Планирование эксперимента по улавливанию летучей золы ТЭС в электроциклоне

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Планирование эксперимента по улавливанию летучей золы ТЭС в электроциклоне

Н.В. Инюшкин, И.П. Щелчков, А.И. Аитова, Е.А. Шевченко, М.Г. Маньков, С.А. Перфилов, Н.А. Токарева

Для пылеулавливания на промышленных предприятиях используют различные виды оборудования, отличающегося как по конструкции, так и по механизму действия.

Электроциклон - комбинированный пылеуловитель, сочетающий центробежный и электростатический эффект для улавливания аэрозолей.

Степень очистки газов в электроциклоне зависит от многих факторов, таких как рабочее напряжение, скорость газового потока в активной зоне, концентрация аэрозоля на входе в аппарат, длина активной зоны, диаметр частиц, удельное электрическое сопротивление частиц и др. [1, 2].

Чтобы оценить влияние на степень очистки электроциклона концентрации и скорости аэрозоля на входе в аппарат при минимальном количестве необходимых опытов с сохранением статистической достоверности результатов проведено планирование эксперимента [3, 4].

Для получения уравнения регрессии в виде полинома первого порядка, построен центральный композиционный рототабельный план, включающий 2 фактора: Х₁ - скорость газового потока во входной трубе, Х₂ - концентрация аэрозоля на входе в аппарат.Общий вид [5] уравнения регрессии для двух независимых факторов:

(1)

где з - степень очистки газов,

b₀ - свободный член,

b_i - коэффициенты линейных членов.

Для вычисления коэффициентов уравнения регрессии построим матрицу планирования, взяв за основу центральный композиционный рототабельный план, включающий «звездные» точки. Общее количество экспериментов вычисляется по формуле:

 (2)

Для двухфакторного эксперимента число опытов в центре плана n₀ равно 5, а величина «звездного» плеча составляет 1,414 [5]. Необходимое число экспериментов для заданных условий равно 13.Значения каждого фактора в плане кодируются значениями: «-1» - минимальное, «0» - среднее, «+1» - максимальное, кроме того, в план вводятся по 2 «звездные» точки на каждый фактор с кодировкой «-1,414» и «+1,414». Матрица эксперимента с кодированными значениями факторов приведена в таблице:

Таблица 1

Матрица планирования эксперимента

Установим основной уровень Z_0,i и интервалы варьирования ДZ_i для каждого фактора. Основной уровень Z_0,1 для фактора Х₁ (скорость газового потока во входной трубе) примем равным 21 м/с, ДZ₁ = 4,5, Z_0,2 для фактора Х₂ (концентрация аэрозоля на входе в аппарат) примем равным 16,5 г/м³, ДZ₂ = 10.Рандомизация последовательности проведения опытов с помощью ЭВМ дала следующий порядок: 13, 4, 10, 8, 3, 9, 1, 2, 6, 12, 5, 11, 7.

Эксперименты были проведены на стенде, подробно описанном в работах [6, 7]. Показана высокая эффективность электроциклона (до 99,9%) при очистке улавливании перкарбоната натрия, золы ТЭС и других материалов [8, 9, 10]. Схема электроцклона дана на рис. 1. Обозначения: 1 - царги корпуса, 2 - улитка, 3 - центральный осадительный электрод, 4 - коронирующий электрод, 5 - выхлопная труба, 6 - бункер, 7 - изолятор.

Рис. 1. Электроциклон

По результатам эксперимента с золой Красногорской ТЭЦ (d₅₀ = 35мкм) методом наименьших квадратов получено уравнение регрессии:

(3)

Визуализация данных в виде поверхности отклика функции может наглядно отразить характер зависимости. Рис. 2 показывает зависимость степени очистки от двух факторов - скорости и концентрации на входе. Точки - опытные данные, плоскость - рассчитанные результаты. Из рис. 2 и в соотвествии с уравнением (1) видно, что скорость оказывает гораздо более сильное влияние, чем концентрация аэрозоля на входе.

Рис. 2. - Поверхность отклика

электроциклон пылеуловитель промышленный аэрозоль

Список литературы:

1. Петров В.А., Инюшкин Н.В., Ермаков С.А. Об осаждении частиц пыли в электроциклоне [Текст] // Вестник ТГТУ, 2010.- №1,т. 16 -С.44-53.

2. LimK. S., KimH. S., Lee K. W. Comparative performances of conventional cyclones and a double cyclone with and without an electric field [Текст] // Journal of Aerosol Sciences, 2004. - №35.-С. 103-116.

3. Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента [Текст]:- Минск: БГУ, 1982. - 302 с.

4. Блохин В.Г., Глудкин О.П., Гуров А.И., Ханин М.А. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов [Текст]: - Москва: Радио и связь, 1997.- 232 с.

5. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии [Текст]: - Москва: Химия, 1985. - 448 с.

6. Инюшкин, Н.В., Ермаков, С.А., Титов, А.Г., Гильванова, З.Р., Новиков, К.Л., Парамонов, Д.А. Исследование процесса улавливания летучей золы в экспериментальной модели электроциклона [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2011, №4

7. Титов А.Г., Инюшкин Н.В., Коробкова И.В., Парамонов Д.А., Гильванова З.Р., Ермаков С.А., Седунов К.В., Щелчков И.П. Снижение вторичного уноса в электроциклоне [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №4

8. Инюшкин Н.В., Югай Ф.С., Гильванова З.Р., Титов А.Г., Ермаков С.А. Исследование осаждения кристаллов перкарбоната натрия в электроциклоне [Текст] // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология, 2012.- №10, т. 55. -С.104-107.

9. Инюшкин Н.В., Ермаков С.А., Гильванова Зал.Р., Титов А.Г., Коробкова И.В., Парамонов Д. А., Седунов К.В., Гильванова Зл.Р. Новая конструкция осадительных электродов электроциклона для снижения вторичного уноса [Текст]: Сборник докладов VIII-й Международной научной конференции «Актуальные вопросы современной техники и технологии». - Липецк, 2012. - С.44-46.

10. Tsai R., Mills A.F. A model of particle re-entrainment in electrostatic precipitators [Текст] // Journal of Aerosol Science, 1995. - №2.- С. 227-239.

Размещено на Allbest.ru