Исследования эффективности электроциклонов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таразский Государственный университет им. М.Х. Дулати

Исследования эффективности электроциклонов

УДК 66.963+577.4+622.777

Канд. техн. наук О.А. Сулейменов

Тараз

Аннотации

Предложена формула для определения эффективности в электроциклоне, которая учитывает воздействия центробежной и электростатической сил. Полученная зависимость позволяет определить оптимальные технологические параметры электроциклонов.

Электроциклонны? тиімділігін зерттеу

Техн.?ыл.канд. О.А.Сулейменов

Электроциклонды к?дімгі ??р?а? циклонмен салыстыру ар?ылы, электроциклонны? ед?уір арты?шылы?тары д?леденген.

Research of efficiency of an electric cyclone

Cand.tech.sci. О.А. Sulejmenov

The electric cyclone is compared by a dry cyclone. Efficiency of an electric cyclone exceeds (surpasses) efficiency of a cyclone.

Эффективность осаждения твердых дисперсных материалов на криволинейных участках на основе известной зависимости /1,2/ определяется как

(1)

где: - скорость осаждения частиц на поверхности

- протяженность участка осаждения

- диаметр входного патрубка

- скорость потока

При этом скорость установившегося движения частиц к корпусу циклона под воздействием центробежной силы определена по закону Стокса в безинерционном режиме, т.е.

(2)

где d_экв- эквивалентный диаметр осаждаемых частиц.

При этом

;

где a_экв- эквивалентный радиус осаждаемых частиц.

Значение a_экв определяется из известного соотношения

где a, b, c - соответственно длина, высота и ширина частицы

При учете силы тяжести частиц для определения эффективности осаждения пыли на изгибах труб с радиусом имеет место выражение, являющееся следствием, вытекающим из общих закономерностей, приведенных в /2/.

(3)

Однако, уравнение (3) не отражает действительный характер процесса осаждения на криволинейных участках в циклоне. Центробежные пылеуловители (циклон, электроциклон и другие) могут работать в любом положении в пространстве /3/, поэтому влияние силы тяжести в аппаратах такого типа не является решающим фактором. При определении эффективности циклонов предпочтение следует отдавать центробежной силе. Подставляя значения центробежной силы

F_ц=

где - радиус цилиндрической части корпуса циклона

- масса частицы

из формулы (1) получим выражение эффективности осаждения в циклоне при повороте потока по криволинейной траектории на 90⁰

(4)

где - число Стокса /2/ .

А при полном обороте потока в циклоне получим

При многовитковой траекторий потока внутри цилиндрической части циклона эффективность определяется из общего выражения

где n - количество витков.

Зависимость от числа Стокса подтверждает низкую эффективность циклонов при значениях , поскольку инерционные силы мелкодисперсных частиц не существенны. Для этих частиц, уносимых потоком из циклона, необходимы дополнительные механизмы улавливания.

Из формулы (1) можно получить выражение эффективности осаждения в циклоне используя параметр , которого принято называть подвижностью частицы. Тогда при повороте потока на 90⁰ получим

(5)

(6)

Полученная зависимость эффективности циклона подтверждается формулой, ранее полученной Мирзабекяном Г.З. при описании процесса скопления пыли на изгибах труб, имеющего сходные с циклоном механизмы улавливания частиц твердых дисперсных материалов /1/.Таким образом, эффективность в циклоне прямо пропорционально

а) скорости потока в патрубке циклона;

б) массе, площади поперечного сечения и плотности материала частицы;

в) количеству оборотов, совершаемых частицами в корпусе циклона (в конструктивном плане это равносильно удлинению цилиндрической части корпуса циклона).

А увеличение вязкости среды, в которой улавливаются твердые дисперсные материалы, а также диаметр поперечного сечения входного патрубка циклона приводят к снижению эффективности.

Экспериментальными исследованиями показано, что при улавливании фосфоритной муки класса +0-0,16 мм в циклоне хорошо проявляются инерционные свойства крупной фракции /4/. Однако свыше критической скорости наступает предел, за которым эффективность циклона снижается. Наиболее трудноулавливаемыми в циклонах являются мелкодисперсные фракции. Воздействием одних центробежных сил в обычных циклонах улавливать мелкодисперсную фракцию не удается. Поэтому разработка комбинированных циклонов, использующих другие физические методы воздействия на рассматриваемую фракцию, является весьма актуальной задачей. электроциклон центробежный дисперсный

К категории таких аппаратов относятся электростатические циклоны, сокращенно электроциклоны, объединяющие одновременное воздействие центробежных и кулоновских сил. Эффективность электроциклона определяется из выражения (7), которая состоит из двух составляющих: первой, обусловленной центробежной силой (8) и, второй, обусловленной электростатической силой (9)

(7)

(8)

(9)

Параметр при винтообразной траектории частиц внутри корпуса характеризует высоту цилиндрической части циклона . Зависимость от основных технологических и конструктивных параметров была уже проанализирована. Из (9) можно заключить, что значение прямо пропорционально напряженности электростатического поля Е, подвижности заряженных частиц и высоте цилиндрической части электроциклона. В отличие от значение имеет обратную зависимость от скорости потока (рисунок). Это объясняется тем, что при более высоких скоростях преобладающей силой является F_ц,,, а по мере снижения скорости потока на мелкодисперсных материалах преобладает влияние F_э.

Зависимость эффективности улавливания твердых дисперсных материалов в электроциклоне от скорости потока w при a_экв=10 мкм, Е=5х10⁵ В/м

эффективность, обусловленная, соответственно, центробежными и электростатическими составляющими сил.

Во всех рассматриваемых режимах суммарная сила, действующая на частицы в электроциклоне всегда больше, чем в обычных циклонах. Это обуславливает более высокую эффективность электроциклонов по сравнению с обычными циклонами.

Литература

1. Верещагин И.П., Левитов В.И., Мирзабекян Г.З., Пашин М.М. Основы электрогазодинамики дисперсных систем. М., Энергия, 1974, с. 480.

2. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. 2-е изд. М.,Стройиздат, 1981, с.296.

3. Справочник по пыле-золоулавливанию. Под общ. ред. А.А. Русанова.- М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 312.

4. Чулаков П.Ч. Теория и практика обеспыливания атмосферы карьеров. М. Недра, 1973, с. 178.

Размещено на Allbest.ru