CC BY
31
УДК 621.184.82
В. П. БЕЛОГЛАЗОВ Л. В. БЕЛОГЛАЗОВА И. Е. ЧАВРИКОВ Н. Н. РОЩИН
Омский государственный технический университет
ВЛИЯНИЕ ОСЕСИММЕТРИЧНОСТИ «СОМБРЕРО» НА СТЕПЕНЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ УЛАВЛИВАНИЯ ИНЕРЦИОННО-ВАКУУМНОГО ЗОЛОУЛОВИТЕЛЯ
Главной целью данной работы является выявление влияния сдвига «сомбреро» от оси на показатель эффективности установки. Эта работа важна для реализации промышленной модели инерционно-вакуумного золоуловителя. Лучшая эффективность достигается при корректных размерах, пропорциях и отношениях одних элементов к другим, что очень сложно спроектировать в жизни. Ниже просчитаны различные варианты для проверки выявления отклонения эффективности улавливания от пер вичны х результатов при вибрациях «сомбреро» из-за больших расходов потока уходящих газов. Раз работка аппарата ИВЗ выполняется по зада нию фонд а «Энергия без гр ани ц». Ключевые слова: золоулавливание, инер^оннн-вакуумньш золоуловитель, ИВЗ, конструкция.
ИВЗ [1] (инерционно-вакуумный золоуловитель) — аппарат для газоочистных работ, работа которого основывается на разделении потока газов от мельчайших взвешенных в нем частиц (рис. 1). От стандартного циклона ИВЗ отличается наличием «сомбреро» (рассекателя и колец, расположенных на удерживающих их крестовине) и прочих дополнительных элементах (конфузорных и диффузор-ных участков), улучшающих работу установки.
При идеально центральном расположении «сомбреро» ИВЗ может показать результаты в 99,94 %. Для достижения этого желательны равные сечения на выходе из входной трубы. Из-за сложности реализации подобной установки в жизни необходимо проверить влияние сдвига Ь (рис. 2) на качество улавливания аппарата в целом.
Математическая модель состоит из уравнений гидрогазодинамики [2].
Уравнение неразрывности:
д(ри) + д(ру) | д(рю) = 0
ди
уравнения движения:
ду
дЕ
Н , Ну^ Н . Ну^ о — (оУ —В о — (ОУ — В,
■Л- ч' У ^ у ^
Ну Ну Не Не
На На На Нл Н . На.
кии--Р в--Р ва-д —— о--(О-) о
у
Ни Ну Не Не Ни Ни
Н , На. Н , На.
о — (оу-) о — (оу — В,
Ну Ну Не Не
уравнения ^е модели:
д д д д дк ри — (к) + ру — (к) + ра — (к) = —( ц,—) +
ди ду дЕ ди ди
д дк д дк
ду ду дЕ дЕ
д . . д . . д . . д „ и.. де ,
рях—(е) + Р — (е) + ра — (е) = —(^—) +
ди ду дЕ ди аг ди
д „ и де . д „ и де , е ^ е2
ду аг ду дЕ аг дЕ к к
уравнение для эффективной и суммарной вязкости:
Ня Ня Ня Нл Н Ня
вя--о в--о ва — д —— о--(оУ —) о
у
Ни Ну Не Ни Ни Ни
Н Ня Н Ня
о — (оУ —) о — (оУ —В,
уу
Ну Ну Не Не
Ну Ну Ну Нл Н . Ну.
вии--о ву--о ва — д ——о--(О —) о
у
Ни Ну Не Ну Ни Ни
Мт.=М + М,, И, = СМР~■ е
Так как в расчете участвует гетерогенный поток, необходимо также указать уравнение, которым описывается движение частиц. Влияние частиц на поток будет минимальным из условия, что поток слабозапыленный (70 г/м3 на 150000 м3/ч расхода
2
Рис. 4. Эффективность улавливания при сдвиге «сомбреро» в 1,95 мм
Рис. 1. Промышленный вид ИВЗ, который разрабатывается сейчас из средств ВТИ
Рис. 5. Эффективность улавливания при сдвиге 36,36 мм
Рис. 2. Сдвиг «сомбреро» от центральной оси на расстояние Ь
Рис. 3. График зависимости показателя сдвига на степень эффективности улавливания
Рис. 6. Неравномерность улавливания золы при сдвиге в 36,36 мм
уходящих газов). Силы, действующие на частицу, которые влияют на её ускорение за счет разницы скоростей между частицей и жидкостью, а также перемещение жидкости с помощью частицы. Уравнение движения такой частицы было получено Бассетом, Буссинеском и Озееном:
&
РВ + Р + РЯ + Рум + РВА .
Физический смысл сил, находящихся по правую сторону уравнения.
Гв — сила сопротивления, действующая на частицу.
Гв — выталкивающая сила земного притяжения.
Р — силы, возникающие за счет вращения потока (центростремительная и сила Кориолиса).
^ум — виртуальная (или добавочная) массовая сила. Это усилие для того, чтобы ускорить виртуальную массу жидкости в объеме, занимаемом частицами. Этот термин имеет важное значение, когда смещенная масса жидкости превышает массу частиц, например, в движении пузырьков. В данном случае равна нулю.
