CC BY
12
а оптимальна довжина каната поперечно! установки становить L1 = 218,75 м. Просторову модель розраховано! спарено! канатно! системи представ-
Знаючи рiвняння кривих провисання канат1в спарено! установки, i3 застосуванням розробленого рашше алгоритму [2-4] можна визначити !х ге-ометричнi та силовi параметри, необхiднi для виконання проектних та експлу-атацiйних розрахунюв.
Л1тература
1. Бадера Й.С., Хома Р.В., Мартинщв М.П. Воздушно-трелёвочная установка. А.С. 1344654/ СССР/. - Опубл. в Б.И. - 1987, № 38.
2. Тисовський Л.О., Рудько 1.М. До визначення р1вняння криво! прогину каната тдвю-но! транспортно! установки// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2005, вип. 15.1. - С. 137-142.
3. Тисовський Л.О., Рудько 1.М. Розрахунок несучого каната не завантажено! двопро-м1жно! установки// Наук. вюник НЛТУ Укра!ни: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: НЛТУ Укра-!ни. - 2005, вип. 15.4. - С. 101-104.
4. Лютий С.М., Тисовський Л.О., Рудько 1.М. Визначення силових параметр1в i ге-ометричних характеристик криво! прогину каната у видi ланцюгово! лши// Вiсник Схщноук-ра!нського НУ iм. Володимира Даля. - Луганськ. - 2003, № 12 (70). - С. 184-192.
УДК 621.928.9 Проф. 1.М. Озармв, д-р техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
ЗАГАЛЬН1 ПРИНЦИПИ КОНСТРУЮВАННЯ ПИЛОВЛОВЛЮВАЧ1В ВИХОРОВОГО ТИПУ
Проаналiзовано принципи конструювання вихорових пиловловлювачiв. Визна-чено основнi напрямки вдосконалення юнуючих конструкцiй.
Prof. I.M. Ozarkiv - NUFWT of Ukraine, L'viv General principles of constructing vykhr of vykhr dust-collectors
Principles of constructing of vykhr dust-collectors are analysed. Certainly basic directions of perfection of existent constructions
Постановка проблеми. Стан забруднення навколишнього середови-ща Украши набувае катастрофiчних масштабiв за рахунок значного антропогенного навантаження в бшьшосп галузей промисловостi. Науковi досль дження, проведет американськими науковцями, показують [1], що кiлькiсть пилу, який утворюеться в промисловост^ буде збiльшуватись щорiчно на 4 %. Тому, щоб запобшти зростанню забруднення атмосфери, середня ефек-тивнiсть очищення всiх викидiв до 2015 р. повинна досягнути 96 %. Проте у багатьох технолопчних процесах, зокрема деревообробнш, коксохiмiчнiй, металургшнш та iнших галузях промисловостi, важко знизити процес пило-утворення за рахунок лише реконструкци технологiчних схем, тому необхщ-но використовувати високоефективне обладнання для знепилення.
Оскiльки сучаснi прогресивш технологiï спрямованi на комплексне використання сировини, матерiалiв та вiдходiв, пил рiзного походження пе-реважно е щнною сировиною в процесах подальшого перероблення. Тому ак-туальним е розроблення нових та удосконалення юнуючих апаратiв для зне-пилення, що забезпечить захист атмосфери вщ забруднення пилом, який е у повггряних викидах шдприемств, та подальше використання щнних компо-нентiв, якi е у промислових газах, у вторинному виробнищш.
У цш роботi зроблено аналiз конструкцiй iснуючих вихорових пилов-ловлювачiв для визначення шляхiв ïx подальшого вдосконалення.
Виклад основного матерiалу. Серед найбiльш вiдомиx конструкцiй пиловловлювачiв, що застосовуються в деревообробнiй промисловост^ е циклони: "Гипродрев" [2, 3], "Гипродревпром" (Ц), циклони типу "К", "ВЦНИИОТ", "СИОТ", "НИИОГаза (ЦН-11, -15, -15 у, -24). Вони мають низку переваг, проте ïxнiм основним недолiком е пiдвищення гiдравлiчного опору iз збiльшенням ступеня очищення [3, 4].
