Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Гидравлические основы расчета пылеудаления в противоточных циклонах Стрелец, Ксения Игоревна

Гидравлические основы расчета пылеудаления в противоточных циклонах
<
Гидравлические основы расчета пылеудаления в противоточных циклонах Гидравлические основы расчета пылеудаления в противоточных циклонах Гидравлические основы расчета пылеудаления в противоточных циклонах Гидравлические основы расчета пылеудаления в противоточных циклонах Гидравлические основы расчета пылеудаления в противоточных циклонах
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Стрелец, Ксения Игоревна. Гидравлические основы расчета пылеудаления в противоточных циклонах : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.16 / Стрелец Ксения Игоревна; [Место защиты: С.-Петерб. гос. политехн. ун-т].- Санкт-Петербург, 2010.- 113 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/177

Содержание к диссертации

Введение

1 Существующее состояние технических вопросов проблемы пылеудаления 7

1.1 Проблемы загрязнения воздушной среды 7

1.1.1 Актуальность пылеудаления 7

1.1.2 Виды и вредность промышленных пылен 8

1.2 Классификация систем пылеудаления 10

1.3 Актуальность исследования циклонов 14

1.4 Существующие конструкции и методы расчетов циклонов 15

1.4.1 Область применения циклонов 15

1.4.2 Конструктивные особенности и характеристики циклонов 17

1.5 Классификация циклонов 19

1.5.1 Противоточные циклоны с тангенциальным подводом воздуха 21

1.5.2 Прямоточные циклоны с осевым подводом газа 26

1.5.3 Сравнительный анализ основных типов циклонов 29

1.5.4 Основные характеристики пылеулавливающего оборудования, типа циклон 31

1.6 Обзор методов определения эффективности пылеудаления в циклонах на основе литературных источников 34

1.6.1 Основные допущения, применяемые при расчете движения пылевидных частиц в циклонах (по литературным источникам) 34

1.6.2 Расчет минимального размера пылевидных частиц, улавливаемых циклоном, а работах Штокмана 36

1.6.3 Расчет минимального размера пылевидных частиц, полностью улавливаемых циклоном, по данным других исследований 38

1.6.4 Расчет эффективности прямоточных циклонов в работах Джанга, Джонгчао Тан...40

1.6.5 Расчет эффективности пылеулавливания для противоточных циклонов основанный на работах Бурова А.И 42

1.6.6 Расчет эффективности циклонов в работах Шиляева М.И 45

1.6.7 Расчет эффективности противоточных циклонов с осевым подводом газа в работе Зайцев Н.О 48

1.6.8 Расчет эффективности противоточных циклонов с тагенциальным подводом воздуха в работах Лепла-Шеферда, Барса, Дидро и Лептца, Лейтса-Литча, Иоззе-Лейтса 48

1.7 Основные выводы. Цель и задачи работы 50

2 Теоретическая часть 54

2.1 Адаптация модели турбулентной диффузии с конечной скоростью (ДКС) для описания осаждения частиц в циклоне 54

2.2 Уравнения диффузии с конечной скоростью для частиц пыли в закрученном потоке .59

2.2.1 Вывод уравнений диффузии с конечной скоростью для произвольного объема V: 59

2.2.2 Вывод уравнений диффузии с конечной скоростью для элементарного объема Уэ: .61

2.3 Поле переносной скорости 63

2.3.1 Поле осредненной скорости 63

2.3.2 Поле пульсациошюй скорости 63

2.4 Относительная скорость (центробежная гидравлическая крупность) 64

2.5 Частоты пульсаций и время релаксации взвешенных частиц 70

2.6 Предложенный метод численного решения уравнений 71

2.7 Выводы по главе 77

3 Экспериментальная часть 78

3.1 Численное моделирование потока газа в циклоне 78

3.1.1 Определение поля осредненной скорости, поля пульсаций и потерь давления с использованием соответствующих моделей турбулентности 78

3.1.2 Обобщение и анализ численного решения предложенных уравнений диффузии с конечной скоростью 83

3.2 Экспериментальное измерение гидравлической крупности частиц 95

3.3 Выводы по главе 99

4 Рекомендации по улучшению технических, экономических или технологических показателей 101

4.1 Рекомендации по выбору конструкции циклонов 101

5 Заключение.

