Основи створення високоефективного пиловловлюючого обладнання для будівельної індустрії

Таким чином, у результаті проведених узагальнень і науково обгрунтованих розробок в галузі пилоочистки, створений банк даних для автоматичного вибору системи пилоочистки, виходячи з фізико-хімічних, морфометричних, дисперсних якостей пилу і технологічних режимів виробництва, що дозволяє визначити галузь раціонального використовування кожного з типів апаратів.

У п'ятому розділі приводиться техніко-економічне обгрунтування впровадження у виробництво окремих видів пиловловлювачів з жалюзійним відокремлювачем. Як приклад розглянута економічна ефективність від впровадження пиловлювача нашої конструкції на Стрийському ЖБК для вловлення пилу утвореного при виробництві цементу в установці виробничою потужністю 50 т цементу за добу, яка показує, що використання розробленого пиловлювача зменшує збитки у 3,36 рази. Чистий економічний ефект у даному випадку визначається, як вартість додаткового прибутку (в даному випадку цементу, вловленого з пилоповітряної суміші), завдяки підвищенню ефективності пиловловлення з 93,6 до 98,1%.

Використання дрібнодисперсних продуктів пиловловлення дозволяє: поліпшувати структуру композиційних матеріалів, регулюючи їх щільність, міцність, фізико-механічні і інші властивості, обмежувати і регулювати температурні і усадочні деформації (матеріали з поліпшеною мікроструктурою є більш довговічними, атмосферо- морозо- і корозійностійкими); знижувати додаткові енерговитрати на виробництво наповнювачів і їх сепарацію шляхом спеціального подрібнення природної сировини до створеного необхідного ступеня дисперсності на подрібнюючих вузлах і установках; знижувати собівартість виготовлення будівельних матеріалів і виробів за рахунок виключення витрат на додаткові технологічні доробки, пов'язані з виробництвом наповнювачів і утилізацією техногенних відходів промислових підприємств і підприємств енергетичної промисловості.

Дисертація містить доповнення, що включають результати експериментальних досліджень розроблених груп апаратів, аналізи дисперсного складу пилу, визначення гідравлічного опору апаратів, розрахунки основних геометричних розмірів установок. Приведені акти випробувань і впровадження результатів досліджень на підприємствах промисловості будівельних матеріалів і будівельної індустрії України, а також в інших галузях промисловості.

ВИСНОВКИ

Створені наукові основи проектування пиловловлювачів для аерозольних частинок будівельних сумішей, що базуються на вивченні закономірностей і обгрунтуванні математичних моделей робочого процесу руху пилоповітряної суміші в потоках, які мають місце в елементах конструкцій апаратів (прямолінійний, криволінійний потоки, потоки у вихоростоці тощо).

Створені основи теорії розділення гетерогенних систем у пиловловлювальних установках шляхом руйнування вихорів і розроблені математичні моделі цих процесів, які дозволяють визначити розміри вихорів, а на їх основі - конструкцію жалюзійного відокремлювача і його положення в апараті.

Вперше сформульовані і науково обгрунтовані методи розрахунку пиловловлювачів на основі визначення сил опору. Виявлені потенційні можливості підвищення ефективності пиловловлення за рахунок встановлення закономірностей руху частинок, взаємодії з робочим органом апарата і регулювання сили опору в них.

Створена математична модель системи “пиловловлювач-пилоповітряна суміш”, яка дозволила встановити аналітичну залежність для оцінки опору пилоповітряної суміши на всіх ділянках їх руху.

Розроблено математичні моделі процесу сепарації аерозолів у механічних, акустичних і магнітних полях в апаратах з жалюзійним відокремлювачем, по яких визначено ефективність роботи конкретного типу установки шляхом дослідження аеродинамічної структури повітряного потоку і математичної побудови траєкторій руху в них аерозольних частинок, а також створено інженерні методики розрахунку і конструювання високоефективних пиловловлювачів.

Запропоновані, досліджені і впроваджені нові типи жалюзійних відокремлювачів, які дозволяють провести в апараті одночасно двоступеневе очищення повітря від пилу, що значно збільшує ефективність пиловловлення, спрощує системи пилоочищення, значно зменшує кількість апаратів.

