LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Підвищення ефективності пиловловлення в процесах оброблення деревини та деревинних матеріалів

системи диференціальних рівнянь (2), який задовільняє наступні початкові чи граничні умови:

t = 0; r = R0; ; (положення 1);

t = t2; r = R1; ; (положення 3); (3)

t = t1; r = rсер; ; ; , i=0,...,n-1(положення 2),

, де zp – кількість жалюзі у відокремлювачі, rсер – уявне коло, що проходить через середину довжини жалюзі, l – ефективна довжина жалюзі тобто та частина кола радіуса rсер, від якої відбиваються частинки пилу; υR – радіальна складова швидкості руху частинки. При розрахунках l вважається відомою величиною.














Рис. 1. Можливі траєкторії руху частинок пилу в пиловловлювачі з жалюзійним відокремлювачем

У формулах (3) положення 1 (рис. 1) характеризує момент введення частинки пилу разом із пилоповітряним потоком в пиловловлювач; положення 2 фіксує момент удару частинки пилу в жалюзі пиловловлювача. При цьому припускається, що радіальні складові швидкості частинки пилу до і після удару є рівними. Час t2 (а відповідно і ) знаходяться в результаті розв'язування першого рівняння системи (2) з початковими умовами для положення 1; положення 3 характеризує момент відбивання частинки пилу від зовнішньої стінки. Частинка пилу не завжди досягає зовнішньої стінки. Час t3, (а відповідно і швидкість ) знаходимо в результаті розв'язування першого рівняння (2) з початковими умовами для положення 2.

Розв'язання системи (2) методом Рунге-Кутта четвертого порядку дало змогу описати рух частинок пилу наступним чином. Частинки діаметром d≈6,510-6м, потрапляючи у пиловловлювач, рухаються по стаціонарних орбітах (рис. 2) і будуть вловлені в запропонованій конструкції пиловловлювача. Така частинка досягає конічної частини апарата, після чого, внаслідок тертя, втратить швидкість і випаде в бункер. Частинки пилу, діаметр яких є більшим за 6,5∙10-3м, під дією відцентрової сили відкидаються до зовнішньої стінки пиловловлювача і сповзають по ній у бункер. Траєкторія руху такої частинки показана на рис. 3.







Рис. 2. Траєкторія руху частинки 6,510-6, м в пиловловлювачі









Рис. 3. Траєкторія руху частинки 810-6, м в пиловловлювачі

Метою зміни конструкції циклона є підвищення його ефективності за рахунок встановлення жалюзійного відокремлювача всередині циклона. Тому більш детально розглядали рух частинок пилу з медіанним діаметром меншим за 6,510-6 м . Траєкторії руху таких частинок, які представлені на рис. 4 а-г, дають змогу описати рух частинки пилу, починаючи з моменту контакту частинки з жалюзійним відокремлювачем.









а б в г

Рис. 4. Траєкторії руху частинок пилу діаметром 1∙10-6м (а), 2,5∙10-6м (б),
3,2∙10
-6м (в), 5∙10-6м (г) у жалюзійному пиловловлювачі


Протягом певного періоду часу траєкторія руху частинки пилу залишається незмінною, що пояснюється інерцією. Далі частинка пилу діаметром 1∙10-6м практично відразу змінює напрям свого руху і, будучи захоплена потоком повітря, потрапляє у середину жалюзійного відокремлювача. Частинки такого діаметру не можуть бути вловлені в апараті. Частинки пилу розміром 2,5∙10-6м вже здатні подолати половину міжжалюзійного простору. Частинки пилу, діаметр яких складає 3,2∙10-6 м, долають простір між жалюзі відбиваються від наступної жалюзі та продовжують свій рух "скачучи" поблизу жалюзійного відокремлювача і будуть вловлені. На частинки пилу, діаметр яких є більшим за 5∙10-6м, потік повітря між жалюзі відокремлювача практично не має впливу (рис. 4, г).

Виходячи з того, що встановлення жалюзійного відокремлювача зумовлює зменшення критичного діаметра частинки пилу, яка буде вловлена в циклоні, з 6,5 до 3,2∙10-6 м, вважали теоретично обґрунтованим факт доцільності встановлення жалюзійного відокремлювача на осі корпуса пиловловлювача.

У третьому розділі наведені методики досліджень конструктивних, технологічних та експлуатаційних характеристик циклонів та статистичного оброблення результатів експерименту. Розроблено стенд для проведення досліджень.

Метою аеродинамічних досліджень пиловловлювачів є визначення:

  • гідравлічного опору апарата;

  • впливу елементів конструкції циклона на його характеристики;

  • закономірностей розподілу тисків в перерізі сепараційної зони циклона.

Всі експериментальні аеродинамічні дослідження проводились на експериментальному стенді, схема якого представлена на рис. 5., де 1, 2 – автотрансформатор з випрямлячем змінного струму; 3 – відцентровий вентилятор; 4 – камера статичного тиску; 5 – спиртовий термометр; 6 – витратомірний колектор; 7 – вхідний патрубок пиловловлювача; 8 – вихлопний патрубок пиловловлювача; 9 – циліндрична частина пиловловлювача; 10 – бункер; 11, 12 – спиртові мікроманометри типу ММН – 240; 13 – повітропровід.















Рис. 5. Схема експериментального стенда для аеродинамічних
досліджень пиловловлювача


У четвертому розділі представлено результати досліджень, які проводились з метою вивчення аеродинаміки циклонного апарата з жалюзійним відокремлювачем у двох напрямах. Перший полягав у дослідженні аеродинаміки створеного апарата за допомогою комп'ютерного моделювання, другий – у вивченні характеристик пиловловлювача на експериментальному стенді.

Чисельний аналіз проводили, виходячи з рівнянь Нав'є-Стокса, що описують у нестаціонарній постановці закони збереження маси, імпульсу й енергії середовища. Крім того, використовували рівняння стану потоку, а також емпіричні залежності в'язкості й теплопровідності цих компонентів середовища від температури. Для моделювання турбулентних потоків рівняння Нав'є-Стокса усереднювалися за числом Рейнольдса, а великомасштабні тимчасові зміни усереднених за малим масштабом і часом складових газодинамічних параметрів потоку (тиску, швидкостей, температури) враховувалися введенням відповідних похідних за часом. У результаті рівняння мали додаткові члени – напруження за Рейнольдсом. Для замикання такої системи використовувались рівняння перенесення кінетичної енергії турбулентності та її дисипації в рамках k-e моделі