Основные результаты и выводы 104

Литература: 105

Введение к работе

Актуальность проблемы

Обеспечение качества воздуха, в том числе при промышленном производстве, в современных условиях является актуальной задачей. Опасные концентрации промышленных выбросов вызывают серьезные последствия для окружающей и среды, а также могут вызывать серьезные заболевания человека. Эта проблема рассматривается в различных областях науки и техники: экологической, физико-механической, инженерной и др.

Уменьшение содержания вредных примесей в воздухе промышленных предприятий может идти по нескольким направлениям. Одним из важнейших является совершенствование пылеулавливающего оборудования. Оборудование для очистки промышленных газов должно обеспечивать необходимое качество воздушной среды, установленное санитарно-гигиеническими требованиями, а также высокие технико-экономические показатели.

Распространенным средством пылеудаления являются противоточные циклоны. Практика их использования имеет длительную историю, вместе с тем актуальной является задача дальнейшего совершенствования конструкций циклонов. Для этого требуется разработка новых методик расчета технической эффективности, обеспечивающая учет технологических особенностей процесса, при котором образуется пыль, свойств различных видов пыли и требований к эффективности пылеудаления.

Актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью создания новых методик расчета эффективности пылеудаления в циклоне, позволяющих усовершенствовать его конструкцию.

Целью работы является метод расчета технической эффективности пылеудаления в циклоне. Метод расчета позволяет учитывать влияние геометрических параметров циклона на его эффективность, влияние турбулентности потока газа на процесс удаления мелких частиц, обеспечивать учет характеристик пыли, в том числе их форму и плотность частицы. Метод должен стать основой для усовершенствования конструкции циклона и рекомендаций по выбору параметров циклона для конкретных условий производства. Поставленная цель может быть достигнута с использованием

экспериментальных и теоретических исследований на основе методов технической механики жидкости и газа.

Для достижения цели были решены следующие задачи.

  1. Разработана новая математическая модель осаждения частиц во вращающемся потоке в цилиндрической части циклона, в которой учитывается турбулентный режим движения газа и которая позволяет находить параметры циклона заданной технической эффективности. Математическая модель представлена в виде системы дифференциальных уравнений.

  2. Разработан численный метод решения полученной системы дифференциальных уравнений, описывающих осаждение частиц в циклоне.

  3. Произведен численный расчет поля скорости в цилиндрической части циклона и гидравлических потерь в циклонах.

  4. Разработана методика определения характеристик пыли с различными механическими и геометрическими параметрами для расчета ее движения внутри циклона.

  5. Разработаны рекомендации по улучшению конструкций циклона с целью повышения их энергетической эффективности.

  6. Разработаны практические методы расчета технической эффективности циклона и рекомендации по выбору конструкции и размеров циклонов заданных производительности и технической эффективности для частиц с заданными параметрами.

Научная новизна представленной работы состоит в следующем.

1. Предложена математическая модель осаждения частиц в циклоне,
учитывающая влияние поля тангенциальной скорости и турбулентности на
техническую эффективность циклона.

  1. Обобщены численные решения дифференциальных уравнений, описывающих осаждение частиц пыли, и разработаны номограммы для расчета осаждения.

  2. Предложено рассчитывать противоточные циклоны с использованием в качестве основной характеристики частиц пыли, подлежащих удалению, их гравитационной гидравлической крупности.

  3. Проведен анализ трехмерного поля скорости внутри противоточного

циклона и предложено усовершенствование его конструкции.