Розроблений і науково обгрунтований метод пилоочищення у відцентрово-інерційних пиловловлювачах з жалюзійним відокремлювачем з накладанням акустичного, магнітного або акустично-магнітного поля, дозволив об'єднати процеси коагуляції і вловлювання аерозолів в одному апараті, значно підвищити ефективність його роботи, зменшити втрати тиску і забезпечити вловлення аерозолів з медіанним діаметром меншим за 5·10^-6 м. Це досягається за рахунок того, що процес очищення повітря від пилу здійснюється в декілька ступенів: відцентрове очищення - при вході в апарат; інерційне - при проходженні через жалюзійний відокремлювач; акустичне або магнітне - при коагуляції аерозолів.

Теоретично і експериментально проаналізований вплив основних параметрів акустичного поля, пилу і технологічного процесу на кінетику акустичної коагуляції аерозолів. Доведено, що в “схрещених звукових полях” і в полі “стоячої” хвилі коагуляція аерозолів відбувається більш ефективно. Теоретичні залежності впливу основних параметрів аеродинамічного середовища і акустичного поля на процес збільшення аерозольних частинок узгоджуються з результатами експериментальних досліджень і дають можливість вибирати оптимальні умови для проведення процесу вловлення.

Використана методика порівняльних досліджень існуючих і новостворених установок пиловловлення на стандартному пилу і експериментальному стенді при ідентичних технологічних режимах роботи. Це дозволили для будь-якої кількості агрегатів пиловловлення створити банк даних для алгоритму математичного забезпечення для комп'ютерного вибору їх оптималь- ної схеми з максимальною ефективністю роботи, мінімальним гідравлічним опором і розмірами з врахуванням фізико-хімічних, морфометричних, дисперсних і інших характеристик пилу і технологічних режимів виробництва, а також визначити область раціонального використання розроблених типів вловлювачів для конкретних виробництв.

Теоретично і експериментально досліджена кінетика процесу коагуляції при одночасному накладанні акустичного і магнітного поля. Це дозволило збільшити ефективність роботи цих пиловловлювачів, використовуючи при цьому мінімально необхідні параметри поля.

Запропонована, теоретично підтверджена, класифікація установок для вловлення пилу: відцентрово-інерційних - по конструктивних ознаках, акустичних - по місцю розміщення випромінювача, що полегшує вибір типу апарата для кожного конкретного виробництва. Це дозволило систематизувати та розробити конструктивні схеми нових пиловловлювачів з багатоступеневою системою очистки.

На основі математичних моделей процесу для всіх груп апаратів побудовані статистичні моделі залежності ефективності пиловловлення від параметрів пилоповітряного потоку і режимів роботи установки, що дозволяють створити банк даних для вибору за допомогою ЕОМ для кожного конкретного виробництва схему пилоочищення.

Дослідно-теоретичний аналіз запропонованих апаратів, направлений на експериментальну перевірку і практичне впровадження основних результатів роботи підтвердив правильність теоретичних положень і запропонованих методів розв'язання проблеми. Впровадження рекомендацій і конструктивних рішень дозволило забезпечити необхідну ступінь пилоочищення в цілому ряді галузей промисловості. Ймовірність і обгрунтованість отриманих наукових і практичних результатів підтверджені експериментальним шляхом у лабораторних і виробничих умовах. Дослідження дозволили збільшити ефективність пилоочищення в середньому на 16-20%, зменшивши при цьому опір і габаритні розміри апаратів.

Розроблені і пройшли заводські випробування промислові установки пиловловлювачів на підприємствах виробництва будівельних матеріалів. Результати випробувань підтвердили основні висновки, отримані в роботі, технічні і економічні переваги використання запропонованих схем пилоочищення в умовах широкомасштабного виробництва.

З єдиних позицій для довільної кількості методів пилоочищення розроблені методики оцінки їх ефективності з урахуванням технологічних режимів систем, дисперсного морфометричного і фізико-хімічного складу пилу, впливу параметрів акустичного і магнітного полів.

Продукти пилоочищення, що вловляються апаратами і установками, є високоякісною вторинною сировиною, яка може бути повернена в технологічний ланцюг виробництва або використана, як наповнювач для композиційних матеріалів, таких як бетони, на основі неорганічних і органічних в'яжучих.. Введення цих наповнювачів до складу сумішей сприяє формуванню щільних і міцних структур, підвищує довговічність, атмосферо- морозо- і корозійну стійкість, знижує енергоємність і собівартість виготовлення композиційних матеріалів і виробів на їх основі, одночасно вирішуючи питання утилізації відходів, екології і охорони навколишнього середовища.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Батлук В. А. Акустичні пиловловлювачі. - Львів: Афіша. - 2000. - с. 208.

