Сурет 5.14 Циклонның жұмыс істеу схемасы

1-Шығару трубкасы, 2- трубка, 3- цилиндрлік бөлігі,

4- коникалық бөлігі, 5- шаң шинағыш.

Сурет 5.14 - Циклонның жұмыс істеу схемасы

1-Шығару трубкасы, 2- трубка, 3- цилиндрлік бөлігі,

4- коникалық бөлігі, 5- шаң шинағыш.

Шаңданған газ циклон ішіне тангенциалды орналасқан трубкамен 14-15 м/с жылдамдықпен түседі, соның арқасында айналу қозғалысына ие болады. Цилиндрлік ішінде екі үш рет айналғаннан кейін одан кейін коникалық апарат түбіне түседі, диаметрінің кішіреюінің арқасында айналу жылдамдығы үлкейеді. Центрге тартқыш күштің арқасында бөлшектер циклон ішінде таралады, соның арқасында бөлшектер газ ағымында жақсы таралады.

Циклонның цилиндрлік бөлігінде үш статикалық қысым болады, мұндай қысым басқа әр ағымда болады.

Ішке қарай ағатын негізгі ағымның құрамы центрге тартқыш күштің арқасында қалыптасады. Коникалық стенаның қақпағында қысымның төмендеуі байқалады.

Мұндай жолмен, циклонда аэродинамикалық үдерістер өтеді, осының арқасында апараттардың жұмыс істеу белсенділігі анықталады.

Берілген элементтердің геометриялық формасы және размерлері әр түрлі болуы мүмкін, одан басқа, басқалары қосымша элементтері болады, мысалы, улиткалар, разеткалар.

Циклондардың басқа апараттарға қарағандағы артықшылығы:

• Қозғалып тұратын бөлшектерінің жоқтығы;

• 500°С температураға дейін ешқандай өзгеріссіз жұмыс істеуі;

• Шаң құрғақ күйінде тұтылалы;

• Жоғарғы қысымдарда жұмыс істей алу қабілеті;

• Гидравликалық қысымы тұрақты;

• Құру және жөндеу жұмыстарын жүргізу жеңіл;

• Концентрацияны жоғарылату фракционды белсенділігінің төмендеуіне әсер етпейді;

Кемшіліктері:

• Белсенділігі жоғарғы циклондарда гидравликалық қарсыласуы өте жоғары;

• Мөлшерлері 5 мкм нан төмен шаңдарды тұту белсенділігі төмен;

Циклондарға газдардың түсу жолдары: спиральді, тангенциалды және винто жолымен, осевым. Соңғы шаң тұтқыш түрі тазалау белсенділігінің төмендігімен және гидравликалық қарсыласуы төмен болады. Аэродинамика көзімен қарағанда газды тазалаудың ең тиімді жолы спиральді әдіспен тазалау, ал практикада шаң тұту белсенділіктері барлық апараттарда бірдей болып саналады.

Өндірістік практикада циклондарды жоғарғы белсенді және жоғарғы өнімді деп бөледі. Бірінші типтегі апараттардың жұмыс істеу белсенділіктері жоғары болады, бірақ көп шығынды қажет етеді. Ал, екінші типтегі апараттардың гидравликалық қарсыласуы жоғары және жоғарғы өнімділікпен көрінеді, бірақ майда бөлшектерді тұту қабілеті төмен.

Сурет 5.15 - Газды шығаратын циклондардың негізгі конструкциясы

a―спиральді, б―тангенциалды, в― винтообразды, г― розеткалы (газдың қайтып келуі орындалады), д ― розеткалы (түзу циклонды).

Циклондар формасына байланысты цилиндрлік және коникалық болып бөлінеді. Апараттың коникалық бөлігі түзу конус сияқты жұмыс жасайды, кері конустан немесе екі конустан ― түзу және кері конустардан тұрады.

Сурет 5.16 - Әр түрлі формадағы циклонның коникалық формасы

а – түзу конус түріндегі коникалық бөлігі, б – кері конус түрдегі коникалық бөлігі, в – құраушы коникалық бөлігі.

Циклонның жұмысының барасын түсіну үшін бөлшектердің ең кіші диаметрін d білу маңызды. Осыған байланысты келесілерді білу маңызды:

1. Бөлшектер бір–біріне әсер етпейді;

2. Циклон стенасына жеткен бөлшектер қайтадан газ ағымына қосыла алмайды;

3. Бөлшектердің қозғалысына қарсыласу Стокс заңына бағынады;

4. Бөлшектердің тангенциалды жылдамдығы тұрақты және оның орнына байланысты емес;

Циклондағы бөлшектердің жұмысы кезінде үш нәрсе ескерілуі қажет:

1. Центрге тартқыш күш, бөлшектерді циклон жақтауларына түсіретін.

, (5.16)

мұндағы, m– бөлшектің салмағы, кг, v– бөлшектердің тангенциалды жылдамдығы, м/с, R– центрден бөлшекке дейінгі радиусы,м.

2. Бөлшектердің радиалды қозғалысының қарсыласу күші.

, (5.17)

мұндағы, бөлшек диаметрі, м; μ – газ тұтылуы, Па*с; v – радиалды жылдамдығы, м/с.

3. Ауырлық күші,

Бөлшектер радикалды бағытта қозғала алады, егер Р_ц >Р_R сақталса.

Күштерді теңестіреміз.

, (5.18)

Шар тәріздегі формадағы бөлшектер үшін:

, (5.19)

мұндағы, ρ_ч – бөлшек материалының тығыздығы.

Радиалды бағытта бөлшектердің қозғалысын, (5.19) және (5.18) формулаларды теңестіру арқылы табамыз.

, (5.20)

Қолданамыз

(5.21)

мұндағы, R₁ және R₂ – трубаның және цилиндр диаметрлері, м.

Ағымдағы бөлшектердің қозғалысы кезінде ең ұзаққа жететіні, циклонға енген кезде трубаға ең жақын орналасқан бөлшектер. Оның жолы R₁ ― R₂ тең. Бұл жолды жүріп өтуге кететін уақыт:

, (5.21)

(5.20), (5.21) және (5.22) формулаларын теңестіру арқылы:

(5.23)

Басқа жолмен, тұну жылдамдығын мына формуламен есептеуге болады:

, (5.23)

мұндағы, D – бөлшек қозғалысының жалпы жылдамдығы, D = 2D = R₁ + R₂; круг саны, циклондағы бөлшектер орындайды. (n'= 2+3).

Белгілі бір уақытта тұнатын бөлшектердің диаметрін (5.23) және (5.24) формулаларын теңестіру арқылы есептейміз.

, (5.25)

(5.25) формуласы арқылы алынған мәндер, эксперименттік жолмен есептелінген мәндерден ерекше болады. Бұл дегеніміз, циклонда өтетін үдеріске әсер ететін факторлар формулада ескерілмейді.

Диаметрі ең кіші бөлшектер циклон ішінде толығымен тұтылмайды. Сол уақытта бөлшектің бір бөлігі циклон ішінде тұнады. (5.25) формуласын қарап шығып, циклонды апараттағы шаң тұтылу процесінің белсенділігіне әсер ететін факторларды анықтауға болады.

Циклонның қарсыласуы жалпы мына формуламен анықталады:

, (5.26)

мұндағы, циклонның гидравликалық қарсыласу коэффициенті.

Өндірістің әр түрінде, ондағы өндіру шарттарына және тазалау тәртіптеріне байланыста әр түрлі циклондар пайдаланылады. Негізінен ең алғашқы циклондар өндірісте жүз жыл алдын пайда болған, олардың жұмысын жақсарту жалғасуда. Мәскеу қаласында циклондардың жиырмадан аса түрлері пайдаланылады. Циклондардың унификациясы үшін бірнеше апаратты салыстыра отырып эксперименттік жұмыстар жасалған.

Келесі циклондар көп қолданыс тапқан.

НИИОгаз циклон конструкциясы. Цилиндрлік циклондарға мыналар жатады: ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24 (сурет 5.17,кесте 5.6). Сипаттамасындағы ерекшеліктері: ұзын цилиндрлік бөлігінің болуы, қақпағының бұрышындағы қисығы, выходной трубка 11°, 15°, 24° ке тең.

ЦН-15, ЦН-24 циклондарының газдың шығу трубкаларының ауданы ЦН-11 циклонынан үлкенірек. Нәтижесінде, бірдей диаметр және гидравликалық қысымдары бірдей жағдайларда ЦН-15, ЦН-24 циклондарында ЦН-11 циклонына қарағанда өткізудің үлкен дәрежесіне ие болады, бірақ олардың белсенділіктері төмен болады. Сондықтан ЦН-24 циклонын диаметрі 20 мкм нан үлкен газ бөлшктерін тазалауға қолданған дұрыс. ЦН-15және ЦН-15У шаңдарды белсенді тұтуы және гидравликалық қарсыласуы жақсы үйлесімдік тапқаннан кейін, бұл циклондар кеңінен қолданылады.

Сурет 5.17. НИИОгаз цилиндрлік Cурет 5.18. НИИОгаз коникалық

циклонының конструкциясы циклонының конструкциясы

Кесте 5 - Цилиндрлік циклон мөлшерінің корпус диаметріне қатынасы мәндері

Циклон түрі	α	a	hт	Hч	Hч	hт	H
ЦН-11	11	0,48	1,56	2,06	2,00	0,3	3,38
ЦН-15	15	0,66	1,74	2,26	2,00	0,3	4,56
ЦН-15У	15	0,66	1,5	1,51	1,50	0,3	3
ЦН-24	24	1,11	2,11	2,21	1,75	0,4	31

Цилиндрлік циклонға қойылатын талаптыр: ЦН – НИИОгаз циклонының конструкциясы, 15° – шығару трубкасының көлденеңінен қатысты бұрышы, П – оң және сол улиткада газдың айналуы, сызықтан кейінгі сан – циклонның цилиндрлік бөлігінің ішінің диаметрі, мм, П – бункердің пирамидалық формасы. Мысалға: ЦН– 15П–600П.