Достоверность результатов определяется тем, что теоретические и численные исследования основываются на использовании хорошо апробированных теорий и методов расчета технической механики жидкости. Численное моделирование выполнено с использованием лицензионного программного продукта Flow 3D. Экспериментальные результаты получены по известным методикам с оценкой погрешности измерений и удовлетворительно согласуются с теоретическими результатами автора. Результаты расчета, проведенного по предложенной методике, согласуются с экспериментальными и теоретическими результатами других исследователей.

Практическая значимость работы заключается в разработке: рекомендаций по улучшению конструкций циклона, рекомендаций по повышению энергетической эффективности циклона при заданной технической эффективности,

рекомендаций по практическому определению характеристик пыли, необходимых для расчета циклона. Личное участие автора заключается в разработке математической модели осаждения частиц в циклоне, численном решении полученных дифференциальных уравнений, проведении экспериментальных исследований гидравлической крупности частиц, разработке рекомендаций по расчету циклона и предложениях по усовершенствованию его конструкции. На защиту выносятся:

  1. математическая модель расчета осаждения частиц в циклоне и анализ результатов расчета;

  2. применение в расчете циклона гидравлической крупности как основной характеристики частиц пыли;

  3. метод расчета технической эффективности циклона и рекомендации по выбору его конструкции.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-практических конференциях:

1)67-я Научная конференция профессоров, преподавателей, научных

работников, инженеров и аспирантов университета, ГОУ «СПбГАСУ», Санкт-Петербург, 2010;

2)XXXVIII Неделя науки СПбГПУ, Санкт-Петербург, 2009;

  1. Научные чтения «Вентиляция общественных и промышленных зданий», Санкт-Петербург, 2008;

  2. Политехнический симпозиум, Санкт-Петербург, 2009.

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 14 трудах, опубликованных в открытой печати. Из них 1 статья в журнале, рекомендуемом ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников. Работа содержит 102 страницы текста, 10 таблиц, 48 рисунков, список источников из 80 наименований.

Противоточные циклоны с тангенциальным подводом воздуха

Циклоны, у которых подвод и отвод газа осуществляется с одной стороны тела циклона, называются противоточными. Отводящее устройство (отводящий патрубок) обычно располагается в центральной части циклона. Схема циклона подобного рода приведена на рисунке 1.10. Такие циклоны обычно имеют вертикальную ось, за счет чего частицы, достигшие боковой поверхности циклона, оседают в пылесборном бункере, находящемся в нижней части циклона, не только под действием влекущей силы, создаваемой осевой составляющей скорости, но и под действием силы тяжести. При такой компоновке тела циклона, пылесодержащий газ сначала опускается по телу циклона, где очищается от пылевидных частиц, а потом очищенный газ поднимается по отводящему патрубку. Однако, необходимо заметить, что осевая составляющая скорости газа (а как в дальнейшем будет показано - и частиц), при движении его от подводящего патрубка к пылесборнику, в среднем на порядок превышает скорость осаждения пылевидных частиц под действием силы тяжести. Этим объясняется вынос частиц из горизонтальных и перевернутых циклонов.

Пылесборный бункер находится внизу конической части. Отводящий патрубок обычно опускается в тело циклона чуть выше границы цилиндрической и конической части для более равномерного формирования поля скорости газа в теле циклона. Диаметр отводящего патрубка (выхлопной трубы), как правило принимается размером 0,32-0,41) [82,61, 63].

В циклонах подобного типа пылесодержащий газ подводится по касательной к телу циклона. Причем, газ может подводиться к циклону как в одной точке (циклоны с локальным тангенциальным подводом газа), так и распределенно, по длине дуги, ограничивающей внешнюю границу тела циклона (циклон с распределенным тангенциальным подводом газа).