2. Батлук В. А. Математична модель процесу пиловловлювання в акустичному полі // Вісник ”Екотехнології та ресурсозбереження”. - 2000. - № 1. - С. 77- 80.

3. Батлук В. А., Азарський К. І. Матем. забезпечення вибору оптимального обладнання для очистки повітря від пилу за допомогою компю'терної техніки // Український журнал медичної техніки і технології. - 2000. - № 2. - С. 92 - 94 (Особиста участь здобувача заключається в створенні бази даних “Model.mdb”) .

4. Батлук В. А., Римар В.В. Дослідження вихрових пиловловлювачів // Вісник ”Екотехнології та ресурсозбереження”. - Київ. - 2000. - № 6. - С. 66- 67. (Особиста участь здобувача заключається в розробці і дослідженні вихрових пиловловлювачів).

5. Батлук В. А. Математические модели процессов разделения гетерогенных систем при пылеочистке // Міжнар. наук.-практ. конф. “Нові машини для виробництва будівельних матеріалів і конструкцій, сучасні будівельні технології”. - Полтава. - 2000. - С. 87-91.

6. Батлук В. А. Основные разработки высокоэффективного оборудования в промышленности стройматериалов // Міжнар. наук.-конф. “Интерстроймех - 2000”. - Харків. - 2000. - С. 101- 105.

7. Батлук В.А., Ємел'янова І.А. Техніко-економічне обгрунтування впровадження пиловловлювачів у виробництво будматеріалів // “Науковий вісник будівництва”. - Вип. 12. - Харків: ХДТУБА ХОТБ академії будівництва України. - 2001. - С. 32-37. (Особиста участь здобувача заключається в розрахунку техніко-економічного обгрунтування)

8. Батлук В.А., Азарський К.І. Моделювання, розробка і дослідження високоефективного пиловловлювача з жалюзійним відокремлювачем // “Науковий вісник будівництва”. - Вип. 13. - Харків: ХДТУБА ХОТБ академії будівництва України. - 2001. - С. 54-59. (Особиста участь здобувача заключається в розробці моделей і дослідженні пиловловлювачів)

9. Батлук В.А., Кулик О.П., Семенова С.В. Оздоровлення повітряного середовища в цехах складання РЕА // Вісник Львівського політехнічного інституту “Теорія і проектування напівпровідникових і радіоелектронних пристроїв”. - Львів: Вища школа. - 1991. - № 254. - С. 87 - 88. (Особиста участь здобувача заключається в створенні експериментального стенду і проведені досліджень).

10. Батлук В.А., Семенова С.В. Розрахунок оптимальних конструкцій електромагнітних систем пиловловлювачів // Вісник Львівського політехнічного інституту “Електроенергетичні і електромеханічні системи”.- Львів: Світ. - 1991. - № 253. - С. 5-6. (Особиста участь здобувача заключається в розробці математичної моделі процесу).

11. Батлук В.А., Мота Я.В. Шляхи зменшення запиленості при роботі шліфувальних і заточувальних верстатів // Вісник Львівського політехнічного інституту “Оптимізація виробничих процесів і технологічний контроль в машинобудуванні і приладобудуванні”. - Львів: Світ. - № 265. - 1992. - С. 3 - 4. (Особиста участь здобувача заключається в розробці і дослідженні пилоочисних установок).

Батлук В.А., Горбатенко А.В., Захара Е.С. Новий метод очищення повітря від аерозолю свинцю в процесі паяння // Вісник Львівського політехнічного інституту “Теорія і проектування напів-провідникових і радіоелектронних пристроїв”. - Львів: Світ. - 1992.- № 264. - С. 60-61. (Особиста участь здобувача заключається в створенні експериментального стенду і проведенні досліджень).

13. Батлук В.А., Мота Я.В., Штанько В.Ф. Відцентрово-інерційні пиловловлювачі для систем пневмотранспорту стружки і металевого пилу // Вісник Державного університету “Львівська політехніка” “Оптимізація виробничих процесів і технічний контроль у машинобудуванні і приладобудуванні”. - Львів: Світ.-1996.- № 303. - С. 10-11. (Особиста участь здобувача заключається в розробці конструкцій пиловловлювачів і їх дослідженні).