ЦН циклондары ауаны құрғақ, жабыспайтын, желілі емес шаңдарды, және одан басқа полдағы және ағаш кесу кезінде пайда болатын шаңдарды тұтуға қолданылады.

Коникалық циклондарға мыналар жатады: СК–ЦН-22(СК–ЦН-34M), СДК – ЦН - 33, СК- ЦН- 34 (сурет 5.18, кесте 5.8). Олар, ұзындалған коникалық бөліктен және труба диаметрі цилиндрлік бөлігіне нашар әсер етуімен ерекшеленеді. Газды ұстау спиральді әдісімен жүреді. Бұл циклондар бірдей өнімділікпен бірнеше үлкен мөлшерге және жоғарғы гидравликалық қарсыласуға ие болады, бірақ үлкен белсенділікпен ерекшеленеді. Олар газды көмір шаңынан, күл, күйе, жабысатын шаңдардан тазалау кезінде кеңінен қолданылады. Ал, газдарды абразивті шаңдардан тазалауда СК – ЦН-33М циклоны қолданылады.

Конустық циклондарға қойылатын талаптар: СК – спиральді конустық, (СДК – спиральді–ұзын конустық), ЦН – НИИОгаз циклоны, 33(34) – шығатын түтігінің диаметрінің циклонның цилиндрлік бөлігінің диаметріне қатынасы (0,33, 0,34), БП – бункермен және жылытумен; Б – жылытусыз бункерімен, соңғы сан – циклонның цилиндрлік бөлігінің диаметрі, мм; П немесе Л – газдың шаңды ағымының оң және сол айналымдары.

Цилиндрлік циклондар жоғарғы өнімділікті апараттар қатарына жатады, ал коникалық – жоғарғы белсенділікті апараттарға жатады. Цилиндрлік циклонның диаметрі – 2000 мм аспауы керек, ал коникалық циклонның диаметрі – 3000 мм. НИИОгаз циклонының параметрлік қатары, теориялық және эксперименттік зерттеулер нәтижесінде ұйымдастырылған, қырық жылдан бері белгілі.

Сурет 5.19 - НИИОгаз циклонының фракционды белсенділігі

1 – ЦН -11; 2 – ЦН -15; 3 – ЦН – 15У; 4 – ЦН-24; 5,6 – СДК-ЦН-33; 7- СК- ЦН-34

НИИОгаз циклондарының фракциондық белсенділігі 5.19 суретте көрсетілген. Барлық жалғыз циклондар үшін бункерлер цилиндрлік формаға ауысады. Бункер диаметрлері МЕСТ 9617-67 көрсетілген талаптар бойынша алынады, D_бункер= 1,5D (цилиндрлік циклон үшін), D_бункер= (1,1 - 1,2)D, (конустық цилиндр үшін). Бункердің цилиндрлік бөлігінің ұзындығы 0,8D тең деп алынады, бункердің түбі 60° бұрышпен алынған.

ВЦНИИОТ циклонының конструкциясы. Бұл циклондар кеңейтілетін конустарымен ерекшеленеді. Мұндай циклондардың артықшылықтары бункер ішіндегі ауаны сормауында.

Бұл циклондарды негізінен қолданылады, егер циклон корпусы ішіндегі шаңдардың өршуі қаупі болған жағдайларда, жәй тұнатын шаңдарды тұту кезінде. Осы циклонның ерекшелігі шаңдарды корпус ішінен жинағыш бункерге транспиртировка жасай алуында. Шаңдалған газ ағымы бункерге айналмалы щель жолы арқылы өтеді, оның жоғарғы жағында екі сору конустары орналасқан. Шаңынан арылған газ ағымы конустың орталық жолы арқылы қайтадан циклон корпусына оралады. Бункер ішіндегі шаңды тазалаудың мұндай конструкциясы, шаң тұту апаратты шаңдардың жоғарғы абразивті құрамымен зерттеуге арналған.

Түтікше ішіндегі газдардың көрсетілген жылдамдығы 14-16 м/с тең. Циклонның жоғалту қысымы 1250 - 1650 Па ға тең.

Гипродревпров циклон конструкциясы. Ағаштардың шаңын тұтуға арналған апараттар. Екі модифицикалық түрге бөлінеді, Ц және УЦ -38.

524-сурет. Крейзель циклоны.

1-газ әкетуге арналған келте түтік;

2- келте кіріс түтігі; 3-циклон корпусы;

4-конус тесігі; 5-іші қуыс конус;

6-шаң әкететін келте түтік.

5.25-сурет.

Ц типті ЦКТИ циклоны

Сол жақ және оң жақ түрлерін жасайды және желдеткіштің соратын жағында да, қысым айдайтын жағында да орнатады. Тазалау коэффициенті 98-98,5 %-ды құрайды. Келте кіріс түтіктегі газ жылдамдығы 20м/с (Ц-16) және 12-16 м/с (УЦ-38) болады.

5.8-кесте - ВЦНИИОТ циклондарына арналған мөлшерлердің арақатынасы.

Атауы	Шамасы, мм
Цилиндр бөлігінің ішкі диаметрі, D.	1000 дейін
Цилиндр бөлігінің биіктігі, һ	2,0 D
Конус бөлігінің биіктігі,һ	3,0 D
Түтін шығаратын тұрбаның ішкі диаметрі, D3	0,5 D
Конустың төменгі бөлігінің диаметрі, D2	1,6 D
Ішкі конус диаметрі, D1	1,4 D
Ішкі конус тесігінің диаметрі, D4	0,1 D
Циклонның толық биіктігі, Н	5,2 D
Келте шығыс түтігінің ұзындығы, В	0,6 D

5.9-кесте - СИОт конструкциялы циклонның мөлшері, мм

Циклон №	А	А1	А2	А3	Б	Б1	Б2	Б3
1	703	368	264	135	675	345	255	355
2	1015	532	380	195	970	495	370	510
3	1242	651	465	240	1184	610	450	624
4	1428	748	535	275	1363	700	520	718
5	1593	835	597	310	1520	780	580	800
6	1698	890	635	330	1620	832	615	853
7	1943	966	690	355	1758	900	670	926

СИОТ конструкциялы циклондар. Бұл циклондардың келте кіріс және әкетуші түтіктерінің формасы үшбұрышты болады және цилиндр бөлігінің болмайтындығымен сипатталады (5.23-сурет. 5.9-кесте). Құрғақ талшықсыз немесе жабыспайтын шаңды тұтуға арналған. Тиімділігі жағынан ЦН-11, ЦН-15 типті циклондарға теңестіріледі, бірақ солармен өнімділігі мен гидравликалық кедергісі бірдей болғанымен бұларды орналастыру үшін 2-2,5 есе артық аудан қажет етіледі. ЦН-11 типті циклонмен салыстырғанда артықшылығы- бұлардың биіктігі (30%-ға) шағын келеді. Қалыпты жұмыс жасауы үшін шаң жинайтын бункер толық герметикалық (ауа өткізбейтіндей) болғаны талап етіледі. Өнімділігінің 0-15%-н ғана пайдаланып сорған кезде жүйенің тазалау тиімділігі 0-ге (нөлге) дейін дерлік төмендейді.

5.22-сурет. УЦ -38 типті Гидродревпром конструкциясының циклоны: 1,2-газ кіргізуге және шығаруға арналған келте түтіктер; 4-орталық түтік; 5-цилиндр; 6-тіреу; 7-конус.

5.23-сурет. СИОТ циклоны: 1-келте кіріс түтігі; 2-тарқатқыш; 3-газды шығаруға арналған келте түтік;4-қақпақ;5-конус;6-шаң әкетуші келте түтік.

Желдеткішды (желтдеткішті ) соратын желіге орнатқан кезде тазартылған газ (ауа) аппараттан винт қақпағы бар тарқатқыш арқылы шығады, ал қысым айдайтын желіге орнатқан кезде – қалпақты шахта арқылы немесе жазық қалқан түріндегі тарқатқыш арқылы шығады.

Крейзель циклоны. Мұның ерекшелігі-корпусының төменгі бөлігіне орнатылған іші қуыс конусы болады, конустың жоғарғы төбесінде тесігі бар (5.24-сурет). Циклон корпусы мен конус арасында ені 4,5 мм сақина түріндегі саңылау болады, бұл тұтылған шаңды бункерге түсіруге арналған. Бункер циклонның ажырамас бөлігі болып табылады. Бұл циклондардың ЦН-15, ЦН-24 типті циклондарға қарағанда тиімділігі де жеткілікті жоғары, өнімділігі де өте жоғары болып келеді.

Аппараттың оңтайлы жұмыс режиміне газдың шартты жылдамдығы-2,5-3,0 м/с болған кезде қол жетеді. Бұл кезде тиімділігі-80-85%. Негізінен әкті күйдіретін айналып тұратын пештердің технологиялық газдарын тазалау үшін, цемент өнеркәсібінде қолданады.

Ц типті ЦКТИ циклоны. Өнімділігі 2,5-тен бастап 20т/сағатына дейін болатын қазандардың түтін газдарын тазалау үшін қолданады. Бұлардың гидравликалық кедергісі, тиімділігі мен металл сыйымдылығы НИИОгаз ЦН-15 конструкциялы циклондардыкіндей болады. Газдарды иірім тәрізді шығарып әкететіндей етіп жасалады. Ц типті ЦКТИ конструкциялы циклонның жалпы түрі 5.25-суретте берілген, ал негізгі мөлшері 5.10-кестеде берілген.