Циклоны данного типа вставляются в систему вентиляции в виде отдельно стоящего аппарата, они весьма металлоемки и громоздки, однако просты в изготовлении, могут быть изготовлены любых размеров (на практике встречаются циклоны, с диаметром тела циклона до нескольких метров). В связи с этим подобные циклоны применяются в основном для больших (свыше 5000 мЗ/час) расходов сильнозапыленного газа от крупнодисперсных пылевидных частиц [44].

Циклоны с локальным тангенциальным подводом газа получили свое название потому, что газ подводится по касательной к телу циклона в фиксированном сечении. Это — наиболее простой, и поэтому самый распространенный способ подвода запыленного газа в тело циклона. Подобного рода конструкции характеризуются простотой устройства, однако при их эксплуатации могут возникнуть значительные гидравлические сопротивления, вызванные наличием водоворотных областей при входе газового потока в циклон под верхней крышкой циклона. Доля этих сопротивлений в общих потерях давления на циклоне может превышать 50% [51,61,63]. В результате этого возрастает гидравлическое сопротивление всего аппарата в целом, и как следствие - эксплуатационные расходы [35].

Такие циклоны очень плохо поддаются регулировке гидравлического сопротивления циклона и качества пылеудаления. Регулировка достигается только посредством изменения угла присоединения подводящего устройства к телу циклона, и изменением длины тела циклона.

Угол влияет на изменение угла ввода запыленного газового потока в тело циклона, что влияет как на гидравлическое сопротивление, так и на эффективность циклона. Увеличение угла влечет за собой снижение гидравлического сопротивления, но, и снижение эффективности (в связи с сокращением количества витков пылесодержащего газа в теле циклона). Стоит заметить, что регулировка данного угла в процессе эксплуатации циклона невозможна или, по меньшей степени, крайне затруднена. Промышленностью выпускаются циклоны с углом присоединения подводящего устройства к телу циклона от 101 до 120 (рис. 1.11) градусов [44].

Увеличение или уменьшение длины циклона также влияет его на эффективность. Результаты экспериментов, проведенных на циклонах ЦН-15 и ЦН-15у, показали, что при уменьшении длины циклона с 4,46 м. до 3,05 м., эффективность циклона уменьшилась примерно на 10%. Сопротивление циклона уменьшилось примерно на 5% [57]. Увеличение длины циклона повышает эффективность, однако увеличивает гидравлическое сопротивление и металлоемкость аппарата.

На практике используют циклоны с количеством подводов пылесодержащего газа от одного до четырех. Дальнейшее увеличение числа подводов представляется неэффективным, из-за возрастающей сложности изготовления (и, как следствие, стоимости) циклона.

Расчет эффективности пылеулавливания для противоточных циклонов основанный на работах Бурова А.И

Теоретические основыописания процесса-удаления; пыли в циклонах были заложены начиная с 40х годов 20 века такими исследователями как Б. Барс,, А.Ю. Вальдберг, В .А. Дрозов , П.А. Коузов, Е. Лепл, Д. Лейте, Д. Литч, А.И. Пирумов, В.Н. Ужов, Б.С.Федоров, Є.Шеферд.

ООсновные научные результаты, в создании методик эффективности пылеудаления в циклонах получены В.А. Дроздовым, К. Риетемой, К., М. Розиным,. Е.А. Штокманом, ММ. Шиляевым, Д: Стейтоном, Е. Леплом, Д-Литчем, С. Шёфердом,. Б і Барсом. Как показал многолетний опыт исследований циклонов, теоретический! расчет циклонов должен; основываться; на законах, механики жидкости и газа (гидравлики). Необходимо отметить научные достижения в исследовании закрученных потоков жидкости и газа полученные в исследователями политехнического университета А.В. Тананаевым, А.И. Буровым, Н.И. Ватиным. Также большое значение имеют и исследования характеристик взвешенных частиц, физическое моделирование их свойств. Важные результаты в этой области получены A.M. Михалевым, Г.Т. Трунковым. Большое внимание в своей научной и технической деятельности вопросам очистки воздуха уделяют Н.З. Битколов, A.M. Гримитлин, , Г.Я. Крупкин, Г.А. Смирнова. Особый интерес представляют результаты, полученные М.И. Шиляевым и его научной группой, по созданию методики оценки эффективности циклонов, а также математического принципа энергетического сравнения циклонов, в области численного моделирования процессов в циклоне интерес представляют исследования Д. Деркесена и X. Аккера.