14. Батлук В.А. Очистка повітря від викидів котельних. // Экотехнологии и ресурсосбережение.- Київ.- 1997. - № 6. - С. 47-50.

15. Батлук В.А. Очистка повітря від пилу в деревообробних цехах // Экотехнологии и ресурсо- сбережение. - Київ. - 1998. - № 6. - С. 58-61.

16. Батлук В.А. Очистка повітря від пилу в цементній промисловості // Экотехнологии и ресурсосбережение. - Київ. - 1998. - №5. - С. 55-57.

17. Батлук В.А. Очистка повітря від пилу залізного суріка і глинопорошку. ?? Экотехнологии и ресурсосбережение. - Київ. - 1999. - №2. - С. 79-81.

18. Смердов А.А., Батлук В.А. Медико-технические аспекты очистки воздуха от пыли ??? Український журнал медичної техніки і технології. - 1999. - № 1. - С. 100-103. (Особиста участь здобувача заключається в розробці апаратів і їх дослідженні).

19. Батлук В. А., Близнюк В. Ф., Азарський К.І. Використання магнітного поля для осадження зважених частинок // До 100-річчя кафедри “Теплотехніка і ТЕС” (1898-1998). Вісник державного університету “Львівська політехніка” “Теплоенергетика. Інженерія довкілля. Автоматизація”. - Львів: Вища школа. - 1999.- С.91-95. (Особиста участь здобувача заключається в створенні математичної моделі магнітного пиловловлення, розробці пиловловлювача і його дослідженні).

20. Батлук В.А., Римар В.В., Занько Г.Р. Аналіз впливу основних параметрів акустичного поля на кінетику акустичної коагуляції аерозолів // Український журнал медичної техніки і технології. - Київ 1999.- № 2. - С. 26 -29. (Особиста участь здобувача заключається в постановці задачі, проведенні досліджень і аналізі результатів).

21. Батлук В.А. Застосування акустичної коагуляції аерозолей для зменшення запиленості приміщень // Український журнал медичної техніки і технології. - Київ.-1999.-№ 3.- С. 08 -111.

22. Батлук В. А. Вдосконалення установок для очищення повітря від пилу при виготовленні радіоелектронної апаратури //Вісник Державного університету “Львівська політехніка” “Радіоелектроніка та телекомунікації”. - 1999. - № 367. - С. 147-149.

23. Батлук В. А., Яцюк Р. А., Чайковська Г. М., Римар В. В. Очистка димових газів від золи // Науковий вісник Львівської державної академії ветеринарної медицини ім. С. З. Гжицького. -- Львів. - 2000. - Т. 2, № 2. - Ч. 4. - С. 114-116. (Особиста участь здобувача заключається в розробці конструкцій, дослідженнях і впровадженні).

24. Батлук В. А., Римар В. В., Занько Г. Р. Аналіз впливу основних параметрів акустичного поля на кінетику акустичної коагуляції аерозолей // Український журнал медичної техніки і технології. - 1999. - № 1. - С. 26-29. (Особиста участь здобувача заключається в постановці задачі, проведені досліджень і аналізі результатів).

25. Батлук В. А., Азарський К. І. Екологія та техногенні відходи // Державний міжвідомчий науково-технічний збірник “Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ”. - Івано-Франківськ: Факел. - 2000. - Т. 5.- С. 105-108. (Особиста участь здобувача заключається в аналізі існуючих засобів очистки повітря від пилу в будівництві)

26. Батлук В.А., Кулик О.П., Мота Я.В. Дослідження пневматичних пилостружкоприймальників для фрезерних верстатів // Вісник Львівського політехнічного інституту "Оптимізація виробничих процесів у машинобудуванні і приладобудуванні ". - Львів: Вища школа. - 1990. - № 246. - С. 7-8. (Особиста участь здобувача заключається в розробці конструкції і проведенні досліджень).

27. Батлук В.А. Акустичний пиловловлювач // Вісник Львівського політехнічного інституту "Хімія, технологія речовин і їх застосування". - Львів: Вища школа. - 1990. - № 241. - С. 89 - 90.

28. Батлук В.А., Кулик О.П., Мота Я.В. Організація малопилячих заточних і шліфувальних дільниць заводів // Вісник Львівського політехнічного інституту “Оптимізація виробничих процесів в машино і приладобудуванні”. - Львів: Світ. - 1991. - № 255. - С. 3-4. (Особиста участь здобувача заключається в розробці і дослідженні пиловловлювачів).

