Вероятность улавливания частиц в интенсивных центробежных полях
Актуальность На предприятиях химической, нефтегазовой,
металлургической промышленностей очень остро стоит вопрос экологической безопасности с точки зрения отчистки жидкостей и газов от взвешенных
частиц различных дисперсных составов (пыль, дым, туман, суспензии, эмульсии и их комбинации).
Данная работа посвящена исследованию батарейных циклонов и гидроциклонов, как более энергетически эффективных и обеспечивающих высокую степень
очистки различных видов оборудования.
Основное положение исследования
Цели и задачи:• Изучение гидродинамики циклонных процессов;• Проведение численного эксперимента по вероятности улавливания
частиц в интенсивных центробежных полях циклонов и гидроциклонов;
• Разработка перспективных технических решений для повышения степени разделения.
Основное положение исследования заключается в вариативном снижении гидравлических сопротивлений батарейных циклонов, гидроциклонов и в выравнивании поля скоростей по сечению аппаратов за счёт компенсации сил вязкого трения потоков по периферии каналов, что поддерживает инерционность потоков и положительно влияет на качество разделения.
Циклоны и гидроциклоны
Циклоны и гидроциклоны – это аппараты отчистки жидкостей и газов в поле центробежных сил, которые создаются, используя энергию потока поступающей жидкости или газа, и геометрия аппарата.
Баланс сил, действующих на частицу.
GF
Ф ц gR2
18)( gd сч
ос
G
Fц.б.
- Фактор разделения (число Фруда)
- Скорость осаждения
- Окружная скорость
- Скорость центробежного осаждения
Батарейные циклоны и гидроциклоны
Увеличение частоты вращения потока жидкостей и газов приводит к активному росту фактора разделения, а соответственно и степени разделения (очистки). Это положение реализовано в батарейных циклонах и гидроциклонах, где вместо одного большого циклона устанавливают большое количество элементов циклонов. Частота вращения в каждом из них гораздо выше, чем в одиночном циклоне.
Вероятность улавливания частиц цемента
0 2 4 6 8 10 12 140
50
100
150
200
250
300
350
Dэкв, мкм
Конц
ентр
ация
, дол
и
Do = 5 мкм
92%
8%
Вероятность улавливания частиц асбеста
0 2 4 6 8 10 120
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Dэкв, мкм
Конц
ентр
ация
, до
ли
66%
34%
Техническое решениеДанное техническое решение проявляется в наличии газовой прослойки, которая образуется за счет газа, подаваемого в аппарат под давлением. С помощью нее уменьшаются силы вязкого трения.
Техническое решение Качество очистки
возрастает за счет повышения скорости жидкости у стенок по внутреннему и внешнему радиусу цилиндрического канала и выравниванию фактора разделения по сечению, за счет компенсации сил вязкого трения у стенок цилиндрического канала
Заключение• Рассмотрены гидродинамические особенности интенсивных
центробежных полей в аппаратах разделения жидких и газовых неоднородных систем на примере промышленных циклонов и гидроциклонов.
• Проанализированы дисперсные составы частиц цемента и асбеста предприятий строительной промышленности.
• Рассчитана вероятность улавливания частиц цемента и асбеста в батарейных циклонах.
• Разработаны перспективные технические решения для повышения качества работы промышленных циклонов и гидроциклонов, направленные на снижение гидравлического сопротивления, поддержание поля скоростей по периферии цилиндрического канала и существенное повышение степени очистки.
Список используемой литературы• Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник в 3-х томах• Биргер М.И. Справочник по пыле- и золоулавливанию 1983 г.• П. м. 145044 РФ, МПК В04С5/107. Гидроциклон / Голованчиков А.Б.,
Меренцов Н.А., Балашов В.А., Мишта Е.А., Марышев А.Ю., Столяров С.В.; ВолгГТУ. - 2014.
• Голованчиков, А.Б. Гидроциклон : инф. листок № 34-021-11 / Голованчиков А.Б., Меренцов Н.А., Дулькина Н.А. ; ВолгГТУ, Волгогр. ЦНТИ. – [Волгоград], 2011. – 3 с.
• Столяров, С.В. Гидроциклон / Столяров С.В., Меренцов Н.А., Голованчиков А.Б. // Тезисы докладов смотра-конкурса научных, конструкторских и технологических работ студентов Волгоградского государственного технического университета, Волгоград, май 2014 г. / редкол. : А.В. Навроцкий (отв. ред.) [и др.] ; ВолгГТУ, СНТО. - Волгоград, 2014. - C. 84.