Виxоровi пиловловлювачi було розроблено значно пiзнiше циклошв i вiдрiзняються вiд них наявшстю в апаратi двох зустрiчниx (в осьовому нап-рямку) закручених потоюв - нижнього (первинного) i верхнього (вторинно-го). Зазвичай, тиск i швидюсть входу вторинного газу приблизно таю ж, як у циклошв, але у масштабах виробництва часто зручшше й економiчнiше вико-ристовувати виxоровi пиловловлювачi з верxнiми та нижшми тангенщальни-ми пiдведеннями, що зумовлюеться особливостями певних теxнологiчниx процеЫв [4-6]. До основних переваг вихорових пиловловлювачiв треба вщ-нести бшьш iнтенсивну, нiж у циклонiв, сепаращю частинок по всiй висотi, ефектившше вловлення дрiбнодисперсного пилу, широкий дiапазон наванта-жень по газу й дисперснш фазi. Доцiльним е використання вихрових пилов-ловлювачiв у високопродуктивних системах пилоочищення, де запилений газ подають по двох каналах. У цьому випадку можна використати один вентилятор, який встановлений шсля пиловловлювача.
Аналiз роботи юнуючих вихорових апара™ свiдчить, що значного шдвищення 1х характеристик можна досягти, використовуючи прямоточний рух двофазових потоюв у зонi pоздiлення, при якому не накладаються обме-ження на швидюсть руху потокiв [2, 4]. Найбшьш ефективним принципом се-параци при прямоточному pусi пилогазового потоку е вiддiлення пилу у вщ-центровому полi, iнтенсивнiсть якого може значно перевищувати штенсив-нiсть грав^ацшного та iнеpцiйного, що i визначае основш констpуктивнi ва-piaнти прямоточно-вихорових пиловловлювaчiв [5,6].
Вapiaнти констpукцiй вихорових пиловловлювaчiв показано на рис. 1.
Рис. 1. Цилшдричний вихоровий пиловловлювач: а) -13 сопловим введенням верхнього потоку газу; б) - з лопатковим введенням верхнього й нижнього потомв газу; в) - з тангенщальним введенням верхнього й нижнього потоюв газу
Зауважимо, що гiдравлiчнi втрати тиску у таких пиловловлювачах за максимально! пропускно! здатност становлять до 1000 Па. Вихоровi пилов-ловлювачi характеризуются за такими ознаками:
• напрямком руху пов1тря в зот ввддшення;
• способом створення вихорового руху;
• способом очищения повгтря ввд пилу;
• компонуванням складових елеменив.
Вони зазвичай мають вертикальне виконання та подшяються на апара-ти з висхщним рухом фаз у зонi сепараци та низхiдним рухом фаз.
Шд час руху фаз вгору для зниження пульсацшних швидкостей се-редньовитратна швидкiсть газу у поперечному перерiзi апарата не може бути нижчою за 10-12 м/с, а збшьшення ефективностi пиловловлення вщбуваеться завдяки тому, що проекцп сили ваги частинок аерозолiв спрямованi у проти-лежний бж вiд напрямку руху газово! фази, що зменшуе висоту сепарацшно! зони i металоемнiсть. Для пиловловлювача з рухом фаз вниз можливий шир-ший дiапазон швидкостей руху пилогазового потоку. З умови, що величина вщцентрово! сили обернено пропорцшна радiусу обертання, при констру-юванш вихорових апаратiв необхiдно, щоб дiаметр !х корпуса не перевишу-вав (150-300)^ 10- м. За швидкост руху газу в таких апаратах 15-30 м/с, вщ-центрове прискорення перевищуе гравiтацiйне в 150...200 разiв.
Вихоровий рух у зош сепараци створюеться пристроем закручування i завихорювачем, (за конструкщею може бути гвинтовим, лопатевим i стрiчко-вим). Лопатевi завихорювачi, своею чергою, подiляються на аксiальнi, тан-генцiальнi, аксiально-тангенцiальнi та конуснi. Результати дослщжень довели, що найкрашд показники мають гвинтовi пристро! закручування [5, 6], про-те завдяки простой конструкци, компактностi та надшност в експлуатаци поширенi в промисловост i вихоровi сепаратори з акЫальними та тангенщ-альними лопатними завихорювачами. Зниження гiдравлiчного опору вихоро-вого пиловловлювача зазвичай вiдбуваеться завдяки збшьшенню рiвня закручування потоку, тому застосування акЫальних завихорювачiв з профшьова-ними лопатками е бiльш доцшьним, нiж з плоскими, оскiльки ошр останнiх набагато вищий порiвняно з профшьованими лопатками.
Дослiдженнями встановлено, що на процес сепараци у вихорових апа-ратах впливають: вiдношення дiаметра сердечника до дiаметра апарата (опти-мальним е вiдношення 0,2-0,3); вщношення довжини апарата до його дiамет-ра (оптимальним е вiдношення 2-8); середне значення рiвня закручування потоку та виду його розподшу в об,емi сепарацшно! зони; значення вхщно! швидкостi газового потоку, яка мае бути постшною; кутова швидюсть потоку; розмiри бункера [3, 4].