29. Батлук В.А. Коагуляція аерозолей // Вісник Львівського політехнічного інституту “Хімія, технологія речовин і їх застосування”. - Львів: Вища школа. - 1991.- № 250. - С. 87-88.

30. Батлук В.А., Коваленко С.Ю. Газоочистка при обробці шкла, кераміки, пластмас // Вісник Львівського політехнічного інституту “Хімія, технологія речовин і їх застосування”. - Львів: Світ. - 1992. - № 260. - С. 73-74. (Особиста участь здобувача заключається в конструюванні апаратів і їх досліджені).

31. Батлук В.А., Коваленко С.Ю., Горбатенко А.В. Шляхи оздоровлення виробничого середовища на дільницях виготовлення шихти// Вісник Державного університету “Львівська політехніка” “Хімія, технологія речовин і їх застосування". - Львів: Світ. - 1993.- № 270. - С. 88-89. (Особиста участь здобувача заключається в конструюванні апаратів і їх досліджені).

32. Батлук В.А. Нові методи очищення повітря від сірки // Вісник Державного університету “Львівська політехніка” “Хімія, технологія речовин і їх застосування”. - Львів: Світ. - 1995. - № 285. - С. 117-118.

33. Батлук В.А. Очищення повітря від пилу в цементній промисловості ?? Вісник Державного університету “Львівська політехніка” “Хімія, технологія речовин та їх застосування”.- Львів: Вища школа. - 1997. - № 333. - С. 233-236.

34. Батлук В.А., Мота Я.В., Штанько В.Ф. Дія акустичного поля на процес коагуляції аерозолей // Вісник Державного університету “Львівська політехніка” “Хімія, технологія речовин і їх застосування”. - Львів: Світ. - 1997. - № 316. - С. 171-172. (Особиста участь здобувача заключається в розробці акустичних пиловловлювачів і їх дослідженні).

35. Батлук В.А, Азарський К.І. Очищення повітря від пилу на ВО "Хлорвініл" ?? Вісник Державного університету “Львівська політехніка” “Хімія, технологія речовин та їх застосування”.- Львів: Вища школа. -1997. - № 333. - С. 236-239. (Особиста участь здобувача заключається в розробці акустичних пиловловлювачів і їх дослідженні).

36. Батлук В.А, Яцюк Р.А., Грималюк Б.Т., Джигирей В.С. Шляхи зниження запиленості атмосферного повітря викидами металообробних цехів ?? Вісник Державного університету “Львівська політехніка” “Хімія, технологія речовин та їх застосування”. - Львів: Вища школа. - 1997. - №333. - С. 239-242. (Особиста участь здобувача заключається в розробці апаратів і їх дослідженні).

37. Батлук В. А., Кулик А. П., Азарський К. І., Римар В. В. Вентиляційна установка для гальванічних ванн // Вісник Державного університету “Львівська політехніка” “Хімія, технологія речовин та їх застосування”. - 1999. - № 374. - С. 48-51. (Особиста участь здобувача заключається в розробці конструкцій вентиляційних установок і їх дослідженні).

38. Мельников А.В., Батлук В. А., Румянцев Ю.М. Очистка воздуха от пыли при использовании улавливания растворов для плоской офсетной печати // Вісник ”Екотехнології та ресурсозбереження”. - Київ. - 2001. - № 2. - С. 49- 52. (Особиста участь здобувача заключається в розробці і дослідженні пиловловлювачів).

39. Авторські свідоцтва: № 1777965, № 1816505, № 379289,. № 598623, № 1233913,.№ 1233914, № 1291189, № 1318296, № 1430074, № 1438830, № 14562, № 1524931, № 1527328, № 1520218, №1533735, № 1554949, № 1554984, № 1558438, № 1560328, №1606157, № 1607957, №1623722, № 1650203, № 1662632, № 1667937, № 1669567, № 1669568, № 1674974, №1699532, № 1707842, № 1724323, № 1724324, № 1727162, № 1727164, № 1745299, № 1761220, № 1764674, № 1764706, № 1813575, № 1773494, № 1816506, № 291189, №1813515,

40. Патенти України № 1816505, № 1813515, № 2014155, № 2022617, № 12721, №12722, № 12723, № 13206, № 13207, № 13208, № 13739, № 2072248,.№ 2058181,.№ 98010086, № 97126397, № 97126441,.№ 98010095 № 12850,.№ 18845, № 98010107/4407. № 98010087. № 98010086 /4395.

