Визначення оптимальних конструктивних розмірів відцентрово-інерційних пиловловлювачів

ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНИХ КОНСТРУКТИВНИХ РОЗМІРІВ ВІДЦЕНТРОВО-ІНЕРЦІЙНИХ ПИЛОВЛОВЛЮВАЧІВ

В.А.Батлук*, д-р. техн. наук, В.К.Батлук*, Ю.Є.Шелюх**

*Національний університет „Львівська політехніка”,

**Львівський інститут пожежної безпеки

Постановка проблеми у загальному вигляді

При різних видах технологічних процесів у виробництві (розмелення, стирання, дроблення, просіювання, сушіння тощо) виділяється пил. Це викликає втрату цінних продуктів, що забруднюють атмосферу, пил негативно впливає на санітарно-гігієнічний стан і призводить до виникнення вибухонебезпечних пилових сумішей.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Сьогодні необхідно, в першу чергу, довести кількість пилу, що утворюється при обробці і переробці до норм гранично-допустимих концентрацій (ГДК). Для цього використовується цілий ряд апаратів “сухого” знепилення: гравітаційні камери, жалюзійні, інерційні пиловловлювачі, циклони тощо. З цього ряду апаратів аналогічного призначення розглянемо найбільш поширені, а саме - вихрові апарати.

Основною відмінністю вихрових пиловловлювачів від циклонів є допоміжний газовий потік, що закручується. На рис.1 показано два основних різновиди вихрових пиловловлювачів. У вихровому апараті соплового типу (рис. 1а) запилений газовий потік закручується лопатковим завихрювачем і рухається вверх; при цьому він попадає під дію потоків вторинного газу, що витікають з тангенційно розміщених сопел 3. Під дією відцентрових сил зважені в потоці частинки відкидаються до периферії, а звідти - у спіральний потік вторинного газу, який направляє їх вниз у кільцевий міжтрубний простір. Вторинний газ під час спірального обтікання потоку газу, що очищається, поступово надходить в даний простір. Кільцевий простір навколо вхідного патрубка оснащено підпірною шайбою 6, яка забезпечує безповоротне спускання пилу в бункер 7.

Найкращі результати за ефективністю вловлення досягаються при встановленні сопел, що розпилюють вторинний газ не менше, ніж в чотирьох точках і під кутом 30. Оптимальним рекомендується встановлення лопаток завихрювача під кутом 30-40, при відношенні діаметра завихрювача до діаметра апарата 0,8-0,9.

Вихровий пиловловлювач лопаткового типу (рис. 1б) характеризується тим, що вторинний газ відбивається з периферії очищеного газу і направляється кільцевим направляючим апаратом з нахиленими лопатками 8.

Рисунок 1 - Конструкції вихрових пиловловлювачів:

а - соплового типу; б - лопаткового типу

Мета

Метою нашої роботи є задача вдосконалення конструкції вихрових пиловловлювачів для підвищення ефективності вловлення дрібнодисперсного пилу і зниження гідравлічного опору апарата. З цією метою нами запропоновано цілий ряд конструкцій вихрових пиловловлювачів, наприклад [2,3], за допомогою яких вдалося значно підвищити ефективність пиловловлення.

Виклад основного матеріалу дослідження

Пиловловлювач працює таким чином: пилоповітряна суміш, увійшовши в апарат тангенційно через патрубок 2, продовжує свій рух зверху вниз до пиловипускного патрубка 3, не змінюючи напрямку свого руху, як наприклад, у циклоні, під час входу очищеного повітря у вихлопний патрубок 3, що дозволяє зменшити гідравлічний опір апарата. У запропонованій конструкції пилоповітряна суміш змінює напрямок свого руху для проходження крізь жалюзі 8 жалюзійного відокремлювача 4 і кут цього повороту більший 90^о, але менший 180^о.

Застосування жалюзійного відокремлювача призводить до створення в одному пиловловлювачі вторинного ступеня очистки повітря від пилу, вже очищеного від великодисперсних частинок пилогазового потоку при проходженні через щілини між жалюзі відокремлювача.

При цьому за рахунок інерції дрібнодисперсні частинки відстають від потоку газу і не встигають за ним, вдаряються в жалюзі і відкидаються до стінки корпуса або спадають вздовж жалюзі до пиловипускного патрубка 3, що значно підвищує ефективність роботи апарата.

Конструктивні особливості жалюзі відокремлювача запобігають вторинному винесенню пилу з бункера і вирівнюють тиск всередині апарата, що веде до зменшення гідравлічного опору апарата.

Рисунок 2 - Вихровий пиловловлювач: 1 - корпус; 2 - тангенційний вхідний патрубок; 3 - пиловипускний патрубок; 4 - жалюзійний відокремлювач; 5 - вихідний патрубок очищеного повітря; 6 - кришка корпуса ;7 - дно корпуса; 8 - жалюзі

З метою визначення оптимального співвідношення висоти Н патрубка виходу чистого повітря 5 та діаметра d пиловипускного патрубка 3 нами проведені дослідження на експериментальному стенді НУ “Львівська політехніка” запропонованого апарата, результати яких наведені в таблиці 1.

Результати дослідження легко пояснюються: при зменшенні співвідношення Н/d з 2 до 1 зменшується висота закритої частини патрубка 5, жалюзійний відокремлювач 4 наближається до пиловипускного патрубка 3, тобто здійснюється винесення вже виділеного в апараті пилу через жалюзі відокремлювача, що приводить до різкого зменшення ефективності.

При збільшенні цього співвідношення від 2 до 3,5 ефективність пиловловлення практично змінюється дуже мало і не має тенденції до зростання, тому співвідношення Н/d, яке дорівнює 2, є оптимальним.

Дуже важливе значення для поставленої мети має кут нахилу пиловипускного патрубка до горизонту. Результати визначення оптимального кута нахилу при швидкості повітря у вхідному патрубку 20 м/с для пилу розміром 50 мкм наведені в таблиці 2.

З табл.2 бачимо, що оптимальним є кут нахилу пиловипускного патрубка 45.

Таблиця 1 - Визначення розмірів пиловипускного патрубка (Н - висота патрубка виходу чистого повітря 5 в корпусі апарата, м; d - діаметр пиловипускного патрубка 3, м)