Вщзначимо, що ефективнiсть процесу роздшення у вихорових апара-тах пропорцшна потужностi поля вiдцентрових сил, тому iснуючi конструкци мютять спецiальнi елементи, що забезпечують i зберiгають заданий рiвень закручування газового потоку (додатковi завихорювачi потоку, як розташо-ванi у приосьовiй зош на достатнш вiдстанi вiд вхщного завихорювача).
Якщо порiвнювати два основних рiзновиди вихорових пиловловлюва-чiв - соплового та лопатевого титв, то вища ефектившсть вловлення дося-гаеться при встановленш сопел, що розпилюють вторинний газ не менше, шж у чотирьох точках пiд кутом 30...40° i при вiдношеннi дiаметра завихорювача до дiаметра апарата 0,8.0,9.
Для вихорового пиловловлювача лопаткового типу [7] характерно те, що вторинний газ вщбираеться з перифери очищеного газу та спрямовуеться кшьцевим спрямовуючим апаратом з нахиленими лопатками. Як вторинний газ у вихорових пиловловлювачах можуть бути використаш: атмосферне по-вггря, периферiйна частина потоку очищених газiв i запиленi гази.
З економiчноl точки зору, найменш доцiльним е варiант з використан-ням атмосферного повiтря як вторинного газу. Його ращонально встановлю-вати тшьки у разi необхiдностi охолодження запилених газiв. Найбiльш еко-номiчно вигiдним е використання для первинного та вторинного потоюв власне запилених газiв, бо тодi продуктивнiсть апарата збшьшуеться на 40.65 % без зменшення ефективностi сепараци. Продуктивнiсть вихорового пиловловлювача за газом може змшюватися в межах 0,5-1,5 м /год номь нально! продуктивностi [8], що пояснюеться виршальним впливом на ефектившсть апарата параметрiв вторинного газу [10]. Встановлено, що оптимальна витрата вторинного газу мае становити 30.35 % вщ витрат первинного газу [9].
Остаточне роздшення потоку у вихорових пиловловлювачах здшсню-еться гравiтацiйним та iнерцiйним методами. Гравгацшний метод роздiлення фаз може бути ре^зований лише за умови вертикального розташування сепаратора, а швидюсть газу в зош сепараци при цьому не повинна перевищу-вати 6-7 м/с, що лiмiтуе можливють зменшення дiаметра апарата. Iнерцiйний метод кшцевого роздiлення фаз е перспектившшим i дае змогу пiдтримувати в зош сепараци значш швидкостi руху газу. Експериментальш дослiдження вузлiв остаточного очищення [11] показали, що найбшьш ефективним з точки зору вловлення твердих частинок з потоку газу е вузол з розривом мiж се-парацшними патрубками.
Зменшення гiдравлiчного опору i збiльшення ефективност роботи при збереженнi малогабаритних характеристик апарата можна досягнути шляхом застосування мультипристро1в за умови збшьшення кутово! швидкостi: в одному корпус розмiщують декiлька сепарацiйних пристро1в менших розмiрiв, що призводить до можливост значного зменшення дiаметра окремого сепа-рацiйного пристрою. Поряд з тим вихоровi пиловловлювачi потребують вста-новлення додаткового вентилятора для подавання вторинного газу, що приз-водить до збшьшення об'ему газiв, як проходять через апарат, деяку склад-нiсть експлуатаци апаратiв.
Таким чином, ефектившсть роботи вихорових апара^в можна шдви-щити завдяки конструктивним ршенням, спрямованим на: забезпечення i тдтримання заданого рiвня закручування газового потоку; зменшення пд-равлiчного опору апарата; вирiвнювання поля швидкостей газового потоку по радiусу апарата; пiдтримування постшного значення вхщно! швидкостi газу; зменшення дiаметра окремого сепарацiйного пристрою завдяки застосу-ванню мультипристро1в; збшьшення розмiрiв бункера для збору пилу, зменшення кута закручування потоку.
Лггература
1. Yuanhui Zh. Modeling and Sensitivity Analysis of Dust Particle Separation for Uniflow Dedusters. University of Illinois Urbana. - Champaign, 2000.
2. Очистка промышленных газов от пыли/ ВН. Ужов, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков, И.К. Решидов. - М.: Химия, 1981. - 392 с.
3. Справочник по пыле- и золоулавливанию/ Под общ. ред. А.А. Русанова. - М.: Энергия, 1975. - 236 с.
