5.2. Құрғақ механикалық шаң тұтқыштар

Әр түрлі тұтыну механизмдері қолданылатын құрғақ механикалық шаң тұтқыштарға жататындар: гравитациялық (шаң салқындататын камералар), инерциялық (инерциялық шаң тұтқыштар), орталық айналым (жалғыз, жалпы және батареялық циклон, динамикалық шаң тұтқыштар).

Шаң салқындатқыш камералар. Шаңды бастапқы рет тазалауда, шаң салқындатқыш камералары қарапайым шаң тұту қондырғысы болып табылады. Шаң салқындатқыш камераларының жұмыс істеу принципі, шаң бөлшектеріне әсер ететін ауырлық күшіне негізделген. Жақсы нәтиже алу үшін шаңды шаң салқындатқыш камерасында ұзақ уақыт ұстаған жөн. Сол себепті, бұл камераларда үлкен бөлшектерді де салқындатуға болады.

Сурет 5.4 - Көлденең шаң салқындатқыш камералары.

a―қарапайым, б―көп жолақты, в―кедергілерімен, г― шынжырлы завестерімен

Бұл қондырғыны тұрғызуға қажетті материалдар, кірпіш және жиналған бетондар, ағаш пен алмаз сирек пайдаланылады.

Салқындату камералары шаңды көлденең және тігінен салқындатуға қолданылады.

Сурет 5.5 - Тігінен шаң салқындату камерасы.

а―шаңды бұрмалау,б және в― с отводом пыли, 1―шаң жүру жолы, 2―көріну дискі, 3―өрттен қорғау қабығы, 4― көрсету конустары, 5―қисық плитасы.

Көлденең шаң салқындату камераларында белсенділіктерін арттыру үшін шыншырлы завестерді және өшіретін жақтауларды пайдаланады.

Бұл дегеніміз, гравитациялық әдіске инерциялық бөлшектердің тұнуының әсер етеді. Бұл әдістің белсенділігіне потоктардың дұрыс бөлінуі тікелей әсер етеді. Бұл мақсатқа жету үшін камера ішіне газ шашқыштарды орналастырады.

Тігінен салқындату камераларында газ ағымы жылдамдығынан жоғары жылдамдықпен салқындатылатын бөлшектер салқындатылады. Салқындату камерасының диаметрі түтін өтетін трубалар диаметрінен екі жарым есеге үлкен болатын, камера ішіндегі газдар жылдамдығы труба ішіндегі жылдамдығынан 6,25 есеге аз. Трубалар размерлері мен салқындату камераларының осылай байланысы арқасында, 1,5―2,0м/с жылдамдықпен 200―400 мкм бөлшектерді қатыруға болады.

Шаң салқындтқыш камералар есебі. Шаң тұтқыш камералардың ауданы шаң салқындатқыш камера ауданымен және камера түбіндегі шаңдардың ауданы. Есептеу кезінде келесілер ескерілу керек: концентрацияларды бөлу және камера ішіндегі дисперсті шаңдардың дұрыс бөлінуі, шаң бөлшектері сферикалық болуы қажет, бөлшектердің арасындағы қарсыласу күші стокс заңына бағынады, камера ішіндегі шаңдар жылдамдығы бірқалыпты, бөлшектер ағымына турбуленттің әсері жоқ.

Жанып жатқан газ ауырлық күшінің әсерінен, ламинарлы қозғалысы кезінде шаңдар камера түбіне жиналады. Камера ішіндегі газ жылдамдығы:

, (5.11)

мұндағы, - кеткен газ көлемі, м³/с, В― камера аумағы м, Н―камера биіктігі.

, (5.12)

мұндағы, L― камера ұзындығы,м.

(5.11) (5.12) бір біріне теңестіріп келесі формуланы аламыз.

, (5.13)

(5.13)жылдамдықты анықтайтын теңсіздігін (4.6) қойып шаңның ең кіші диаметрін табамыз, олар камера да толығымен салқындатылады.

, (5.14)

Шаң камерасына түсетін газдың кететін мөлшерін және салқындату көлемі белгілі болса, осы арқылы қандай көлемді бөлшектер салқындату камерасында қататынын анықтауға болады, ал енді керісінше бөлшектердің размерлері арқылы қанша газ мөлшері кететінін анықтауға болады.

(5.14) формуласы бойынша (4.6) номограммасы тұрғызылған, онда газ тұтқырлығы ауа тұтқырлығына тең екені көрсетілген. Егер, газ тұтқырлығы ауа тұтқырлығынан өзгеше болса, онда номограмма нәтижесі бойынша көбейту керек , мұндағы μ_r қөрсетілген температурадағы газдың тұтқырлығы, μ_n сол температурадағы ауаның тұтқырлығы.