Однако имеющиеся теоретические методы расчета не всегда позволяют оценить параметры частиц пыли и влияние турбулентности на процесс пылеудаления, в то время как, экспериментальная уточнение и доводка методик, трудна и дорогостояща. Вследствие этого выявлено следующее:

В большинстве случаев, при определении эффективности пылеулавливания частицы характеризуются эквивалентным диаметром, значение которого разные исследователи устанавливают по-разному. Значение эквивалентного диаметра используется для вычисления скорости осаждения частиц на стенки циклона. При использовании эквивалентного диаметра в расчете могут возникнуть некоторые неточности. Если эквивалентный диаметр рассчитывается, как расстояние между двумя самыми удаленными точками частицы [82], его значение представляется изначально завышенным. В случае, когда эквивалентный диаметр определяется через массу или плотность частиц [82], погрешность в вычислении может быть обусловлена тем, что для частиц сложной конфигурации, должна учитываться масса вовлеченного в движение газа и определяться эффективная плотность частиц. Характеристики пыли, влияющие на процесс пылеудаления, зависят от условий производств и сильно различаются между собой. Так, например, форма и плотность частиц для деревообрабатывающих цехов и текстильного производства сильно отличается от пыли в механосборочных цехах. В некоторых случаях, частицы пыли, предназначенные для удаления, являются горящими металлическими опилками, для которых геометрические размеры определить невозможно.

Экспериментально не изучено распределение тангенциальной скорости в цилиндрической части циклона и его влияние на эффективность пылеудаления.

Учет турбулентного рассеивания, как правило, проводится косвенным методом. Измеряемые характеристики турбулентного потока газа, такие как частота и интенсивность турбулентных пульсаций в расчет не вводится, и их влияние на осаждение частиц не оценивается, что особенно ощутимого для улавливания мелкодисперсных частиц.

Целью работы является метод расчета технической эффективности пылеудаления в циклоне. Метод расчета позволяет учитывать влияние геометрических параметров циклона на его эффективность, влияние турбулентности потока газа на процесс удаления мелких частиц, обеспечивать учет характеристик пыли, в том числе их форму и плотность частицы. Метод должен стать основой для усовершенствования конструкции циклона и рекомендаций по выбору параметров циклона для конкретных условий производства. Поставленная цель может быть достигнута с использованием экспериментальных и теоретических исследований на основе методов технической механики жидкости и газа. Для достижения цели были решены следующие задачи: 1 .Разработана новая математическая модель осаждения частиц во вращающемся потоке в цилиндрической части циклона, в которой учитывается турбулентный режим движения газа и которая позволяет находить параметры циклона заданной технической эффективности. Математическая модель представлена в виде системы дифференциальных уравнений. 2. Разработан численный метод решения полученной системы дифференциальных уравнений, описывающих осаждение частиц в циклоне. 3.Произведен численный расчет поля скорости в цилиндрической части циклона и гидравлических потерь в циклонах. 4.Разработана методика определения характеристик пыли с различными механическими и геометрическими параметрами для расчета ее движения внутри циклона. 5.Разработаны рекомендации по улучшению конструкций циклона с целью повышения их энергетической эффективности. 6. Разработаны практические методы расчета технической эффективности циклона и рекомендации по выбору конструкции и размеров циклонов заданных производительности и технической эффективности для частиц с заданными параметрами.

Относительная скорость (центробежная гидравлическая крупность)

Как было отмечено в теоретической части, универсальным способом определения гравитационной гидравлической крупности частиц является ее измерение экспериментальным путем. Гравитационную гидравлическую крупность целесообразно устанавливать для каждого вида частиц.