5.10-кесте - Ц типті ЦКТИ конструкциялы циклондардың мөлшері

Циклон элементі.	Белгілемелері	Мөлшері, мм
Циклонның ішкі диаметрі	D	400-800
Келте кіріс түтігінің биіктігі	А	0,6D
Түтін тұрбасының биіктігі	Һт	2,0 D
Циклондағы келте кіріс түтігінің ені	b	0,2 D
Ернемек қасындағы келте түтік ені	b1	0,4 D
Цилиндр конусының биіктігі	Һk	2,0 D
Түтін тұрбасының сыртқы диаметрі	D	0,6 D
Түтін тұрбасының сыртқы бөлігінің биіктігі	Һн	0,5 D
Келте кіріс түтіктің ұзындығы	l	1,0 D
Шаң түсіріп тұратын тесіктің ішкі диаметрі.	d1	(0,3-0,4)D
Ернемек орнату биіктігі	Һерн	0,25 D
Циклонның жалпы биіктігі	Н	5,0 D
Бункер диаметрі	D6	1,5 D
Бункер биіктігі	Н6	2,4 D

Өнеркәсіптің ерекшеліктері ескеріліп, нақты салаларына арналып жасалған бірқатар басқа да циклондар бар, мысалы, ЦР және УЦ циклондары (керамика өнеркәсібінде), ЦВР (сря шаңын тұтатын) циклон.

Түтін тұрбасындағы газ ағынының үйіріліп әкетілуі азайған кезде циклондардың жалпы кедергісі де елеулі төмендейді. Бұған қол жеткізу үшін циклондардың түтін тұрбасына тарқатқыш, диффузор, иірім сияқты әртүрлі құрылғылар орнатады. (5.26-сурет). Бұл кезде кедергі 10-13%-ға дейін төмендеуі мүмкін.

Циклондарды таңдау және есептемесі. Циклондар есептемесін жасаған кезде энергия шығынын аз жұмсай отырып (гидравликалық кедергісі ең аз болғанда), қажетті тазалау тиімділігі қамтамасыз етілуі тиіс, яғни, тазалау тиімдігін де, қысым шығындарын да анықтау қажет.

Қазіргі заманғы түсінік бойынша, циклондағы шаң тұтудың фракциялық дәрежелері логрифмдік қалыпты бөлу заңына бағынады

(аппараттың фракциялық тиімділігінің қисығы ƞ_ф=ƒ(d_ч) координаттардың ықтималдық-логарифмдік жүйесінде тұрғызған кезде түзу сызық тәрізді болады). Егер шаңның дисперсиялық құрамы циклонға кіре берісте қалпы бөлу заңына бағынса, циклонның тиіділігі (5.5) өрнек бойынша есептелінеді, яғни, шаң тұту процесін ықтималдық тәсілмен есептеу әдісі пайдаланылады.

5.26-сурет - Гидравликалық кедергіні азайтуға арналған құрылғы.

а-конус тәрізді қалақты тарқатқышы бар; б-бұрама тәрізді тарқатқышы бар; в-сақиналы диффузоры бар; г-шығар тұста иірімі бар құрылғы

Циклондардың есептемесі үшін мынадай мәліметтер қажет, бұлар: жұмыс жағдайы кезінде шаңсыздануға жататын газдардың көлем шығысы, Q_г,м³/с; жұмыс температурасы кезіндегі газдың динамикалық тұтқырлығы μ,Па·с; жұмыс жағдайы кезіндегі газ тығыздығы ρ_г, кг/м³; dm медианалық диаметр берген ашңның дисперстік құрамы, мкм; және осы бөлшектерді бөлу функциясындағы орташа квадраттық ауытқу 1gσ_ч; газдардағы шаң концентрациясы с_нх, г/м³; шаң бөлшектерінің тығыздығы ρ_г, кг/м³.

Циклондар есептемесін жасау реті.

1) 5.11 және 5.12 кестелер бойынша берілген циклондар типтері бойынша аппараттағы газдың ν_оңт оңтайлы жылдамдығын және шаңтұтқыштың фракциялық тиімділігі мәнін бөлу дисперсиясын 1gσ_ƞ анықтайды.

Ескерту: кестеде берілген d₅₀^т мәні (аппаратта 50%-ға тұтылатын бөлшек диаметрі) циклондардың мына жұмыс жағдайына сәйкеседі: циклондағы орташа газ жылдамдығы ν_т=3,5 м/с; циклон диаметрі D_т=0,6 м; бөлшектер тығыздығы ρ_чт =1930кг/м³; газдың динамикалық тұтқырлығы μ_т=22,2·10^-6(Н·с)/м².

2. Циклондардың қажетті қима ауданын есептейді, м².

(5.27)

2. Циклонның диаметрін анықтайды,м:

(5.28)

Диаметрді диаметрлердің стандартты қатарындағы шамаға дейін дөңгелектейді (5.13-кесте).

5.11-кесте - НИИОгаз конструкциялы циклондардың жұмыс тиімділігін көрсететін параметрлер

Параметрлер	ЦН-24	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34
d50т ,мкм lgσƞ νоңт, м/с	8,50 0,308 4,5	6,00 0,283 3,5	4,50 0,352 3,5	3,65 0,352 3,5	2,31 0,364 2,0	1,95 0,308 1,7

5.12-кесте - Циклондардың жұмыс тиімділігін көрсететін параметрлер

Параметрлер	Циклондар конструкциясы
	СИОТ	ВЦНИИОТ	Гидродревпром (Ц типі)
d50т ,мкм lgσƞ νоңт, м/с ξ	2,6 0,28 1,00 1400	8,6 0,32 4,00 75	4,12 0,34 3,3 210

5.13-кесте - Циклон диаметрінің стандартты қатары

Циклон типі	Циклон диаметрінің стандартты қатары,м
ЦИ,СК, СДК	0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0
ВЦНИИОТ	0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,370; 0,455; 0,525; 0,645; 0,695
СИОТ	0,703; 1,015; 1,242; 1,428; 1,593; 1,698; 1,943
УЦ-38	0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0.
Гидродревпром Ц типі	0,25; 0,3; 0,375; 0,45; 0,55; 0,6; 0,675; 0,730; 0,8; 0,87; 0,95; 1,05; 1,15; 1,225; 1,32; 1,4; 1,5; 1,6
Ц типті ЦКТИ	0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 065; 0,7; 0,75; 0,8

2. Циклондағы газдың шынайы жылдамдығын есептейді:

(5.29)

Циклондағы жылдамдық оңтайлы жылдамдықтан 15%-дан артыққа ауытқымауы тиіс.

5) Жалғыз циклонның немесе циклондар тобының гидравликалық кедергі коэффициентін есептейді:

ξ_ц=к₁к₂ ξ _ц500 ^с(п) +к₃ (5.30)

Мұндағы ξ _ц500 ^с(п) - диаметрі 500мм жалғыз циклонның гидравликалық кедергі коэффициенті, 5.14-кесте бойынша таңдалады. «с» индексі циклон гидравликалық жүйеде жұмыс істейді дегенді білдіреді, ал «п» индексі- желісіз, яғни, атмосфераға түтін ретінде шығаруға жұмыс істейді дегенді білдіреді; к₁- циклон диаметріне енгізілген түзету коэффициенті, 5.15-кесте бойынша табылады; к₂- газдың шаңдануына енгізілген түзету коэффициенті,5.16-кесте бойынша анықталады; к₃ –циклондарды бір топқа топтастыруға байланысты қосымша қысым шығындарын ескеретін коэффициент, 5.17-кесте бойынша анықталады. Жалғыз циклондар үшін к₃=0.

5.14-кесте - Жалғыз циклонның кедергі коэффициенттерінің мәндері

Циклон типі	d/D	Қосымша құрылғысыз			Сақиналы диффузоры бар			Шығыс иірімі бар		90º-ға бұру R/d=1,5
		ξс ц	ξс ц	ξс ц		ξс ц	ξс ц		l/d=0+12 ξс ц		l/d>12 ξс ц
ЦН-11	0,59	245	250	207		215	235		245		250
ЦН-15	-	155	163	132		140	150		155		160
ЦН-15У	-	165	170	140		148	158		165		170
ЦН-24	-	75	80	64		70	73		75		80
СДК-ЦН-33	0,33	520	600	-		-	500		-		560
СК-ЦН-34	0,34	1050	1150	-		-	-		-		-

5.15-кесте - Циклон диаметріне енгізілетін к₁ түзету коэффициенті_.

Циклон диаметрі,мм	ЦН-11	ЦН-15; ЦН-24	СДК-ЦН-33; СК-ЦН-34.
200 300 400 500	0,95 0,96 0,99 1,0	0,90 0,93 1,0 1,0	1,0 1,0 1,0 1,0

5.16-кесте - Газбен шаңдануға енгізілетін к₂ түзету коэффициенті

Циклон типі	Газбен шаңданған кездегі к2 түзету коэффициенті,г/м3
	0	10	20	40	80	120	150
ЦН-11 ЦН-15 ЦН-15У ЦН-24 СДК-ЦН-33 СК-ЦН-34 СК-ЦН-34М	1 1 1 1 1 1 1	0,96 0,93 0,93 0,95 0,81 0,98 0,99	0,94 0,93 0,92 0,93 0,785 0,947 0,97	0,92 0,91 0,91 0,92 0,78 0,93 0,95	0,9 0,9 0,89 0,9 0,77 0,915 -	0,87 0,87 0,88 0,87 0,76 0,91 -	0,5 0,86 0,87 0,86 0,745 0,9 -

5.17-кесте - Топтастырып құрастыруға байланысты қосымша қысым шығындарын ескеретін к₃ коэффициенті

Топтасқан циклон сипаттамасы	Коэффициент мәні
Айналма құрастыру, төменгі ұйымдастырып жеткізу Тікбұрышты құрастыру, ұйымдасқан жеткізу, циклон элементтері бір жазықта орналасқан. Сондай, бірақ иірім әкетуі циклон элементтерінен тұрады. Тікбұрышты құрастыру. Ағынның жалпы камераға еркін жеткізілуі.	60 35 28 60

6) Циклондағы Па қысым шығынын мына формула бойынша анықтайды:

(5.31)

Циклондағы қысым шығынын мына формула бойынша анықтайды:

(5.32)

Мұндағы ξ_вх- келте кіріс түтіктегі ν_вх газ жылдамдығына жатқызылған гидравликалық қысым коэффициенті, мына формула бойынша анықталады:

ξ_вх=к₁к₂ξ₀ +к_3, (5.33)

ξ₀ -коэффициенті 5.18-кесте бойынша анықталады.