4. Гордон Г.М., Пейсахов И. Л. Пылеулавливание и очистка газов. - М.: Металлургия, 1968. - 396 с.
5. Якуба А.Р. Гидродинамика и эффективность пылеуловителей с закрученными потоками в процессах химической технологии красителей, пигментов и вспомогательных веществ: Дисс ... д-ра тех. наук. - Сумы, 1996. - 378 с.
6. Якуба Б.С., Кузько С.А. Структура потоков прямоточных вихревых аппаратов// Гидравлические машины и аппараты. - К.: ИСНУ, 1994. - С. 291-299.
7. Сепаратор: А.с. № 389816 СССР, В.А. Лефенко, А.Т. Еремин, В.П. Ермаков, А.Е. Нимцович. - Опубл.1973. - Бюл. № 30.
8. Аппарат для удаления аэрозолей из воздуха: А.с. № 180084 СССР, А.И. Гальченко, А.А. Башаров, Г.Ф. Юмашев. - Опубл. 1966. - Бюл. № 6.
9. Патент 2062139 РФ, МКИ В01 Д 45/08. Газожидкостной сепаратор: О.И. Квасенков, О.И. Андронова; Всероссийский НИИ консервной и овощесушильной промышленности. -3аявлено 09.09.93; Опубл. 20.06.96; Бюл. № 17.
10. Патент 262955 ЧСФР. МКИ В04 Д49/00. Sebor Vaclav. - Заявлено 29.04.87; опубл. 01.03.90.
11. Патент № 4971613 США, МКИ В01 Д45/00/ Vane exstractor with extended drain/ Val-liant Charter D/ Peerless Manufacturing Co. - Заявлено 19.07.89; Опубл. 20.11.90, НКИ 55/440.
УДК 697.94.(075) Доц. В.Й. Лабай, канд. техн. наук -
НУ "Львiвська полiтехнiка"
ЗАЛЕЖН1СТЬ ВТРАТ ЕКСЕРГП У ВИПАРНИКУ SPLIT-КОНДИЩОНЕРЮ В1Д ТЕМПЕРАТУРИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
Використано ексергетичний метод aнaлiзу роботи одноступеневих хладонових холодильних машин мюцевих автономних кондицiонеpiв. Встановлено залежшсть втрат ексергп у випарнику split-кондицюнера фipми "Sanyo" холодопродуктившстю 2020 Вт вiд температури навколишнього середовища.
Ключов1 слова: ексеpгiя, баланс, кондицюнер, ефективнiсть.
Assoc. prof. V. Yo. Labay-NU "L'vivs'kaPolitekhnika"
The dependence of losses of exergy in the evaporator of "split" air conditioners from the out of doors temperature
In this article it was used the method of the exergetic analysis of one-step freon cooling engines of the local autonomous air conditioners. It was defined the dependence of losses of exergy in the evaporator of "split" air conditioner of firm "Sanyo" with the cooling capacity 2020 W from the out of doors temperature.
Keywords: exergy, balance, air conditioner, efficiency.
Постановка проблеми. Холодильш машини, як застосовують в мю-цевих автономних кондицюнерах, потребують для зменшення енерговитрат вдосконалення, яке можливе з використанням сучасного методу термодина-мжи - ексергетичного [1-3].
Ексергетичний анашз дае змогу встановити максимальш термодина-мiчнi можливост системи, визначити втрати ексерги в нш та обгрунтувати рекомендацп з вдосконалення окремих ii елеменлв. А для цього треба доско-нало вивчити вс аспекти роботи холодильно! машини мюцевих автономних кондицiонеpiв.
Анaлiз остaннiх дослiджень та публжацш. Нaйбiльш детально ексергетичний метод aнaлiзу одноступеневих холодильних машин наведено в [1], який непристосований для холодильних машин мюцевих автономних конди-цiонеpiв, у яких випарник i конденсатор омиваються вiдповiдним повiтpям, а в ^K^pi холодильно! машини циркулюе шший холодоагент. Також коротко цей метод aнaлiзу висвiтлено в [2, 3].
Тому автор розробив ексергетичний метод aнaлiзу роботи одноступеневих хладонових холодильних машин (без ефективного охолодження ком-пресора) для мюцевих автономних кондицiонеpiв, докладно описаний у роботах [4, 5, 8]. У цш методищ використано схему холодильно! машини, яку наведено на рис. 1, a, i вщповщно побудова процешв ii роботи на р, i-дiaгpaмi -на рис. 1, б та холодильного агента хладон-22 (R22) [7].
