LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

турбулентності.

Вхідними для даного апарата є характеристики повітряного середовища та пилу:

  • атмосферний тиск за нормальних умов Р0=101325Па;

  • температура середовища за нормальних умов Т0=293 К;

  • густина повітря ρп=1,293 кг/м3;

  • густина матеріалу частинок пилу ρч=720 кг/м3.

Геометричні розміри циклона і жалюзійного відокремлювача є наступними: R1=0,7; Н=0,7; r1=0,4; r2=0,3, де R1 – радіус циліндричної частини апарата, м; Н – висота циліндричної частини апарата, м; r1 та r2 – відповідно внутрішній та зовнішній радіуси жалюзійного відокремлювача, м.

Граничні умови для даної конструкції апарата були наступними:

  • швидкість потоку повітря у вхідному патрубку υ = 18 м/с.

  • вільний вихід повітряного потоку з вихлопної труби сепаратора.

  • швидкість потоку повітря на стінці апарата дорівнює нулю.

При проведенні експериментальних досліджень використовували аналогічний за розмірами апарат.

Результати комп'ютерного моделювання та експериментальних досліджень дали змогу описати процес очищення повітряного потоку наступним чином. Потік запиленого повітря надходить до апарата через вхідний патрубок і починає обертатися навколо його осі. Обертаючись, потік рухається до конусної частини циклона, досягнувши якої, здійснює поворот на 180, переходить у внутрішній потік, який підіймається вгору до жалюзійного відокремлювача, у якому знову змінює напрям свого руху, після чого через вихлопну трубу потрапляє до атмосфери (рис. 6).





















а б

Рис. 6. Траєкторії руху повітряних потоків в пиловловлювачі з жалюзійним відокремлювачем та циклоні з традиційною вихлопною трубою

а – пиловловлювач з жалюзійним відокремлювачем;
б – циклон з традиційною вихлопною трубою

По мірі руху в сепараційній зоні частина повітряного потоку через жалюзійний відокремлювач потрапляє в атмосферу, тому швидкість повітря у внутрішньому потоці складає близько 3-4 м/с, в той час як в циклоні з традиційною вихлопною трубою вона є вищою і становить близько 10-12 м/с. Зниження швидкості внутрішнього вихору є чинником, що позитивно впливає на ефективність роботи апарата. Наведені результати дають змогу розглядати циліндричну частину циклона як основний сепараційний простір пиловловлювача, що було враховано в математичній моделі.

Залежність гідравлічного опору циклона з жалюзійним відокремлювачем від швидкості потоку повітря у вхідному патрубку представлена на рис. 7 (крива 1). Опір циклона, а відтак і витрати електроенергії на очищення повітря, зростає з підвищенням швидкості потоку повітря у вхідному патрубку. Характер цієї залежності підпорядкований квадратичному закону зміни. Для порівняння на тому ж рисунку наведені аеродинамічні характеристики апарата з традиційною вихлопною трубою (крива 2) циклона ЦН-15 (крива 4) та результати, одержані при комп'ютерному моделюванні (крива 3). Заміна традиційної вихлопної труби апарата на жалюзійний відокремлювач призводить до підвищення його гідравлічного опору (криві 1 та 2). При комп'ютерному моделюванні руху повітряних потоків у сепараторі (крива 3) при швидкості 18 м/с було одержане значення гідравлічного опору, яке дорівнює 1110 Па. Дещо вищі значення, які були одержані при експериментальних дослідженнях, пояснюються складністю теоретичного опису процесів, які відбуваються у приповерхневому шарі поблизу зовнішньої стінки циклона, наявністю вихорових потоків у сепараційній зоні циклона. Різниця між значеннями гідравлічного опору сепаратора, які були одержані при комп'ютерному моделюванні (крива 3) та експериментальному дослідженні пиловловлювача (крива 1), не перевищувала 15 відсотків. Беручи до уваги складність моделювання турбулентних потоків, можемо зробити висновок про доцільність проведення комп'ютерних досліджень на етапі проектування нових типів повітроочисного обладнання. Стає можливим вибір найбільш вдалої конструкції пиловловлювача з подальшим її експериментальним дослідженням.



















Рис. 7. Залежність гідравлічного опору апарата від швидкості руху повітря
у вхідному патрубку

1 – пиловловлювач з жалюзійним відокремлювачем; 2 – пиловловлювач з традиційною вихлопною трубою; 3 – результати комп'ютерного моделювання;

4 – циклон ЦН – 15




















Рис. 8. Залежність гідравлічного опору
апарата від кількості жалюзі
жалюзійного відокремлювача

1 – комп'ютерне моделювання зміни кроку жалюзі; 2 – експериментальне дослідження зміни кількості жалюзі при незмінному кроці; 3 - комп'ютерне моделювання зміни кількості жалюзі

Для вивчення впливу кількості жалюзі у жалюзійному відокремлювачі на гідравлічний опір апарата були виготовлені відокремлювачі з кількістю жалюзі n = 13, 20, 25, 30, 32, 35.

На рис. 8 наведено залежність гідравлічного опору циклона від кількості жалюзі у відокремлювачі, яка показує, що зі збільшенням кількості жалюзі (крива 3) у відокремлювачі від 13 до 30 гідравлічний опір циклона загалом зростає, проте у цьому діапазоні спостерігається як зростання, так і деяке спадання гідравлічного опору. Найменший гідравлічний опір ΔР пиловловлювача складає 990 Па при кількості жалюзі у відокремлювачі 13. Зі збільшенням кількості жалюзі до 20 опір зростає до 1030 Па, і при кількості 25 становить 1090 Па. При кількості жалюзі 30 опір циклона дещо знижується до значення 1060 Па. Далі зі збільшенням кількості жалюзі гідравлічний опір апарата починає різко зростати. Певне коливання гідравлічного опору пов'язане з виникненням у щілині між жалюзі вихорових потоків. Тому було прийняте рішення про доцільність застосування жалюзійного відокремлювача зі змінним кроком розміщення жалюзі, що підтверджено і результатами комп'ютерного моделювання (крива 1). Значна частина гідравлічного опору апарата припадає на втрати, пов'язані зі зміною напрямків руху повітряного потоку поблизу дна жалюзійного відокремлювача. Для зменшення цих втрат нижню частину жалюзійного відокремлювача виготовили у вигляді конуса та вивчили залежність гідравлічного опору від його геометричних розмірів. Досліджувався вплив відношення висоти hк конуса до діаметра його