Егер ΔР қысым шығыны қолайлы болса, циклондағы газды тазалаудың толық коэффициентін есептеуге кіріседі.

5.18-кесте - ξ₀ -коэффициентінің мәні

Циклон типтері	Диаметр, мм	ξ0 - мәні
		Иірімсіз	Түтін тұрбасында иірімі бар
ЦН-11	450	6,1	5,2
ЦН-15	450	7,6	6,7
ЦН-15У	450	8,2	7,5
ЦН-24	450	10,9	12,5
СИОТ		6,0	4,2
ВЦНИИОТ	370	9,3	10,4

7) 5.11 немесе 5.12 кестелерден кестеде көрсетілген (циклон диаметрі, ағын жылдамдығы, шаң тығыздығы, газдың динамикалық тұтқырлығы) жағдайларында таңдалған циклон типінің парциалдық тиімділігін сипаттайтын d₅₀^тпараметрін алып, аппаратта жұмыс жағдайы кезінде 50 %-ға тұтылатын бөлшектр диаметрін анықтайды:

(5.34)

Х параметрін мына формуламен табады:

Х (5.35)

9) 5.1-кесте бойынша үлеспен көрсетілген газды тазалаудың толық коэффициенті болып келетін Ф (х) мәнін анықтайды.

Ұсынылған әдістеме негізінде «Сантехпроект» және еңбекті қорғау БҒЗИ институты циклондарды іріктеудің графоаналитикалық әдісін әзірледі, бұл жобалаушыларда кеңінен қолданыс табуда.

Іс жүзінде циклондардағы ауаны тазалау тиімділігі есептемедегіге қарағанда едәуір төмен болады. Мұның себебі циклондарды пайдалану кезінде жіберілген бұзылыстар деп түсіндіріледі (12 бөлімді қара).

Тазалау тиімділігін арттыру үшін циклондарды кейде бірінен кейін бірін тізбектеп орнатады.

Бұл жағдайда газды тазалаудың жалпы дәрежесі мына өрнек арқылы табылады:

ƞ_жалп=1-(1-ƞ₁)( 1-ƞ₂)...( 1-ƞ_n), (5.36)

мұндағы ƞ_1, ƞ_{2, ....} ƞ_n -бірінші, екінші және үшінші циклондардағы газдарды тазалау коэффициенті, шаңның дисперстік құрамы өзгеруі ескеріліп анықталады. Шаңның дисперстік құрамы өзгеруін есеру өте қиын, сондықтан екі немесе одан да көп тізбектей орнатылған циклондардан тұратын қондырғыдағы газдарды тазалау коэффициентін ықтималдық-логарифмдік координаталар жүйесінде құрылған әрбір циклон арқылы парциалдық өтіп кету графиктері бойынша анықтаған қолайлы. Есептеу мына ретпен жүргізіледі:

1. (5.34) формула бойынша әрбір орнатылған циклондар үшін d₅₀ мәнін табады.

2. Әрбір циклон үшін d_15,9 мәнін мына формула бойынша анықтайды:

lg d_15,9 = lg σ_ƞ + lg d₅₀ (5.37)

3. Ықтималдық-логарифмдік координаталар жүйесінде (тор ординаталары салыстырмалы үлесте берілуі тиіс) әрбір циклон үшін d₅₀ және d_15,9 нүктелерін салады. d₅₀ және d_15,9 нүктелерін циклон сайын парциалдық өтіп кетудің түзу сызықтарымен жалғайды.

4. Екі тізбектей орнатылған циклондардан тұратын жүйе арқылы жалпы парциалдық өтіп кетуді анықтайды:

ε_1-2= ε₁ ε₂, (5.38)

Мұндағы ε_1-2 -жалпы парциалдық өтіп кету; ε₁ ε₂, - тиісінше бірінші және екінші циклондарға арналған парциалдық өтіп кету. ε_1-2 қисығын сол графикке салады.

5. ε_1-2 қисығын аппроксимирлейтін түзу сызық жүргізеді, және осы түзуді сипаттайтын d₅₀ және lg σ_ƞ = lg d_15,9 - lg d₅₀ мәндерін табады.

6. (5.37) формула бойынша Х параметрін табады және газдарды тазалау коэффициентін теңдеу бойынша есептейді.

Тура ағынды циклондар. Бұл циклондардың ерекшелігі газ ағынының тура ағынды (бағытын өзгертпей) қозғалысы болып табылады (5.15,д). Мұндай аппараттарда газды кіргізу және шығару қарама-қарсы шеттерінен жүргізіледі. Тура ағынды циклондардың артықшылығы –шағын гидравликалық кедергі, жалғыз және топтасқан аппараттарды құрастыру оңайлығы, ішкі жағынан тозуға төзім материалмен қаптау мүмкіндігі. Кемшілігіне тазалау тиімділігінің төмен болуын атауға болады. Сондықтан, тура ағынды циклондарды газдарды ірі бөлшектерден тазалауға арналған бірінші саты ретінде пайдалануға болады. Тура ағынды циклондардағы газдың бұратылуы шаңдалған газды тангенциал енгізу арқылы да, циклонда әртүрлі бағыттаушы аппарттарды орнату есебінен де жүзеге асырылуы мүмкін. Жекелеген түйіндер мен детальдардың геометриялық мөлшерлерінің оңтайлы арақатынасын таңдау арқылы жұмыс тиімділігі ұлғайтылуы мүмкін. Циклондарды газды ірі дисперсиялы бөлшектерден тазалаған кезде қолданған жақсы. Егер газ ағынындағы ұсақ дисперсиялы фаза аз болса, тура ағынды циклондарды дербес шаң тұтқыш ретінде пайдалануға болады.

5.27-суретте тура ағынды циклондардың ішінде ең кең таралғаны ЦКТИ конструкциялы циклонның схемасы көрсетілген, бұл газдарды алдын ала тазалауға арналған. шаңдалған газ аппараттың цилиндр корпусына 3 тангенциал штуцер 5 бойымен енгізіледі, соның арқасында газ ендірменің 4 айналасында айналмалы қозғалысқа түседі. Газ ағыны ішінен бөлінген шаң циклонның 1 конус бөлігіне жиналып, сыртқа шығарылады. Тазаланған газ тарқатқыш арқылы өтіп, аппараттан сыртқа газоход 2 арқылы шығарылады. Аппараттағы газ ағынының жылдамдығы 5-6м/с құрайды.

Бағыттаушы элементі бар аппараттың мысалы МИХМ жасаған циклон (5.28-сурет). Циклон корпустан 2 тұрады, мұнда бағыттаушы элемент 1, ішкі конус цилиндр ендірме 3, кіріс коллектр 7 және тазаланған газды бұруға арналған келтеқұбыр орналасқан. Сыртының жоғарғы бөлігінде шаңды аралық іріктеп алуға арналған бункер 6 орнатылған. Шаңдалған газ циклонға жоғарыдан түседі. Бағыттаушы аппарат арқылы өте отырып, ол шыр айналған қозғалысқа түседі. Ортадан тепкіш күштердің әсерінен шаң бөлшектері шетке қарай лақтырылады. Шаңдарды аралық іріктеп алу корпус 2қабырғасында ойылған және бункерге 6 шығатын терезе 5 арқылы жасалады.

5.27- сурет. ЦКТИ типті тура ағынды 5.28-сурет.МИХМ конструкциялы

циклон схемасы тура ағында циклон схемасы

Шаңның негізгі мөлшері бункерде 11 жиналады, бұған шаң циклон корпусы 2 мен ішінде түзетуші аппарат 9 орналасқан кіріс коллектор 7 арасындағы шеңбер саңылау 8 арқылы өтеді. Тазаланған газ келте құбыр 10 бойымен бұрылады. Шаңның дисперсиялығы 47 мкм-ге тең болған кезде тазалау тиімділігі 97-98% құрайды.

Тура ағынды циклондардың есептемесін жасаған кезде Белевицкий әзірлеген әдісті пайдалануға болады. Әдіс негізінде полидисперсиялық шаңды монодисперсиялық шаңға келтіру жатыр, кейіннен шартты тұну уақытын анықтап, сол бойынша циклонның тип мөлшері анықталады.

Топтасқан циклондар. Циклон диаметрі ұлғаюымен қатар ағынның тангенциал жылдамдығы тұрақты болғанда шаң бөлшектеріне әсер ететін ортадан тепкіш күш азаяды, шаң тұту тиімділігі кемиді.

5.29-сурет. Топтасқан циклондарды екіқатар тәсілмен (а) және шеңбер (б) бойынша орнату.

