Циклонный скруббер с центробежной форсункой для мокрого улавливания шрота Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

56

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 3-4, 1996

Структурная схема (рисунок) показывает, что процесс резания пищевых материалов является системой с чрезвычайно сложными физико-меха-ническими связями. Поэтому для выявления закономерностей однонаправленного ее изменения целесообразно проводить множество одинаковых, но количественно отличающихся опытов. Этому в большой мере отвечает однофакторный эксперимент, позволяющий более глубоко вскрывать и обоснованно анализировать природу явления.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ивашов В.И., Юрков С.Г., Горяев В.В. Теоретические аспекты процессов, протекающих при работе волчков / Процессы и аппараты пищевых производств, их интенсификация и управление: Межвуз. сб. науч. тр. — Л.: ЛТИХП, 1988. — С. 78-82.

2. Основы научных исследований / Под ред. В.И. Крутова, В.В. Попова. — М.: Высшая школа, 1989. — С. 400.

3. Бурляй Ю.В. Новая техника для пищевой промышленности // Пищевая пром-сть. — 1986. -'-,№ 1. - С. 25-28.

4. Драгилев А.И. Оборудование для производства мучных кондитерских изделии . — М.: Агропромиздат, 1989. — С. 320.

5. Машины, оборудование, приборы и средства автоматизации для перерабатывающих отраслей АПК: Каталог. Т. 4. Ч. 1. / Хлебопекарная и макаронная пром-сть. — М.. АгроНИИТЭИИИТО, 1990. — С. 110.

6. Ильичев A.B. Эффективность проектируемой техники. Основы анализа. — М.: Машиностроение, 1991. — С. 336.

7. ГОСТ 2.309—73—м, ГОСТ 2789—78. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики, обозначения.

8. Рудзит Я.А. Микрогеометрия и контактное взаимодействие поверхностей. — Рига: Зинатне, 1965. — С. 142.

9. Даурский А.Н., Мачихин Ю.А., Хамитов Р.И. Обработка пищевых материалов резанием. — М.: Пищевая пром-сть, 1994. — С. 216.

10. Хромеенков В.М. Научные основы совершенстования скользящего резания пищевых материалов и создания высокоэффективных резальных машин и ножевых измельчителей: Автореф. дне. ... докт. техн. наук. — М., 1993. — С. 48.

11. Дегтярев К).И. Методы оптимизации. — М.: Сов. радио, . 1987. — С. 191.

Кафедра технологического оборудования

пищевых предприятий

Поступила 25.04.95

621.928.37

ЦИКЛОННЫЙ СКРУББЕР С ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ФОРСУНКОЙ ДЛЯ МОКРОГО УЛАВЛИВАНИЯ ШРОТА

И.П. СЛОБОДЯНИК

Кубанский государственный технологический университет

Для улавливания мелких частиц шрота, уносимых парами воды и бензина из шнекового испарителя [1, 2], предлагается циклонный скруббер с центробежной форсункой, обеспечивающий эф-

h £

1У

Г У

V

/ р п Vi 1

и

ь - Ь

10 I

А - А

фективную работу под действием центробежных сил в циклонном скруббере за счет тангенциального ввода паров и центробежных сил струй и капель промывной воды, распыливаемой центробежной форсункой.

Циклонный скруббер (рисунок) включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с нижним тангенциальным патрубком 2 для ввода паров воды и бензина и верхним осесимметричным патрубком 3 для отвода очищенных паров, форсунку 4 для распыления промывной воды, патрубок 5 для отвода воды со шламом. Форсунка выполнена в виде двух вертикальных осесимметричных конусов: верхнего 6, ориентированного вершиной вверх, с подводящим патрубком 7 для подачи воды и нижнего 8, ориентированного вершиной вниз, с вертикальным выходным отверстием в виде расходящегося сверху вниз конуса. Между конусами затянут болтами горизонтальный направляющий диск 9 с арочными прорезями 10, выполненными выпуклостями вниз, расположенными в периферийной части диска по концентрическим окружностям с тангенциально направленными осями в одну и ту же сторону. Под нижним конусом форсунки на расстоянии от выходного отверстия осесимметрично расположен вертикальный отражательный конус 11, ориентированный вершиной вверх и закрепленный к корпусу растяжками 12.

Циклонный скруббер работает следующим образом, Очищаемые пары воды и бензина из шнекового испарителя подаются снизу в цилиндрический корпус по тангенциальному патрубку. В результате образуется регулярно вращающийся восходящий поток очищаемых паров, содержащих мелкие частицы шрота, которые под действием развиваемых центробежных сил распределяются у стенок корпуса вследствие того, что плотность шрота намного больше плотности паров.

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 3-4, 1996

57

I 1 Г1УТ\.ЛДА.

>г. Г. I. - Мд

■хники. С.336.

5СТЬ ПО-.И Я,

юдрйст-42.