41. Патенти Росії: № 1826220, № 4427195, №. 1766527, №. 2022617, № 4848390.

АНОТАЦІЇ

Батлук В.А. Основи створення високоефективного пиловловлюючого обладнання для будівельної індустрії, рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.02 - “Машини для виробництва будівельних матеріалів і конструкцій, Харківський Державний технічний університет будівництва і архітектури. Харків 2001”.

Дисертація присвячена питанням забезпечення високоефективними апаратами очистки повітря від пилу різних галузей промисловості з метою доведення шкідливих викидів їх до санітарно-гігієнічних норм і повернення продуктів вловлення назад у виробництво.

В роботі обґрунтована математична модель робочого процесу руху частинок у різних зонах пиловловлювача, розроблені основи теорії розділення гетерогенних систем шляхом руйнування турбулентних вихорів, визначена математична модель системи “пиловловлювач-пилоповітряна суміш”, яка дозволила встановити аналітичні залежності для оцінки опору на всіх ділянках руху пилоповітряної суміші.

В роботі розвинуто нові напрямки створення апаратів пилоочистки, що базуються на використовування дії відцентрово-інерційних сил, акустичних, магнітних і магніто-акустичних полів. Розглянуті питання теоретичних і експериментальних досліджень принципово нових апаратів, приведена класифікація їх конструкцій, які захищені охоронними документами. Встановлено, що застосування запропонованих пиловловлювачів, дозволяє реалізувати єдиний підхід до підбору їх з врахуванням специфіки кожного конкретного виробництва, визначити область раціонального використання кожного типу апаратів, значно підвищити ефективність пиловловлення, систематизувати і розробити конструктивні схеми принципово нових пиловловлювачів з багатоступеневою системою очистки.

Ключові слова: циклон, відцентрово-інерційні апарати, жалюзійний відокремлювач, математичне моделювання, акустична і магнітна коагуляція, сепарація, ефективність пилоочистки будівельні матеріали, техногенні відходи.

Батлук В.А. Основы создания высокоэффективного пылеулавливающего оборудования для строительной индустрии, рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.02 “Машины для производства строительных материалов и конструкций, Харьковский Государственный технический университет строительства и архитектуры. Харьков 2001”.

Диссертация представляет собой, теоретическое обобщение результатов исследований автора и направлена на решение актуальной научной проблемы: обеспечение высокоэффективного улавливания полидисперсной пыли путем создания принципиально новых конструкций аппаратов для очистки воздуха от пыли, с целью уменьшения вредных выбросов и негативного влияния на здоровье человека, и последующего использования пылевидных частиц в различных отраслях промышленности, в том числе для производства строительных материалов и изделий.

Турбулентное двухфазное течение представляет собой сложную систему, поведение которой определяется взаимодействием многих факторов. Разработка теории турбулентного движения далека от своего завершения. Тем не менее, практические потребности, а также внутренняя логика развития науки вызвали к жизни многочисленные исследования различных вопросов гидромеханики и теплофизики турбулентных течений газовзвеси.

Вместе с тем многие важные аспекты проблемы изучены недостаточно, в ряде случаев экспериментальные данные отрывочны и противоречивы, а физические представления и модели неудовлетворительны. Однако исследования пылегазового потока в очистных аппаратах выдвигают задачи более детального описания явлений турбулентного переноса в двухфазной среде, что требует изучения не только осредненных, но и пульсационных характеристик потока.

Как и движение молей газа, пульсационное и диффузионное движения частиц имеют стохастический (случайный) характер и поэтому описываются статистически. Такой же характер носит и движение частиц под действием центробежных сил и сил тяжести в пылеочистных аппаратах, совершая вместе с несущими их пульсационными молями беспорядочные спуски и подъемы.

Физическая картина развитого турбулентного потока схематически выглядит как иерархия вихрей (возмущений) разного масштаба, в которой вихри данного масштаба возникают за счет потери устойчивости и распада более крупных вихрей, передающих им свою энергию. При этом энергия осредненного движения среды последовательно передается возмущениям все меньшего масштаба, что приводит, в конечном счете, к образованию наиболее мелких вихрей, кинетическая энергия которых за счет действия сил вязкости трансформируется в теплоту (так называемая каскадная схема Ричардсона).