Оның үстіне, бір жоғары өндіргіш циклонды орнату оның биіктігі үлкен болуына орай қиындықтар туғызады. Осыған байланысты шаң тұту техникасында топтасқан және батареялық циклондар кеңінен қолданылады. 5.29-суреттегі топтасқан циклондарда бірнеше циклондарды бір топқа құрастырады, бұл кезде олардың шаңдалған газды беруге және тазаланған газды бұруға арналған ортақ коллекторы және шаң жинауға арналған ортақ бункері болады. Топтасқан бункерлерді екіқатар тәсілмен 2-8 данадан немесе шеңбер бойымен тік кіріс келтеқұбыр айналасында 10-14 данадан орнатады.

НИИОгаз нормасы бойынша топтасқан циклондар құрамында ЦН-15 типті циклондар, СССР Госстрой бекіткен норма бойынша ЦН-11 типті циклондар қолданылады. Конустық циклондардың цилиндр циклондармен өнімділігі бірдей бола тұра, конустық циклондардың габариті үлкен болуына байланысты топтастырып құрастыруда қолданылмайды.

Бұл тәжірибе жүзінде дәлелденбесе де циклондар тобындағы тазалау дәрежесі осы топқа кіретін бір циклондағы тазалау дәрежесіне тең деп алынады. Бұл жалғыз циклондағыдан біраз төмен деп айтуға негіздер бар. Есептеме жүргізген кезде (5.28) және (5.29) формулаларындағы бөлгішке N циклондар саны қосылады.

Циклондар тобы шаң жинауға арналған ортақ бункермен жабдықталады. Бункердің шаң шығаратын тесігінің диаметрі табиғи шаң сору бұрышынан үлкен деп алынады, әдетте, ол 55-60º құрайды. Циклондық топтардың шаң бункерлері дөңгелек дөңгелек түрде, немесе тікбұрышты түрде болуы мүмкін. Екі немесе төрт циклондардан тұратын топтар үшін екі түрдегі бункерді де қолданады, ал алты немесе сегіз циклоннан тұратын топ үшін тек тікбұрышты бункерді қолданады. Шаң бункерлерінің қажетті көлемі олардың маңызына қарай анықталады. Шаңды үздіксіз түсіруге арналған құрылғымен жабдықталған бункер көлемі шаңды жинақтап, кезең-кезеңмен түсіруге арналған бункер көлеміне қарағанда шағын болып алынуы мүмкін.

Топтасқан циклонға тазалау үшін түсіп жатқан газ азайған кезде циклоннан шығар тұста ұсынылған газ жылдамдығын қамтамасыз ету үшін элементтердің бір бөлігін ажыратып тастау көзделген.

Шаңға арналған ортақ бункері бар циклондар тобын орнатқан кезде газдың бір циклоннан екіншісіне ағуын болдырмас үшін топтағы элементтер бір типті болуы тиіс. Газды әкелу және әкету жүйесі топқа кіретін циклондар арасында газдың бірқалыпты бөлінуін қамтамасыз етуі тиіс.

Топтасқан циклондарда гидравликалық кедергісінің тепе-теңдігі бұзылмас үшін кіріс келте құбырлар мен шығыс тұрбаларда шибер мен дроссельдер орнатуға болмайды.

Батареялық циклондар. Батареялық циклон шаң тұтатын аппарат болып келеді. Ол параллель жалғанған циклон элементтерінен тұрады, бұларда жалпы газды әкелу 4 және бұру жолы 6, сондай-ақ жинау бункері 1 болады (5.30-сурет).

Циклон элементтерінің саны бірнеше жүздеген болуы мүмкін. Мысалы, өнімдіргіштігі 65 000 м³/сағ. батареялық циклонда 792 циклон элементтері болады.

Шаң бөліп шығару үшін қажетті шыр айналу қозғалысын газ ағынына беру үшін әдеттегі циклондарға қарағанда батареялық циклондарда газды жанама әдіспен әкелмейді, әрбір циклон элементінде бағыттаушы аппарат орнатады. Циклон элементінің диаметрі азаюы бұл жағдайда тазалау тиімділігін арттыруды көздейді, бұл диаметр кеміген сайын біраз арта береді. Нәтижесінде батареялық циклонның мөлшері (жоспарда) өндіргіштігі бірдей әдеттегі циклондарға қарағанда аз болады.

5.30-сурет. Бағыттаушы аппарат көмегімен газдың аксиалды берілісі және бұрауы бар батареялық циклон.

Бірақ әдеттегі циклондарға қарағанда батареялық циклондарды дйаындау күрделі және тиісінше қымбат болып келеді.

Шаңнан тазаланған газ кіріс келтеқұбыр 4 арқылы бөлгіш камераға түседі, бұдан корпустар 2мен циклон элементтерінің түтін тұрбалары 3 арасындағы шеңбер саңылаудан шығады. Саңылауларға бағыттаушы аппараттар орнатылған, соның көмегімен газ ағыны бұратылады да пайда болған ортадан тепкіш күш шаң бөлшектерін корпус қабырғасына қарай лақтырады және шаң шаңбұрушы тесіктер арқылы жинаушы бункерге 1 сусып түседі.

Элемент корпустары мен түтін тұрбаларын бекіту үшін тиісінше төменгі және жоғарғы тұрба тақтайлары 7 қолданылады. Бункерге түскен шаңды шаңтасымалдағыш жүйесіне бұрады.

Циклон элементі корпустан, түтін тұрбаларынан және бағыттаушы аппараттан тұрады (5.31-сурет). Газ бөлгіш камерадан элементтерге өсі бойымен түседі. Бағыттаушы аппараттың қалақтары газды шыр айналу қозғалысына келтіреді, газ шаңды түсіру үшін төмен қарай тесік жағына бағытталады. Шаң бөлшектері ортадан тепкіш үдеумен қозғалады да айналып тұрған ағынның шеткері жағына ығысады. Осының нәтижесінде элемент корпусының қабырғасы жанында қозғалушы газдың жоғарғы қабатында шаң концентрациясы артады да, элемент өсіне жақын орналасқан тұстарда азаяды.

5.31-сурет. Батареялық циклондардың элементтері.

а- «винт» типті бағыттаушы аппараты бар элемент; б- «розетка» типті бағыттаушы аппараты бар элемент; в- соққысыз кірісі бар «розетка» типті бағыттаушы аппараты бар элемент; г-тура ағынды батареялық циклонның циклондық элементі.

Корпус ішкі бетінде шоғырланған шаң бөлшектері айналып тұрған ағынмен бірге қозғалады да жинаушы бункерге түседі. Бұл кезде бункерге төмен түсуші құйыннан аздаған газ бөлігі келіп түседі, құйын қалыпты жұмыс істеп тұрған элементтен шаң түсіру үшін орталық тесік арқылы сорылады, сөйтіп, таза газдың ішкі жоғары өрлейтін құйынына бастама болады.

Бағыттаушы аппарат ретінде «винт» және «розетка» типтегі аппараттар пайдаланылады. «Винт» типті бағыттаушы аппарат (5.31, а-суретті қараңыз) α=25º бұрышпен еңкейтілген екі винтті қалақтан тұрады. Ол күл мен шаңға көміліп қалуға бейім емес, гидравликалық кедергі коэффициенті аз, бірақ «розетка» типті аппаратқа қарағанда тазалау дәрежесі төмендеу болады. «Розетка» типті аппарат 25º немесе 30º бұрышпен еңкейтілген сегіз қалақтан тұрады, және соққылы (5.31, б-суретті қараңыз) және соққысыз (5.31, в-суретті қараңыз) кірісі болуы мүмкін. Қалақтардың 25º бұрышқа еңкеюі тазалау коэффициенті жоғары болуына ықпал етеді, бірақ 30º бұрышқа еңкейгенде болатын кедергіге қарағанда гидравликалық кедергіні арттырады.

Диаметрі 100,150 және 250 мм циклон элементтері кеңінен таралған. Диаметрі әртүрлі элементтері бар батареялық циклондарды пайдалану тәжірибесі көрсеткендей, диаметрі шағын (100 және 150мм) көптеген циклон элменттерінен тұратын аппараттар шаң бункерінен газ сорылмаса тиімді әрі тұрақты жұмыс істеуі жеткіліксіз болады. Оның үстіне, шағын диаметрі бар элементтерді пайдаланған кезде элементтер арасындағы зиянды газ құйылу қаупі артады. Сондықтан батареялық циклондар үшін көбіне диаметрі 250мм элементтерді қолданған орынды.

Циклондық элементтерді тұтас құйылған етіп жасайды және төменгі тірек тақтайға орнатады. Батареялық циклон корпустарын әдетте табақ болаттан дәнекерлеп жасайды. Элементтегі газдардың оңтайлы жылдамдығы 3,5-тен 4,75 м/с дейін, ал тура ағынды циклонды элементтер үшін-11-ден13 м/с дейін болады.

Батареялық және әдеттегі циклондардың техникалық-экономикалық көрсеткіштерін салыстырған кезде мынаны ескеру қажет:

• батареялық циклондардағы газдарды тазалау дәрежесі диаметрі бойынша эквивалетті әдеттегі циклондарда қол жеткізуге болатынға қарағанда едәуір (20-25%-ға) төмен болады. Бұл газдардың кедергісі үлкен элементтерден кедергісі аз элементтерге ауысып құйылуына байланысты түсіндіріледі;

• батареялық циклонның бір секциясында ортақ бункерге біріккен циклонды элементтердің көптеген саны тазаланған газдарды бірқалыпты бөлуді талап етеді.

Өнеркәсіп ПС типті НИИОгаз конструкциялы батареялық циклондарды, БЦ, БЦА, БЦТ, БЦУ, ПБЦ типті ЦКТИ конструкциялы, ВТИ конструкциялы және т.б. батареялық циклондарды өндіріп шығарады.

