Г. Meтoды pacчeтa и peкoмeндaции пo гaзoвым циклoнным aппapaтaм. -M.: Химия, 1970. - 243 c.
5. Meтoдичecкиe yкaзaния для пpoeктиpoвaния. Укaзaния пo pacчeтy циклoнoв A6-52. - M.: Гoccтpoй CCCP, 1971. - 53 c.
6. Бaтлyк B.A. Иccлeдoвaниe пpoцecca пылeyлaвливaния c пoмoшью жaлюзийнoгo mep-цжшж>ш пылeyлoвитeля нoвoгo титта: Дна. .Haera. rexa нayк: 05.17.08. - Львoв, 1973. - 143 c.
7. Куц B.n. Швы^кн^ эффeктивнocти пылeyлaвливaния в цeнтpoбeжнo-инepциoн-нык пылeoтдeлитeляx c жaлюзийным oтвoдoм вoздyxa: Диа^^нл. тexж. шую 05.17.08. -Львoв, 1986. - 221 c.
S. KarnpyK B-Б. Пiдвищeння eфeктивнocтi пилoвлoвлювaнжя в ampaTax в зу^^нни-ми зaкpyчeними пoтoкaми: Д^^^нд. тexн. нayк: 05.05.13. - Tep^m^, 1998. - 165 c.
9. Яpoш Я.Д. Пiдвищeння eфeктивнocтi пилoвлoвлювaнжя бaтapeйжиx циклoнiв зa paxyнoк зacтocyвaння eлeмeнтiв з жaлюзiйними peшiткaми: Д^^^нд. Tern. нayк: 05.17.08. -Tep^min., 2003. - 160 c.
10. Куц B.n., Mapцiяш O.M., Яpoш Я.Д. Bизнaчeння гiдpaвлiчнoгo ornpy циклoнa з cтyпeнeвим вiдвeдeнням твepдoï фaзи./ Bicник Cyмcькoгo ДУ. Cepk "Texнiчнi гауки" (Matt®-нoбyдyвaння). № 12 (58)'. - Суми, 2003. - 98-102 c._
3. Texнoлoгiя xa ycтaткyвaння дepeвooбpoбниx пiдпpиeмcтв
71