Для определения гравитационной гидравлической крупности необходимо установить время, за которое отдельная частица, (выделяющаяся из источника загрязнения), под собственным весом пройдет фиксированное расстояние по вертикали, которое назовем базой экспериментальной установки.

Верхняя отметка базы должна быть ниже отметки поступления частиц в среду на величину длины релаксации частиц 1Г. Длина базы определяется в зависимости от рода пыли таким образом, чтобы обеспечить приемлемую точность измерения времени прохождения базы. В зависимости от рода пыли, необходимо установить приемы фиксации прохождения частиц через верхнюю и нижнюю отметку базы, при равномерном движении частицы.

При проведении модельных испытаний была задана база 1,95 м. Для определения времени, когда частица, двигаясь равномерно, проходит расстояние не менее длины релаксации частицы (раздел 4.4), использовался секундомер и видеосъемка, с последующей компьютерной обработкой материалов. В качестве модельных частиц принимались частицы пудры, муки, и манной крупы, соответствующие длины релаксации 1Г которых составляют:0,006м, 0,05 м, и 0,3 м. Полученные результаты для гравитационной гидравлической крупности для модельных частиц приведены в табл. 3.5: Актуальной задачей является исследование удаления из воздуха твердых( частиц, образующихся при сварочном производстве. Часть этих частиц может переносится воздухом и вовлекаться в циклон, сохраняя высокую температуру, что приводит к возможному процессу окисления (горения) частиц, попадающих в пылесборный бункер или на фильтр тонкой очистки, другая часть представляет собой «холодную» металлическую пыль [54]. Здесь, как и при других видах пыли, наиболее надежные результаты можно получить с помощью натурного эксперимента. В качестве источника загрязнения использовалось сварочное производство, а в качестве примеси металлические частицы, образующаяся при электросварке. При проведении натурного эксперимента было выделяющихся при сварочном производстве Таким образом, высота экспериментальной базы составила 1,4 м, а высота поднятия источника загрязнения над экспериментальной базой - 1,35 м. Для определения времени, когда частица, двигаясь равномерно, проходит расстояние не менее длины релаксации частицы (раздел 4.4), использовался секундомер и видеосъемка, с последующей компьютерной обработкой материалов (рис.3.44). Результаты измерения гравитационной гидравлической крупности w для частиц металлической пыли, образующейся при сварке, полученные при натурном эксперименте, приведены в табл. 3.6. Среднеквадратическое отклонение составляет 0,62, что составляет 12%. Точность измерения времени, как для натурного, так и для модельного экспериментов в случае использования секундомера следует принять 0,2 сек, а в случае компьютерной обработки материалов видео съемки - 0,1 сек. Следует учитывать, что свойства частиц будут различны для различных производств, в зависимости от индивидуальных особенностей сварочного оборудования, материалов и технологии сварки. Полученные средние значения мало отличаются друг от друга в различных сериях опытов, среднеквадратическое отклонение составляет не более 15%, таким образом, методика определения гидравлической крупности; w описанная выше представляется вполне реализуемой в производственных условиях т не требующей специального: оборудования и подготовки персонала для-проведения опыта. В результате экспериментальных исследований и численного моделирования потока газа в циклоне установлено следующее .1. Проанализировано.численное решение дифференциальных уравнений ДКС позволяет находить, параметры циклона заданной технической эффективности. 2. Показано, что интенсивность турбулентности существенно влияет на процесс осаждения только мелких частиц. Показано что для частиц, центробежная гидравлическая крупность которых незначительно меньше радиальных,1 пульсаций, реальная длина пути осаждения в циклоне, вычисленная с учетом турбулентности-., потока, газа в циклоне, в 3-5 раз превышает расчетную длину осаждения частиц в циклоне, вычисленную без учета турбулентности. Для таких частиц рекомендуется снижение интенсивности турбулентности в циклоне до 0,033.. .0,05.