Тура ағынды батареялық циклондардың негізгі айырмасы, тиісті бағыттаушы элементтен басқа (5.31, г-сурет), газ ағынының екіге бөлінуі, бұл: біріншісі- шаң концентрациясы көп ағын бұрылады да циклонда немесе шаң тазалайтын аппаратта тазаланады, ал екіншісі- тазаланған ағын қоршаған ортаға лақтырылады (5.32-сурет).

Шаңгазды ағын шаңды газ камерасынан 4 бұрандалы құйындатқышпен жабдықталған элементтерге 5 келіп түседі, бұларда ортадан тепкіш күштер әсерінен шаң шоғырының элемент қимасы бойымен бөлінуі болады, яғни, қабырға жанында шоғыры артады да, ал орталық бөлігінде азаяды.

5.32-сурет. Тура ағынды батареялық циклон.

1-тазаланған газ коллекторы; 2- тура ағынды циклонды элемент; 3,7- шаңдалған газ кіруге арналған және тазаланған газды шығаруға арналған келтеқұбырлар; 4-шаңды газ коллекторы; 5- бағыттаушы аппарат; 6-циклон.

Шаңнан тазартылған газ элементтің орталық бөлігінен тазартылған газ камерасына1 бұрылады. Шаңға байытылған шеткері газ қабаты элементтің шетжақ шеңбері арқылы желдеткішмен сорылады, шаңтұтқыш 6 (циклон) арқылы өтіп, шаңдалған газдар камерасына қайтып келеді. Тура ағынды элементтері бар батареялық циклондардың әдеттегіден тазалау дәрежесі аз болып келеді, сондықтан оларды дербес шаңтұтқыш ретінде сирек қолданады. Бұларды көбіне электрсүзгіш мен жең фильтрлер сияқты жоғары тиімді шаңтұтқыш алдында алдын ала қосылған аппарат ретінде орнатады.

Батареялық циклондарды таңдау және есептемесі.

Батареялық циклондардың есептемесі кезінде алдымен циклон диаметрін емес, газдың көлемдік жылдамдығына қарай қажетті циклон элементтерінің санын анықтайды.

Батареялық циклондар типі және циклондық элемент типі таңдалған соң, есептеме реті мынадай:

1. Циклондық элемент жұмысының оңтайлы жағдайы қамтамасыз етілетін газ шығысын анықтайды, м³/с:

q_оңт= 0,785D²ν_оңт, (5.39)

мұндағы ν_оңт – элементтегі ағынның оңтайлы жылдамдық, м/с (5.20-кесте); D- циклон элементінің ішкі диаметрі, м (5.19-кесте).

Ескерту: «розетка» немесе «винт» типті циклондық элементтерге жататын мәліметтер мына жұмыс жағдайына сәйкес келеді: элементтегі газ ағынының орташа жылдамдығы ν_т=4,5 м/с; динамикалық тұтқырлығы μ_т=23,7·10^-6Па·с; бөлшектер тығыздығы ρ_чт=2200 кг/см³.

2. Батареялық циклонның оңтайлы жұмыс жағдайы үшін қажетті циклондық элементтер санын есептейді:

(5.40)

мұндағы Q-жалпы газ шығысы, м³/с.

3. 5.20-кесте бойынша батареялық циклонның n циклондық элементтердің n_онт санына жақын санын таңдап алады. Таңдалған батареялық циклон элементтерінің n санын n_онт санынан 10%-дан айрықшаланбайтындай етіп таңдаған дұрыс.

Бұдан әрі элементтегі ағынның шынайы ν жылдамдығын анықтайды, м/с:

(5.41)

4. Батареялық циклондағы Па қысым шығынын есептейді:

(5.42)

мұндағы ξ- батареялық циклондағы гидравликалық кедергінің коэффициенті (5.20-кесте); ρ_г-газ тығыздығы, кг/м³.

5. Қайтарымды-ағынды батареялық циклон элементіндегі газды тазалау коэффициентін анықтайды, бұл үшін әдеттегі циклондар үшін келтірілген есептеу схемасын пайдаланады. Бұл үшін қажетті d^т₅₀ және lgσ_η мәндері 5.19-кестеде берілген. тазартылатын газ бірқалыпты бөлінді деген жағдайда жалпы тиімділік бір элементтегі тазалау тиімділігіне тең болады.

Құйынды шаң тұтқыштар. Құйынды шаңтұтқыштардың циклондардан негізгі айырмасы - қосалқы бұрушы газ ағынының болуы. 5.33-суретте құйынды шаңтұтқыштардың негізгі екі түрі көрсетілген.

Шүмек (сопло) типті құйынды аппаратта (5.33,а-сурет) шаңдалған газ ағыны қалақты құйындатқышпен шыр айналады да жоғары қозғалады, бұл кезде екіншілік газ (ауа) ағыстарының тангенциалды орналасқан шүмектерінің 3 әсеріне қалады. Ортадан тепкіш күштердің ықпалымен ағында асылып тұрған бөлшектер шеткері қарай лақтырылады, бұдан ағыстан қозған екіншілік газдың спиралды ағынына түседі, осы тұстан шеңберлі тұрбааралық кеңістікке төмен қарай бағытталады.

5.19-кесте - Батареялық циклондардың тиімділігін көрсететін параметрлер.

Параметрлер	Циклондық элементтің типі
	«розетка» α=25º,D=250мм	«розетка» α=30º, D=250мм	«винт» α=25º,D=250мм
dт50, мкм	3,85	5,0	4,5
lgση	0,46	0,46	0,46

5.20-кесте - Батареялық циклонның техникалық сипаттамасы

Циклон типі	Секциядағы элементтер саны n	Газдың элементтегі оңтайлы жылдамдығы ωонт, м/с	Бір секциядағы газ шығысы, м3/с	Гидравликалық кедергі коэффициенті,ξ
ЦБ-254Р	25;30;40;50;60;80	4,5	5,6-16,2	90
ЦБ-231У	12;16;20;25;30;42;56;63	4,5	2,2-11,7	110
ЦБ-2	20;25;30;36;42;56	4,5	4,84-13,6	70
ПБЦ	24;36;48;96	3,5	4,2-16,7	150

Екіншілік газ тазаланатын газдың спирал бойымен аққан ағыны барысында оған еніп кетеді. Кіріс келтеқұбырдың айналасындағы шеңбер кеңістігі тіреуші шайбамен 6 жабдықталған, бұл шаңның бункерге 7 қайтусыз түсуін қамтамасыз етеді.

Шаң тұту тиімділігі жағынан ең жақсы нәтижеге екіншілік газды шашырататын шүмектерді 30º бұрышпен төрт қатардан кем етпей орналастырғанда қол жетеді. Оңтайлы ету үшін құйындатқыш диаметрінің аппарат диаметріне қатынасы 0,8-0,9 болған кезде құйындатқыш қалақтарын 30º-40º бұрышпен орнату ұсынылады.

5.33-сурет. Құйынды шаң тұтқыштар конструкциясы.

а-шүмек типті; б-қалақ типті; 1-камера; 2-шығыс келтеқұбыр; 3-шүмектер; 4-«розетка» типті қалақты құйындатқыш; 5-кіріс келтеқұбыр; 6-тіреуші шайба; 7-шаң бункері; 8-шеңберлі қалақ құйындатқыш.

5.34-сурет. Екіншілік газды құйынды шаңтұтқыштарға жеткізу нұсқалары.

а-сыртқы газды жеткізу; б-тазартылған газды жеткізу; в-шаңды газды жеткізу.

Циклондар тәрізді құйынды шаң тұтқыштарды да топтарға құрастыруға (біріктіруге) болады. Бұл аппараттың диаметрін азайту есебінен шаң тұту тиімділігін ұлғайту мақсатында жасалады.

Құйынды шаңтұтқыштың газ бойынша өндіргіштігі номинал мәнге қарағанда 0,5-1,15 аралығында өзгеріп тұруы мүмкін. Бұл тазалау тиімділігіне екіншілік газ параметрлерінің өте күшті әсерінен болады, мұның оңтайлы шығысы әртүрлі деректер бойынша біріншілік газдың 30-50%-ы болуы керек.

Тура ағынды циклондарға қарағанда құйынды шаңтұтқыштарда мынадай артықшылықтар болады: жоғары дисперсиялы шаңнан тазалау дәрежесі жоғары; аппараттың белсенді бөлігінің абразивті тозуы болмауы; температурасы жоғары газдарды екіншілік ауаны пайдалану есебінен шаңсыздандыру мүмкіндігі; екіншілік ауаның шығысын реттеу есебінен сепарация процесін реттеу мүмкіндігі.

Құйынды шаңтұтқыштардың кемшіліктеріне қосымша желдеткіш қажеттігін, екінішілік газ есебінен аппарат арқылы өтетін жалпы газ көлемі ұлғаюын, аппаратты пайдалану қиындығын жатқызуға болады.

Құйынды шаң тұтқыштарды ұсақ дисперсиялы шаңнан болатын вентиляциялық және технологиялық лақтырындыларды тазалау үшін химиялық, мұнай химиялық, тағам, тау-кен және т.б. өнеркәсіп салаларында қолдануға болады. Шетелдерде өндіргіштігі 330-30 000 м³/сағ. құйынды шаңтұтқыштар шығарылады. Отандық конструкцияларда гидравликалық кедергі төмендеу және шетелдік аппараттарға қарағанда екіншілік ауаның үлесі төмендеу болып келеді.