1бработ-ишеная

гозания о здания измель-1993. -

. радио

928.37

I й

жных [циаль-груй и Интроверт и-ам тан-воды и 'бком 3 4 для !я отво-в виде эв: вер-рерх, г. и ниж-с вер-асходя-ами за-Яюший

1ШТЫМ и

(ерифе-ружно-сями в онусом верстия й отра-кииной ми 12. м обра-шнеко-адриче-В ре-1ся вое-1ЖЭШИХ ¡ствием но гея у относ гь

;! "11 а, \ ) 3 ■ \ и ГаТС г>

конусе образуется вращающийся поток жидкости, выходящий через коническое отверстие вниз в виде конического факела, который частично отражается от конуса и попадает на стенки цилиндрического корпуса. Конический факел воды в виде капель, струй и брызг на пути движения взаимодействует с парами, совершающими винтообразное движение вверх, захватывает частицы шрота, попадав! с ними на стенки корпуса, стекает вниз и отводится через патрубок 5 в отстойник, откуда после отстаивания вода подается насосом в патрубок 7 на форсунку и т.д.В циркулирующей виде могут находиться твердые частицы шрота размером до 4-6 мм. которые свободно будут проходить через арочные прорези, направляющего диска. Поэтому при улавливании шрота циклонный скруббер будет работать на циркулирующей воде по безотходной схеме с. периодической добавкой свежей горячей воды по мере ее отвода вместе со шламом на шламовыпаривание.

Преимущество предлагаемого циклонного скруббера по сравнению с существующими аналогами — в повышении эффективности улавливания шрота из паров воды и бензина за счет тесного взаимодействия регулярно вращающегося симметричного восходящего потока пара с симметричным факелом промывной воды, диспергированной под действием центробежных сил.

На твердые частицы шрота в потоке пара в циклонном скруббере действуют ценгробежные с иди:

к

4 3

• л г Р£-

(1)

где

г и /? — радиусы частицы и циклона, м: ш. — окружная скорость движения пара

циклоне, М/ с, р — плотность твердых частиц, кг/м". ш. намного больше произведения Тогда силы тяжести, действующие на частицы, во много раз меньше центробежных сил (/,.<</..):

г 4 3

/т " з ЛГ Р£.

(2)

Поэтому твердые частицы шрота вместе с водой под действием центробежных сил попадают на стенки циклонного скруббера и стекают вниз.

П р е д л а г а е м а я ци к л о иная ф о р с: у т.1 к а с > б е с п е ч и в а -ет самое экономичное распиливание жидкости (2-4 кВт-ч на 1 т) по сравнению с другими конструкциями распыл ителей (механически ми, гш е в м а т и ч о с к и м и, э л е к т р и чески м и, у л ьтраз в у новыми и пульсационными).

Расчет центробежных форсунок основан на принципах максимального расхода жидкости и уравнения количества движения [3, 4|, на базе которых применительно к вихрю в центробежной форсунке составляется уравнение движения идеальной жидкости в цилиндрических координатах:

±дР _

Ря дг "

сТ

т

с

г '

: 0;

(3)

(4)

где Р— давление жидкости в форсуш

Па,

г — радиальная координата, м; и>„ ы>% — осевая и тангенциальная скорое жидкости в центробежной форсу ке, м/с;

I — время, с; р — плотность жидкости, кг/м Уравнение (4) дает известный закон плошаде

= сопйТ (

По уравнению (6) определяется тантенциальн скорость жидкости в камере форсунки в завис.ир. сти от координаты г, а также на выходе из форсу ки в объем центробежного скруббера.

Решение (3) с учетом (6) и с предположени равенства нулю избыточного давления на внутре ней границе вихря центробежной форсунки приставляется в виде

ЩГ 1 1

Р = Р.. -г(——г).

/ Г 2 Г

(

где

г — радиус внутренней поверхнос границы вихря в центробежн форсунке, м. При выходе из центробежной форсунки кап. жидкости взаимодействуют с потоком пара в це тробежном скруббере, при этом относительн скорость капли определяется по уравнению

т

®.

где плюс относится к прямотоку, а минус — противотоку.

Образующиеся при распылении в центробежн форсунке капли жидкости имеют значительно начальную скорость которая изменяется с у* том (В) и в связи с сопротивлением среды пара скруббере согласно закону сопротивления сре,

[5].

Целесообразно выбирать одинаковыми напрг ления вращений потока пара в скруббере и ж* кости в форсунке, тогда скорости в (8) буд суммироваться, и центробежные силы, действу щие на частицы шрота, также будут суммирова. ся, что обеспечит повышение эффективности улг ливания шрота.

В предлагаемом центробежном скруббере д мокрого улавливания шрота из паров воды и бе зина, выходящих из шнекового испарителя, вмес 10 форсунок [2] используется одна целтральн о с е с и м м е т р и ч н о р а с п о л уженная и е н г р о б еж н форсунка. Она способна работать на загрязнешь твердыми частицами и и р к у лир у ю ще й. п р о мыв н < воде по безотходной экологически чистой и экон мичной технологии, так как намного уменьшает расход промывной воды.

Це нт р о бе жн ые <|' о р с у н к и тр ех т и п о р а з м е р ■ разработаны и испытаны на гидравлическом сте де кафедры ТОПП КубГТУ. Один из образцов бт испытан и успешно внедрен в начале 1993 г. 1 заводе "Октябрь" в центробежных скрубберах д. очистки воздуха от пыли.

Основные размеры рабочих элементов никло ных скрубберов для мокрого улавливания шро диаметром от 100 до 600 мм могут быть определег по уравнениям, представленным в [6]. Технич