Обобщение и анализ численного решения предложенных уравнений диффузии с конечной скоростью

Таким образом, высота экспериментальной базы составила 1,4 м, а высота поднятия источника загрязнения над экспериментальной базой - 1,35 м. Для определения времени, когда частица, двигаясь равномерно, проходит расстояние не менее длины релаксации частицы (раздел 4.4), использовался секундомер и видеосъемка, с последующей компьютерной обработкой материалов (рис.3.44). Результаты измерения гравитационной гидравлической крупности w для частиц металлической пыли, образующейся при сварке, полученные при натурном эксперименте, приведены в табл. 3.6. Среднеквадратическое отклонение составляет 0,62, что составляет 12%. Точность измерения времени, как для натурного, так и для модельного экспериментов в случае использования секундомера следует принять 0,2 сек, а в случае компьютерной обработки материалов видео съемки - 0,1 сек. Следует учитывать, что свойства частиц будут различны для различных производств, в зависимости от индивидуальных особенностей сварочного оборудования, материалов и технологии сварки. Полученные средние значения мало отличаются друг от друга в различных сериях опытов, среднеквадратическое отклонение составляет не более 15%, таким образом, методика определения гидравлической крупности; w описанная выше представляется вполне реализуемой в производственных условиях т не требующей специального: оборудования и подготовки персонала для-проведения опыта. В результате экспериментальных исследований и численного моделирования потока газа в циклоне установлено следующее .1. Проанализировано.численное решение дифференциальных уравнений ДКС позволяет находить, параметры циклона заданной технической эффективности. 2. Показано, что интенсивность турбулентности существенно влияет на процесс осаждения только мелких частиц. Показано что для частиц, центробежная гидравлическая крупность которых незначительно меньше радиальных,1 пульсаций, реальная длина пути осаждения в циклоне, вычисленная с учетом турбулентности-., потока, газа в циклоне, в 3-5 раз превышает расчетную длину осаждения частиц в циклоне, вычисленную без учета турбулентности. Для таких частиц рекомендуется снижение интенсивности турбулентности в циклоне до 0,033.. .0,05. 3. Изменение тангенциальной скорости вдоль радиуса незначительно и не оказывает существенного влияния на эффективность пылеулавливания, поэтому в практических расчетах можно принять постоянное значение тангенциальной скорости, пропорциональное скорости на входе в циклон. Коэффициент пропорциональности составляет 0,4..0,5., 4. Определено влияние конструктивных особенностей циклонов на их гидравлическое сопротивление и техническую эффективность. Наименьшее значение гидравлического сопротивления достигается при отношении диаметра циклона D и диаметра, выхлопной трубы d0 = 0,4). Устройство. «направляющей крышки» позволяет уменьшить высоту входной части циклона 100 и обеспечить заданную техническую эффективность при меньшей высоте. 5. Предложен метод определения значения гидравлической крупности частиц для различных видов пыли пригодный для использования в производственных условиях. На основании результатов численного моделирования, для расчета рекомендуется следующий алгоритм расчета для выбора и оценки циклона обеспечивающего требуемую техническую эффективность при заданных параметрах: расход воздуха, который необходимо очистить Q минимальный размер частиц, которые необходимо удалить скорость воздуха на входе в циклон v3K принимается из соображений экономически целесообразного устройства сети промышленной вентиляции и обычно составляет 20м/с. для обеспечения минимальных потерь давления А Р, принимается следующее соотношение радиуса цилиндрической части циклона и радиуса выхлопной трубы: rQ = 0,4R. входной патрубок принимается квадратного сечения, и имеет размеры Ь = 1.Установить расчетное значение гравитационной гидравлической крупности частиц w (по таблицам, теоретически, экспериментально, проведя необходимые опыты).

Похожие диссертации на Гидравлические основы расчета пылеудаления в противоточных циклонах