Әртүрлі диаметрлі бөлшектерді тұту тиімділігін шамамен бағалау үшін төменде берілген мәліметтерді пайдалануға болады:

Бөлшек мөлшері,мкм	2,5	5,0	10,0
Тазалау дәрежесі	92	95	98

Әртүрлі әдеби көздерде құйынды шаң тұтқыштарды химия өнеркәсібінде пайдаланатыны туралы мәліметтер беріледі:

Шаң немесе шаңды материал	Медианалық диаметрі, мкм	Шаң тұту тиімділігі
Целлюлоза	6	96,5
Синтетикалық ұнтақ	4	98,0
Жуу ұнтағы	10	98,0
Эпоксидті шайыр	22	98,0
Кальция карбонаты	11	98,0
Полиакрилнитрил	32	98,0

5.35-сурет. Бірінші топтың ротациялық шаң тұтқышы.

Құйынды шаңтұтқыштарға арналған инженерлік есептеу әдістері әлі әзірленбегендіктен, бұл аппараттардың есептемесі кезінде ұқсастық теориясы әдістерін пайдалану ұсынылады.

Динамикалық шаң тұтқыштар. Динамикалық (ротациялық) шаң тұтқыштарда шаң бөлшектеріне ортадан тепкіш күштерден басқа Кориолис күштері әсер етеді. Динамикалық шаң тұтқыштардың негізгі ерекшеліктері-ауа қозғалысын қозғаушы және шаң тұтқыш функцияларын қабаттастыру. Осының арқасында аппарат жинақы болады және желдеткіш мен шаңтұтқыш құрылғыға қарағанда энергияны аз тұтынады.

Ротациялық әрекеті бар қарапайым шаңтұтқыштар жұмыс дөңгелегі мен тыстан (шаң қабылдағыштан) тұратын механизм болып келеді. Жұмыс дөңгелегі шаң-газ ағынын шыр айналатын қозғалысқа келтіреді, бұл кезде дамушы күштердің (ортадан тепкіш және Кориолис күштерінің) әсерінен тазаланатын газдан шаң бөлініп шығарылады.

Пайдалану тәжірибесі көрсеткендей, динамикалық шаңтұтқыштар мөлшері 10 мкм асатын бөлшектерді тұтқан кезде тазалаудың жоғары дәрежесін қамтамасыз етеді.

Ротациялық шаң тұтқыштардың бұрыннан бар конструкциялары екі топқа бөлінеді.

Бірінші (ең көп) топ аппараттарында бөлініп шыққан бөлшектердің қозғалыс бағыты газ бағытымен сәйкеседі (5.35-сурет). Тазаланатын газ 4 қабыладуыш келте құбыр 5 арқылы спираль тәрізді тыста 3 шырайналып тұрған орталық дөңгелекке 2 түседі. Ортадан тепкіш және Кориолис күштерінің әсерінен шаң бөлшектері тыстың қабырғасына лақтырылады да шаңжинағышқа 6 бұрылады, ал тазаланған газ шаңтұтқыштан таза газ келтеқұбыры 1 арқылы шығарылады.

5.36-сурет. Екінші топтың ротациялық шаңтұтқышының схемасы.

Бұл топтың ротациялық шаңтұтқыштарына арналған шаңды бөлу процесі желдеткіш қалақтарың еңкею бұрышына көп дәрежеде байланысты болады.

Екінші топтың аппараттарында (5.36-сурет) тұтылатын бөлшектер ағыннан газ қозғалысына қарама-қарсы бағытта бөлініп шығады.

Тазаланатын газ тыста 3 орнатылған ортадан тепкіш дөңгелектің 2 көмегімен айналып тұрған барабанның 1 жанында орналасқан тесіктер арқылы сорылады. Шекаралық қабатта шаң-газ ағынының айналу жиілігі барабанның шеңберлік айналу жиілігіне жетеді, соның арқасында шаң бөлшектері аэродинамикалық кедергі күштерін жеңе отырып, барабан бетінен радиал бағытта лақтырылады.

Отандық өнеркәсіпте кеңінен таралған - ДП шаң тұтқыш - түтін сорғыш (5.37-сурет).

5.37-сурет. Шаңтұтқыш - түтін сорғыш

Шаң тұтқыш - түтін сорғыштың жұмысы мына принципке негізделген. Біліктегі 1 жұмыс дөңгелегі 2 туындатқан қысымдар айырмасы есебінен шаңды ағын иірімге 5 түседі және қисық сызықты қозғалысқа ие болады. Ортадан тепкіш күштердің әсерінен шаң бөлшектері шеткеріге лақтырылады да газдың шағын (8-10%) көлемімен түпкілікті бөлу үшін келтеқұбыр 9 арқылы иірім арқылы газоходпен жалғанған шағын габаритті циклонға 8 әкетіледі. Циклонды жыпылықтауыш қақпағы 10 бар түсіретін тікқұбыр арқылы босатады. Тазартылған газ ағыны циклоннан иірімнің орталық бөлігіне қайтады. Иірім орталығы мен шеткері жағының көмекші қалақша 6 жұмысы есебінен артатын қысымдар айырмасы әсерінен аэрозоль циклон арқылы өтеді. Иірімнің орталық аймағынан тазартылған газдар бағыттаушы аппарат 4 арқылы түтінсорғыштың жұмыс дөңгелегіне түседі, содан кейін тыс арқылы түтін тұрбасына 11 лақтырылады.

Қазіргі уақытта өнеркәсіп сериялы түрде ДП-8; ДП-10; ДП-12; ДП-13,5 түтін сорғыштарын шығарады (сан жұмыс дөңгелегінің диаметрін білдіреді,дм) бұлардың өндіргіштігі 8000 нан бастап 55 000 м³/сағ. дейін. Диаметрі 15-20 мкм шаң бөлшектерін тұту тиімділігі 80-90% құрайды. Аппараттың дамытатын толық қысымы 1400-4700 Па құрайды.

Шаңтұтқыш - түтін сорғыштар шағын қазандықтардың түтін газдарын иазалау үшін, балқыту өндірісінде аспирациялық түтіндерді тазалау үшін, асфальтбетон зауыттарында кептіру барабандарының газдарын тазалау үшін қолданылады.

Ротациялық шаңтұтқыштар жинақы, жұмыста тұрақты, қосымша газ қоздырғыштарды қажет етпейді. Бұлардың кемшілігіне- тазалау дәрежесі жоғары еместігін (80-90%), түтінсорғыш қалақтарының абразивті тозуын, қалақтарда қатпарлардың шөгуін, соның салдарынан, ротор жұмысының дисбалансы мен дайындау қиындығын жатқызуға болады.

Динамикалық шаңтұтқыштардың инженерлік есептеу әдістері әзірленбеген, тек бұл шаңтұтқыштардың кейбір конструкцияларын зерттеу нәтижелері ғана бар.

5.3. СҮЗГІЛЕР

Сүзгілейтін аппараттар ең тиімді шаң тұтқыш құрылғыларға жатады. Сүзгілердің артықшылықтары:

-басқа типтегі газ тазалағашы аппарттарға қарағанда газдарды асылмалы бөлшектерден тазалау дәрежесі жоғары (сүзгілер субмикронды бөлшектерді қоса барлық мөлшердегі бөлшектерді толық сүзгілей алады).

-газдардың кез келген қысымы кезінде бөлшектерді тұту мүмкіндігі;

-газдағы асылмалы бөлшектердің кез келген концентрациясы кезінде тазалау дәрежесі жоғары;

-жоғары температураға дейін қыздырылған газдарды тазалау мүмкіндігі;

-химиялық берік материалдарды пайдалану;

-газдарды тазалау процесін толық автоматтандыру мүмкіндігі;

-тазалау процесінің тұрақтылығы және басқа тәсілдерді пайдаланғанға қарағанда тұтылатын бөлшектердің физикалық-химиялық қасиеттеріне және газ шығысына тәуелділігі аз болуы;

-пайдаланудағы қарапайымдылығы.

Кемшіліктері:

-кейбір сүзгілейтін қалқандарын кезең-кезеңмен алмастыру қажеттігі;

-саңылаулы сүзгілердің жекелеген түрлерін пайдаланған кезде энергия шығынының аз болуы;

сүзгісі бар қондырғылардың өте үлкен болуы (әсіресе тазаланатын газ көлемі үлкен болған жағдайларда);

-пайдалануда болатын салыстырмалы қиындықтар.

Қазіргі заманғы аппараттардағы саңылаулы сүзгі қалқандар өз құрылымы бойынша өте сан алуан келеді, бірақ көбіне бұлар талшықты денелерден немесе түйірлі элементтерден тұрады, бұлар мына типтерге шартты түрде бөлінуі мүмкін:

Икемді саңылаулы қалқандар: табиғи, синтетикалық және минерал талшықтардан тұратын мата материалдар; мата емес талшықты материалдар (киіз, желімделген және ине өтетін материалдар, қағаз, картон, талшықты маттар); ұяшықты (губкалы резина, пенополиуретан, мембраналық сүзгілер) материалдар.

Жартылай қатты саңылаулы қалқандар: тірек құрылғыларға орналасқан немесе солардың арасында қысылған талшық қабаттары, жоңқа, тоқылған тор.

Қатты саңылаулы қалқандар: саңылаулы керамика мен пластмасса, пісірілген немесе престелген металл ұнтақтары (металлокерамика), саңылаулы шыны, көмірграфитті материалдар және т.б. талшықты материалдар-шыны және металл талшықтардан қалыптасқан қыртыстар; металл торлар мен тесік парақтар.

Түйірлі қабаттар: қозғалмайтын, бос үйінді материалдар; үздіксіз немесе ара-тұра жылжитын материалдар.

Маңызына және шекті шаң жүктемесіне қарай қазіргі заманғы сүзгілер шартты түрде үш класқа бөлінеді.