В работе обоснована математическая модель рабочих процесов движения частичек в разных зонах пылеуловителей, разработаны основы теории разделения гетерогенных систем и выяснены закономерности движения частичек и разрушения турбулентных вихрей, определена математическая модель системы “пылеуловитель-пылевоздушная смесь”, на основании которой разработаны аналитические зависимости для оценки сопротивления пылевоздушной смеси на всех участках их движения. Все это дало возможность разработать инженерные методики рассчета и создания высокоэффективных пылеуловителей.

На основании разработанных научных основ, разработаны и систематизированы конструктивные схемы принципиально новых пылеуловителей с многоступенчатой системой очистки, новизна которых защищена авторскими свидетельствами и патентами.

Все аппараты пылеочистки классифицированы на восемь групп по конструктивным признакам. Проведенные сравнительные испытания этих аппаратов на экспериментальном стенде и пыли доказали их преимущества перед эталоном, и определили возможности их внедрения и подбора. Для улавливания частиц пыли менее 5·10^-6 м разработана математическая модель процесса коагуляции аэрозолей в акустических полях. Исследованы зависимости эффективности коагуляции от параметров звукового поля, пыли и технологических режимов работы установки, позволяющие выбрать их оптимальные величины. На основании этого созданы конструкции принципиально новых акустических пылеуловителей, “ноу-хау” которых защищено авторскими свидетельствами и патентами. Акустические аппараты классифицированы на семь групп в зависимости от месторасположения акустической сирены. Проведенные сравнительные испытания всех семи групп аппаратов на экспериментальном стенде выявили их высокую эффективность улавливания мелкодисперсной пыли (выше 99).

Разработана также математическая модель процесса коагуляции аэрозолей в магнитных полях, на основе которой предложены и разработаны конструкции аппаратов магнитной коагуляции аэрозолей. Экспериментальные исследования аппаратов этого типа подтвердили возможность высокоэффективного улавливания мелкодисперсной пыли.

Высокоэффективные аппараты для улавливания пыли с использованием комбинированных силовых полей имеют одно общее “ноу-хау” - наличие в корпусе аппарата второй ступени очистки в виде жалюзийного разделителя.

Предложенные автором аппараты нашли широкое применение в промышленности производства стройматериалов при изготовлении битумоперлита, керамической плитки, цемента, асфальтобетона, серы, глинопорошка, сурика, шихты, калимагнезии, хлорвинила, древесной и металлической стружки, и показали высокую эффективность при небольших энергозатратах.

Для всех типов аппаратов построены статистические модели, выражения зависимости эффективности пылеулавливания от параметров пылевоздушного потока и режимов работы установки, позволяющие разработать банк данных для алгоритма машинного выбора системы пылеулавливания для каждого конкретного производства.

Ключевые слова: циклон, центробежно-инерционные аппараты, жалюзийный отделитель, математическое моделирование, акустическая и магнитная коагуляция, сепарация, эффективность пылеочистки строительные материалы, техногенные отходы.

Batluk V.A. Bases of creation highly effective dust collection of the equipment for building industry, manuscript. The dissertation on competition of a scientific degree of the doctor of engineering science on a speciality 05.05.02 "Machines for manufacture of building materials and designs, Kharkov State technical university of construction and architecture. Kharkov 2001”.

Disertation for considers the question of air dust collecting in different production brands by the highli effective apparatus for the polution decreasing to the sanitary-hygienic norms.

The air-dust collecting apparatus production, based on the centrifugal forses the acoustical, magnetic and acoustical-magnetic fields actions is demonstrated in this work. The question of prinsiple new apparatus theorenical and experimental research, their constuction clasiffication, copyright protected is are shown here.

The proposed dust collector application make it possible to use the single approach to the question of their selection in accordance with manufacture specific's, defining the bield of the every apparatus rational use.

The efficience of dust colecting effectivity increasing methods is confirmed theoriticaly and practically. The main results of this work are used in highly effective dust collecting schemes for differentbrands of production.

Key words: cyclone, centrifugal metrial meanses, mathematical simulation, acoustic and magnetic coagulation, dust eliminatoin effectiveness, building materials, products, properties, technology.

Размещено на Allbest.ru