Зменшення величини гідравлічного опору жалюзійно-вихрового пиловловлювача

ЗМЕНШЕННЯ ВЕЛИЧИНИ ГІДРАВЛІЧНОГО ОПОРУ ЖАЛЮЗІЙНО-ВИХРОВОГО ПИЛОВЛОВЛЮВАЧА

В.Б. Каспрук канд.техн.наук;

М.І. Плескун

Тернопільський державний технічний університет ім. Івана Пулюя

Сучасні конструкції пиловловлювального обладнання здебільшого поєднують в собі декілька способів очистки газів від завислих в них твердих або рідких частинок. Це пояснюється необхідністю на практиці підтримувати високу ступінь очистки газу і низький гідравлічний опір пилоочисного обладнання, а також тим, що не завжди можна досягнути бажаного результату в одному пилоочисному апараті. До такого пилоочисного обладнання відноситься і жалюзійно-вихровий пиловловлювач.

Вихрові пиловловлювачі займають особливе місце в пиловловлювальній техніці. Вони відрізняються від високоефективних циклонів меншим гідравлічним опором. Так, в роботі [1] дано опис вихрового пиловловлювача, в якому по осі апарата на межі розділення первинного і вторинного потоків встановлено завихрювач у вигляді жалюзійної решітки, він запобігає рикошету частинок від внутрішніх стінок циліндричного корпуса до його центра, при цьому покращує завихрення вторинного потоку і підсилює завихрення внутрішнього (первинного) потоку. Пластини цього завихрювача утворюють канали, які звужуються в напрямку завихрення потоків, що, в свою чергу, забезпечує розділення зустрічних потоків газу і зменшення аеродинамічного опору.

В роботі [2] наведено опис вихрового пиловловлювача, в якому також по осі апарата встановлено циліндричну вставку, яка має лопаті. Ця вставка виконана у вигляді двох секцій, причому лопаті нижньої секції встановлені під додатнім кутом атаки до тангенціальної складової вектора швидкості вторинного зовнішнього потоку, і це сприятиме збільшенню окружної швидкості внутрішнього потоку в нижній частині апарата, а лопаті верхньої секції встановлені під від'ємним кутом атаки до тангенціальної складової вектора швидкості вторинного потоку, що сприятиме ефекту ежекції твердих частинок з периферійного поля внутрішнього потоку в зовнішній.

Автор роботи [3] розглядає пиловловлювальний апарат із зустрічними закрученими потоками, в якому визначення безпосередньої втрати тиску в апараті є неможливим в зв'язку з подачею повітря по двох каналах. Втрати тиску визначаються окремо по каналах , (втрати тиску у першому і другому каналах), а потім знаходять еквівалентну втрату тиску в пиловловлювачі .

Виражаючи через коефіцієнт опору апарата , отримана залежність

,

де , , середні швидкості по першому , другому каналах і вихідному патрубку, м/с; , , витрата повітря по каналах і вихідному патрубку, м3/с; , коефіцієнти опору першого і другого каналів.

Ефективну втрату тиску визначають як відношення до витрати загальної кількості газу через аппарат:

При подачі запиленого повітря через два канали

,

де кратність витрати повітря,

.

В енергетичному відношенні оптимальним є режим роботи, при якому запилене повітря подається через два канали.

З огляду вищенаведених конструкцій апаратів видно, що встановлення додаткових методів для очистки запиленого повітря в вихрових пиловловлювачах оправдане як для зменшення гідравлічного опору, так і підвищення ефективності очистки, а визначення коефіцієнта опору за даною методикою дозволить встановити певну кратність k витрати повітря через апарат з жалюзійною решіткою, яка обертається і дозволить отримати більш повну картину аеродинамічної обстановки в ньому.

Аппарат, який досліджувався, обладнаний жалюзійною решіткою, яка обертається навколо своєї осі під дією первинного і вторинного повітряних закручених потоків.