Рвл — сила Бассета или расчет той части, на долю которой приходится отклонение в структуре потока от стационарного состояния. Этот термин не применяется в СБХ. Равна нулю в данном расчете.
Граничными условиями были выбраны давление на входе в 1 атм, давление на выходе 99340 Па, вве-
т
р
Таблица 1
Влияние осесимметричности «сомбреро» на степень эффективности улавливания ИВЗ
Сдвиг от центральной оси в сторону, мм Степень эффективности улавливания, %
0 99,94
1,95 94
3,43 80
5 86
8,45 84
20,88 78
36,36 88
дены в учет силы гравитации, влияние слабозапы-ленного потока на уходящие газы. Частицы, которые движутся в потоке, от 5 — 30 мкм, расход газа — 150000 м3/ч, модель турбулентности — к-е, кинетическая энергия — 1 м2/с2, диссипация — 0,0001 м2/с3 [3]. Процесс изотермичен при температуре в 179 оС.
В ходе испытаний были выявлены результаты, которые сведены в табл. 1, а зависимость их отображена на рис. 3.
Исходя из результатов, можно сделать вывод, что зависимость влияния неоднозначна, нет стабильного улучшения показателей или ухудшения по мере увеличения сдвига. Любое изменение сечения на выходе из входной трубы приводит к тому, что распределение скоростей по ходу потока становится по обе стороны «сомбреро» неодинаковым.
На рис. 4 видно, что почти все частицы остались в бункере, и лишь небольшая часть ушла не уловленной. Это происходило при сдвиге в почти 2 мм. Однако даже такой сдвиг приводит к ухудшениям показателей улавливания. Для лучшей работы необходимо производить жесткую фиксацию такого элемента, как «сомбреро», чтобы устранить подобные вариации сдвига.
На рис. 5 и 6 показано движение потока при максимальном сдвиге в 36,36 мм. На рис. 6 отмас-штабирован участок разворота потока и сепарации частиц. Из цветовой градации можно отметить, что распределение скоростей происходит нерав-
номерно, где сечение уже, там скорости больше и очистка газа проходит лучше. А в другом сечении тем временем скорости значительно снижаются и кинетической энергии частиц не хватает на отрыв от газов из-за давления и малой скорости, и под давлением дымососа они движутся на выход.
Библиографический список
1. Пат. 93298 Российская Федерация, МПК7 В 01 Б 45/06. Инерционно-вакуумный пылеуловитель / Белогла-зов В. П. ; заявитель и патентообладатель ООО «Вихрь». — № 2009144229/22 ; заявл. 30.11.09 ; опубл. 27.04.10, Бюл. № 12. - 6 с.
2. Влияние скорости дисперсного потока в конфузорном сечении инерционно-вакуумного пылеуловителя на степень улавливания частиц // Проблемы, перспективы и стратегические инициативы развития теплоэнергетического комплекса : материалы Междунар. науч.-практ. конф., 10 июня / В. П. Бе-логлазов, М. В. Комаров, А. С. Мозжегоров, А. А. Петрищев, И. В. Рафальский ; под ред. : В. В. Шалая, А. С. Ненишева, А. Г. Михайлова, Т. В. Новиковой. — Омск : ОмГТУ, 2011. — 92-95 с.
3. Белоглазов, В. П. Влияние входной скорости в инерционно-вакуумном золоуловителе на степень улавливания золы экибастузского угля / В. П. Белоглазов, Л. В. Белоглазова // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. — 2014. — № 3 (133). — С. 183—197.
БЕЛОГЛАЗОВ Владимир Петрович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры теплоэнергетики.
Адрес для переписки: [email protected] БЕЛОГЛАЗОВА Любовь Владимировна, магистр, младший научный сотрудник кафедры теплоэнергетики.
Адрес для переписки: [email protected] ЧАВРИКОВ Игорь Евгеньевич, магистрант гр. ТЭМ-151 факультета элитного образования и магистратуры.
РОЩИН Николай Николаевич, магистрант группы ТЭМ-151 факультета элитного образования и магистратуры.
Статья поступила в редакцию 16.09.2015 г. © В. П. Белоглазов, Л. В. Белоглазова, И. Е. Чавриков, Н. Н. Рощин
Книжная полка
621.317/М55
Мешкова, О. Б. Методы и средства измерений, испытаний и контроля : учеб. пособие / О. Б. Мешкова. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2015. - 1 о=эл. опт. диск (CD-ROM).
Целью учебного пособия является изучение разнообразных методов и средств измерения и контроля, принципов их действия, настройки, поверки и обслуживания, анализ основных достоинств и недостатков наиболее распространенных методов и средств измерений. В учебном пособии приведены основные понятия метрологии, основы теории погрешностей измерений, рассмотрены методы и средства неразруша-ющего контроля качества, особенности измерений различных электрических и неэлектрических величин, а также основные метрологические характеристики параметрических и генераторных измерительных преобразователей.
Предназначено для студентов специальности 200503 «Стандартизация и сертификация» очной, очно-заочной и заочной форм обучения.
