LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Обгрунтування параметрів фільтрувального циклона для очищення аспіраційного повітря від деревного пилу

м(а)
і 1010-6 м (б): 1 – циклон з фільтрувальною стінкою; 2 – циклон з металевою стінкою без врахування явища радіального стоку; 3 – циклон з металевою стінкою з врахуванням радіального стоку

Недосконалість рівнянь (5) для інженерних розрахунків полягає в тому, що не можна записати аналітичної формули для обчислення діаметра частинки, яка буде вловлена в циклоні. Тому паралельно використовувався інший підхід до моделювання, при якому виходять з того, що частинка пилу знаходиться у стані миттєвої рівноваги під дією відцентрової сили, сили опору середовища та сили захоплення частинки потоком фільтрації. Тоді рівняння руху частинки має вигляд.

. (7)

З рівняння (7) визначається діаметр частинки, яка буде вловленою в циклоні з фільтрувальною зовнішньою стінкою.

, (8)

де a, b – відповідно висота та ширина вхідного патрубка циклона; nоб – кількість обертів, що здійснює частинка в циклоні; м – динамічна в'язкість повітря; с – густина частинки пилу; R1 – радіус вихлопної труби циклона; R2 – радіус зовнішньої стінки циклона; Н – висота циліндричної частини циклона; q – частка продуктивності, що припадає на фільтрацію.

Спрощене рівняння (7) можна одержати з рівняння (5), нехтуючи його першим доданком. У дисертації вивчалася правомірність такого нехтування. Для цього за допомогою обох підходів будувалися траєкторії руху частинок деревного пилу в циклоні з фільтрувальною зовнішньою стінкою (рис. 4).

а

б

в

Рис. 4.Траєкторії руху частинок у циклонах побудовані по спрощеній формулі (7) (крива 1) та при розв'язуванні точного диференціального рівняння (5) (крива 2) для частинок пилу діаметром 510-6 м (а), 1010-6 м (б), 2010-6 м (в)

Для частинки пилу діаметром 20∙10-6 м ці траєкторії різняться значно (рис. 4, в). Рух частинки, який описаний за допомогою спрощеного рівняння (7), є неприродним. Отже, вплив першого члена рівняння (5) на рух такої частинки є істотним і його не можна відкидати. Це значить, що спрощене рівняння (7) є непридатним для опису руху частинок пилу в циклоні. Проте зі зменшенням діаметра частинки різниця між траєкторіями зменшується (рис. 4, а, б). Вже для частинок пилу діаметром 10∙10-6 м рух описується практично однаково обома рівняннями. Якщо ввести припущення, що вловленою буде частинка, яка за два оберти в циклоні досягне зовнішньої стінки, то з точного та спрощеного рівняння визначимо критичний діаметр частинок пилу близько 4,3∙10-6 м. Рух таких частинок деревного пилу обома рівняннями описується однаково. Тому для фракцій пилу та режимів роботи циклона, що трапляються у деревообробній промисловості для інженерних розрахунків критичного діаметру частинки пилу, яка вловлюється в циклоні, може бути використане спрощене рівняння руху частинок пилу (7) та формула (8).

На основі вищенаведеного було зроблено висновок про позитивний вплив на коефіцієнт корисної дії циклона заміни його зовнішньої стінки фільтрувальною. У цьому ж розділі наведено обґрунтування зниження гідравлічного опору циклона внаслідок використання фільтрувальної зовнішньої стінки.

Четвертий розділ присвячений експериментальному дослідженню процесу очищення повітря в циклоні ЦН-15 та вивченню впливу фільтрувальної стінки на характеристики циклона.

Для виготовлення зовнішньої фільтрувальної стінки циклона використовували наступні матеріали:

  • тканину фільтрувальну поліефірну 3В4КТ. Поверхнева густина становить 450 г/м2 (ТУ242 37 96);

  • тканину фільтрувальну поліефір-поліамід 4В23КТ. Поверхнева густина становить 735 г/м2 (ТУ242 37 96);

  • полотно неткане ФА5 (7В203–Н);

  • полотно неткане ФА4 (7В203–Н6/6);

  • сітку ткану саржевого переплетення діаметром дротин 0,09 мм з квадратними отворами мікронних розмірів (ТУ У 12.290.005 94).

  • Для дослідження впливу значення параметра q на характеристики циклона зовнішню стінку виготовляли з матеріалів Parafil R160F, RK280S, RK280SHP, RK280SLF, RK280SOV та Paraskin N70ST (виробник – фірма Lohmann).

Рис. 5. Графік залежності значення продуктивності, що припадає на фільтрацію Qфвід продуктивності циклона Q:

1 – тканина 4В23КТ; 2 – матеріал ФА5

Процес очищення повітря від пилу в циклоні при застосуванні фільтрувальної зовнішньої стінки відбувається наступним чином. Запилене повітря подається через вхідний патрубок у циклон, де за допомогою закручувального пристрою йому надається обертально-поступальний рух. При опусканні потоку повітря до конуса циклона частина очищеного повітря через фільтрувальну стінку попадає в атмосферу, створюючи в циклоні потік фільтрації, продуктивністю Qф. Продуктивність фільтрації Qф є прямо пропорційною до витрат загальних повітря в циклоні Q, а значення q не залежить від продуктивності (рис. 5). Таким чином після заміни зовнішньої стінки циклона фільтрувальною формула Qф=qQ має місце для різних значень продуктивності. Це вказує на те, що значення q є характеристикою конкретної конструкції циклона з фільтрувальною зовнішньою стінкою.

Продуктивність фільтрації Qф найбільша на початку процесу очищення повітря, коли матеріал фільтрувальної стінки є чистим. Під час перебігу процесу значення Qф зменшується (табл. 1), що викликане утворенням шару пилу на стінці циклона. Після досягнення певного мінімального значення продуктивність фільтрації дещо збільшується і протягом подальшого періоду експлуатації залишається практично постійною. Після перерви в роботі циклона на стінці залишається нульовий шар пилу та значення q після повторного вмикання вже з перших хвилин роботи є близьким до усталеного значення й залишається практично стабільним протягом подальшої експлуатації циклона. Незначні зміни Qф після набуття усталеного значення q дають змогу зробити висновок про те, що в циклоні проходить саморегенерація фільтрувальної стінки. Отже, немає необхідності у встановленні додаткових пристроїв для її регенерації, як це прийнято в рукавних фільтрах.

У циклоні з металевою стінкою значення тангенціальної складової швидкості потоку повітря Vф є найбільшим поблизу вихлопної труби і зменшується з наближенням до зовнішньої стінки циклона (рис. 6, крива 1). Після заміни металевої стінки на фільтрувальну характер тангенціальної складової швидкості потоку повітря змінюється