У ході проведених експериментальних досліджень на стенді із визначення гідравлічного опору вихрового пиловловлювача з жалюзійною решіткою отримані результати дозволили встановити залежність гідравлічного опору пиловловлювача від: 1) величини швидкості повітряного потоку на вході в пиловловлювач, або ж від загальної витрати в пиловловлювачі; 2) співвідношення величин первинного і вторинного потоків; 3) конструкції завихрювачів первинного і вторинного потоків; 4) конструкції жалюзійної решітки. До особливостей конструкції слід віднести, в першу чергу, можливість вільного обертання жалюзійної решітки під дією потоків повітря, що проходять через апарат. А отже, необхідно вивчити вплив швидкості обертання решітки на величину гідравлічного опору, який створюється в результаті цього процесу. Важливим фактором для ефективної роботи пиловловлювача, який досліджується, є рівномірність відсмоктування повітря по висоті решітки. Цей параметр також замірявся за перепадами тисків всередині решітки по її висоті і у вхідному патрубку. За перепадом тисків визначався і вплив кількості лопатей завихрювачів на величину гідравлічного опору, що також вивчено при проведенні даного експерименту. В ході експерименту була проведена заміна лопатевого завихрювача вторинного запиленого потоку на тангенціальний ввід, це дозволило зменшити гідравлічний опір як на вторинній лінії подачі, так і всієї пилоочисної установки в цілому. Вхідна швидкість потоку змінювалась в межах від 5,0 до 14,0 м/с. Це відповідало зміні загальної витрати повітря в апараті в межах від 0,025м3/с (90 м3/год) до 0,07м3/с (250м3/год). Заміри проводились при п'яти режимах роботи пиловловлювача (витрата повітря), що відповідають витратам 0,025м3/с (90 м3/год), 0,036 м3/с (130м3/год), 0,047 м3/с (170м3/год), 0,058 м3/с (210 м3/год), 0,07 м3/с (250 м3/год). Середні значення швидкостей при цих витратах становили відповідно 4,0 м/с; 5,7 м/с; 6,9 м/с; 9,0 м/с ; 11,4 м/с.

В результаті проведених експериментів визначено значення коефіцієнта опору апарата, який досліджувався за вищенаведеною методикою і встановлено кратність витрати повітряних потоків через апарат.

В таблиці 1 наведені значення коефіцієнтів опору. Для порівняння тут же наведені такі самі показники і для апарата без жалюзійної решітки.

Коефіцієнт гідравлічного опору визначається з рівняння

,

де гідравлічний опір апарата, Па; густина повітря, кг/м3; швидкість, віднесена до поперечного перерізу апарата, м/с.

Одним з основних елементів конструкції жалюзійно-вихрового пиловловлювача є жалюзійна решітка. Щоб вивчити роботу цього важливого елемента конструкції пиловловлювача і його вплив на роботу даного апарата в цілому, були виготовлені три жалюзійні решітки, які відрізняються одна від одної коефіцієнтом живого перерізу

.

Таблиця 1 - Значення коефіцієнтів опору досліджуваних апаратів

Важливим фактором, який впливає на ефективну роботу вихрових пиловловлювачів, є співвідношення між первинним і вторинним потоками повітря, що проходить через апарат. При дослідженнях апарата цьому питанню була приділена значна увага і випробовування проводились при п'яти значеннях цього співвідношення (0,11; 0,43; 1,0; 1,6; 2,3). Це дозволило встановити оптимальне співвідношення між потоками повітря, що зображено на рисунку 1.

В матеріалах наводиться експериментальне обґрунтування доцільності використання жалюзійної решітки, що обертається навколо своєї осі. Встановлено залежність гідравлічного опору від величини швидкості повітряного потоку, співвідношення величин первинного і вторинного потоків, конструкції завихрювачів. Визначено значення коефіцієнта опору апарата. Встановлено оптимальне співвідношення між потоками повітря.

Рисунок 1 - Залежність гідравлічного опору жалюзійно-вихрового пиловловлювача від співвідношення первинного і вторинного потоків

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

А.с. СССР № 1813577; Бюлл. изобр. - 1993, № 17.

Пат. Российской Федерации № 2056178. Вихревой пылеуловитель / Д.Г.Закиров, А.А.Рыбин, В.М.Волошин / Бюлл. изобр. - 1996. - № 8.

Сажин Б.С. Основы техники сушки. - М.: Химия, 1984. - С.309.