Салқындату камераларын құрастыру кезінде онда болуы мүмкүн екінші реттік сүйретілуге мән беру қажет. Газ ағымының жылдамдығы 3м/с тан асып кетпеуі қажет, бірақ кейбір элементтер үшін, мысалы қара күйе үшін бұл жылдамдық өте жоғары болып саналады.

Кесте 5.3 - Салқындату камерасындағы газдардың ең жоғарғы жылдамдықтары үшін параметрлері

Шаң түрі	Бөлшектердің тығыздығы, кг/м3	Бөлшектердің орташа размерлері, мкм	Газдардың ең жоғарғы жылдамдықтары, м/с
Асбест	2200	261	5,0
Еру пешіндегі метал емес шаңдар	3020	117	5,6
Әктас	2780	71	6,4
Крахмал	1270	64	1,75
Қорғасын оксиді	8260	14,7	7,6
Ағаш қалдықтары	-	1400	6,6

Салқындату камераларының негізгі ерекшелігі, оның конструкциясының қарапайымдылығында, арзан тұруында, энергияны аз пайдалануында және қондырғының түрпілі шаңдарды да тұтуында. Салқындату камераларында мөлшері 40 мкм болатын шаң бөлшектерін белсенді тұта алады. Жоғарғы дисперсті 5 мкм мөлшерлі шаңдарды үлкен камераларда тұту деңгейі нөлге тең.

Қазіргі таңда контрукциясы жақсы дамыған шаң тұту камераларының өзі көп орын алады және автоматты жұмыс жасайтын апараттар қолданылмайды. Бірақ, кейбір өндіріс технологияларында шаң тұту камераларының жеңілдетілген түрлері қолданылады.

Бөлшектер диаметрі, газдардың ламинарлы ағымының отыруы кезінде

Сурет 5.6 - Салқындату камерасының есептік номограммасы

Сурет 5.7 - Салқындату камераларындағы бөлшектердің диаметрінің фракталды белсенділігі.

Инертті шаң тұтқыштар. Инертті шаң тұтқыштар камера ішіндегі газ ағымының бағытының тез өзгеруіне негізделген. Бөлшектер инерция бойымен алғашқы бойымен қозғалады және одан кейін шаңдар жиналатын бункерге жиналады, ал шаңнан тазартылған үлкен бөлшектері шаң тұтқыштан ұшып шығады. Кейбір осығае ұқсас шаң тұтқыштар 5.6 суретте көрсетілген.

Мұндай шаң тұтқыштардың ішіндегі газдардың жылдамдығы жуықтағанда 1м/с қа тең. 20-30 мкм ден көлемдері үлкен бөлшектер 60-90% тұтылады. Бұл тұтқыштар көптеген факторларға байланысты жұмыс істейді: шаң және оның басқа құрамдастарының дисперстілігі, ағымның жылдамдығы, апарат конструкциясы және тағы басқа факторлар. Гидравликалық кедергілері бұл қондырғылары 150-400 Па―ға тең. Инертті газ тұтқыштарды тазалаудың бастапқы сатысында қолданады.

Қазіргі инертті шаң тұтқыштар 5.9 суретте көрсетілген. Инертті шаң тұтқыштарға экранды шаң тұтқыштар жатады, ол 5.10 суретте көрсетілген. Оның негізгі бөлігі―U― бейнелі элемент, элемент профильдарының арасындағы тозаңды газдардың негізгі газдармен араласуы. Газдар ағымы бейнелі элементтен тебілуі мүмкүн, немесе сол элементтің сыртын айналып қозғалады. Мұндай соқтығыстар нәтижесінде, шаңдар газ ағымынан бөлініп шығып, апарат түбінде орналасқан шаң жиналғышқа жиналады.

Сурет 5.9 - Инертті шаң тұтқыштар

а ― жақтауы бар камера, б ― газ ағымын байсалды бұру камерасы, в ― айналдыру конусы бар камера, г ― тереңдетілген бункері бар камера.

Сурет 5.9 - Қазіргі инертті шаң тұтқыштар:

а ― схемасы, б ― қисық фракционды белсенділігі, I―сақиналы жалғастырғыш, II― шаң, III― қосымша ауа.

Сурет 5.10 - Экранды инерциялық шаң тұтқыштар.

Сурет 5.11 - Жалюздік апараттың жұмыс істеу схемасы.