Ауа сүзгілері құйылу вентиляциясының жүйесіндегі атмосфералық ауаны шаңсыздандыруға; өндірістік, қызмет, қоғамдық ғимараттарды желдетуге, ауамен жылытуға; технологиялық мұқтаждықтар үшін ауа беруге, агрегаттардың кіші стансаларының электрсүзгілеріне ток беруге арналған.

Сүзгілейтін элементтердің көптеген конструкциялары жасақталған, бұлардың жіктелімі 5.21-кестеде берілген.

5.21-кесте - Ауа сүзгілерінің жіктелімі

Сүзгі класы	Тұтылатын бөлшектердің мөлшері	Тазалау тиімділігі, %, кем емес
ІІІ	10	60
ІІ	1	85
І	1	99

Абсолюттік сүзгілер кіріс концентрациясы төмен болған кезде (1мг/м³) өндірістік газдар мен ауадан субмикрондық бөлшектерді өте жоғары тиімділікпен (99%-дан астам) тұтуға арналған. Мұндай сүзгілерді аса улы заттарды тұту үшін, сондай-ақ кейбір технологиялық процестерді жүргізген кезде немесе ауасы жұмыс ортасы болып келетін өте таза бөлмелерде ультражұқа тазалау үшін қолданады.

Өнеркәсіптік сүзгілер дисперсиялық фазасының концентрациясы өте жоғары (60г/м³ дейін) өнеркәсіптік газдарды тазалау үшін қолданылады. Сүзгілейтін қалқанда жинақталып қалған шаңды үздіксіз немесе ара-тұра алып тастау үшін бұл класс сүзгілерінң регенерацияға арналған құрылғысы болады, бұл өндіргіштігін берілген деңгейде ұстап тұрып, бағалы өнімдерді өндіріске қайтаруға рұқсат береді; бұл класс сүзгілері технологиялық жабдықтың құрамды бөлігі болып табылады.

Абсолюттік сүзгілер. Абсолюттік сүзгілерге (жоғары тиімді сүзгілерге немесе жұқа тазалайтын сүзгілерге) талшықтар (қағаз, картоннан істелген маттар) біртекті бөлініп орналасқан әртүрлі қалыңдықтағы қыртыстар болып келетін талшықты сүзгілер жатады. Сүзгі үшін табиғи немесе арнайы алынған, қалыңдығы 0,01 ден 100 мкм дейін болатын талшықтарды, және олардың қоспасын пайдаланады. Сүзгілейтін ортаның қалыңдығы миилиметрдің (қағаз) оннан бір үлесінен бастап екі метрге (көпқыртысты, ұзақ мерзімді пайдалатын терең сұңғымалы сүзгілер) дейін болады.

Талшықты сүзгілер жіңішке талшықты, терең және жуан талшықты сүзгілер деп бөлінеді.

Жіңішке талшықты сүзгілер. Жіңішке талшықты сүзгілер жоғары дисперсиялы шаңды және мөлшері 0,05-0,1 мкм аэрозоль бөлшектерді 99%-дан кем емес тиімділкпен тұтуға арналған. Көбіне жұқа немесе ультражұқа (диаметрі 2мкм-нен де кем) талшықтардан жасалған жіңішке парақтар немесе көлемді қыртыстар түріндегі сүзгілейтін материалдарды қолданады. Сүзгі жылдамдығы 0,01-0,15 м/с құрайды, таза сүзгі кедергісі 20-300 Па-дан аспайды, ал шаң тұтқан сүзгілердің кедергісі- 700-1500Па. Шаңды тұту негізінен броун диффузиясы есебінен және жанасу әсерінен болады, сондықтан диаметрі 0,1-1 мкм талшықтарды пайдаланған маңызды. Жұқа тазалайтын жұмыста пайдаланылған сүзгілерді қалпына келтіру (регенерация) рентабельсіз немесе мүмкін емес, бұл олардың басты кемшілігі болып табылады. Жіңішке талшықты сүзгілер ұзақ уақыт (0,5-3 жыл) жұмыс істеуге, кейіннен сүзгіні жаңасына алмастыруға арналған.

Жіңішке талшықты орта ретінде ФП (фильтры Петросяна) типті полимер шайырдан жасалған сүзгілейтін материалдар кең таралған. Бұлар диаметрі 1-2,5 мкм болатын синтетикалық талшықтар болып келеді, оны алу барысында дәке төсемге немесе өзара бекітілген жуандау талшықтардан жасалған негізге жағады. ФП материалдары өте күшті сүзгілейтін қасиетімен сипатталады. ФП-ң қыртыстарының жіңішке қалыңдығы (0,2-1мм) 1м³ аппаратқа есептегенде 100-150 м² сүзгілейтін бет алуға мүмкіндік береді. Жұқа тазалайтын сүзгілердің оңтайлы конструкциясы мына талаптарға сай болуы керек: габариті аз болып, сүзгілейтін беті барынша көп болуы керек; кедергісі аз болуы керек; қолайлы және тез орнату мүмкіндігі; жекелеген сүзгілерді топтап жинағанда сенімді герметикалығы болуы керек. Бұл талаптарға сай келетін қазіргі кезде кең таралған рамалық конструкциясы бар сүзгілер (5.38-сурет). Лента түріндегі сүзгі материалы П-тәрізді рамкаалар арасына төселеді, бұл рамкалар пакетті жинаған кезде қарама-қарсы бағыттарда ашық және жабық жақтарымен кезектесіп тұрады. Материалдың көрші қыртыстары арасына кеңірдектелген бөлгіштер орнатылады, бұлар қыртыстардың бір біріне жабысып қалмауы үшін орнатылады. Рамкалар, бөлгіштер, корпустың жанындағы қабырғалары әртүрлі: фанера, винипласт, алюминий, таттанбайтын болат сияқты материалдан болуы мүмкін. Лас газдар

5.38-сурет

1-П-тәрізді планка; 2-жанындағы қабырға; 3-бөлгіш; 4-сүзгілейтін материал.

Терең сүзгілер. Терең сүзгілерде жұқа талшықты сүзгілерде болатын негізгі кемшілік-үздіксіз жұмысты қысқа мерзім істеу кемшілігі болмайды. Бұлар жалпы биіктігі 0,3-2,0 м болатын көпқыртысты сүзгі болып келеді. Талшық диаметрі-8-19 мкм. Сүзгілеу жылдамдығы 1м/с. Тазартылатын ортаның қозғалыс жолындағы сүзгінің бірінші қабаты жуан талшықтардан, ал соңғысы-жіңішке талшықтардан тұрады. Негізгі қолданыс саласы-вентиляциялық және технологиялық газдарды радиобелсенді бөлшектерден тазалау, сондай-ақ антибиотиктер, витаминдер және басқа да медициналық аппараттар өндірісіндегі ауаны стерильдеу жүйесінде қолдану.

Терең сүзгілер 10-20 жыл бойы үздіксіз жұмыс істеуге арналған, бұл оларды пайдалану тәжірибесімен дәлелденген.

Радиобелсенді бөлшектерден тазартқаннан кезде қызмет мерзімі біткен соң сүзгілерді цементтеу арқылы көмеді. Бактериядан тазалаған кезде терең сүзгілерді ыссы бумен 4 сағат бойы стерильдейді, содан кейін үрлеу арқылы бір тәулік бойы кептіреді.

Жуан талшықты сүзгілер. Жуан талшықты сүзгілердің негізгі міндеті-жоғары тиімді тазалау кезінде аэрозольдің бастапқы концентрациясын төмендету. Бұлардың шаң сыйымдылығы жоғары және жіңішке талшықты сүзгілерге қарағанда біраз (10 есе) арзан келеді. Осыған орай бұларды алмастыру немесе қалпына келтіру оңай.

Жуан талшықты сүзгілердің оңтайлы құрамы- диаметрі1-20 мкм талшықтар қоспасы, 50 %-ға дейінгі талшықтардың мөлшері 4 мкм болуы керек. Сүзгілеу жылдамдығы 0,05-0,1 мс болған кезде материал 1 мкм-ден де ірі бөлшектерді тұтуы тиіс. Ішінара шаң тұтқан сүзгі субмикронды мөлшердегі бөлшектер үшін тиімді бола бастайды.

Жуан талшықты сүзгінің алмастырғанға немесе қалпына келтіргенге дейінгі қызмет істеу мерзімі оның шаңсыйымдылығымен анықталады, мұның өзі аппараттың шекті гидравликалық кедергісіне байланысты. Гидравликалық кедергі 0,3-0,5 кПа болған кезде сүзгіні бұдан әрі пайдалану дұрыс емес екені анықталды. Әдетте кіріс концентарциясы 0,5-1 мг/м³ болған кезде жуан талшықты сүзгілерді жылына 4-6 рет алмастырады.

5.39-суретте ДСВ маркалы алдын ала тазалау сүзгісі берілген. Толтырма ретінде диаметрі 15-25 мкм жуан лавсан талшықты пайдаланады, толтыру тығыздығы -15-25 кг/м³; қабат қалыңдығы - 0,1 м.

Ылғалды тұмантұтқыш сүзгілер. Сұйық аэрозоль бөлшектерін тұту үшін талшықты және торлы тұмантұтқыш сүзгілер қолданылады, бұлардың жұмыс істеу принципі тұмандарды талшықты қыртыстар арқылы өткізген кезде онда тұтылған сұйықты үздіксіз шығара отырып сұйық бөлшектерді талшықтардың ұстап қалуына негізделген. Талшықтардың материалы шыны, синтетика мене металдар болуы мүмкін.

5.39-сурет. Лавсан қондырмасы бар алдын ала тазалау сүзгісі.

1-бөлгіш қалқан; 2- сүзгіш материал; 3-тор; 4-ағаш тыс.

Талшықты тұмантұтқыш сүзгілердің ерекше қасиеті- талшық бетімен жанасқан кезде тұтылған бөлшектердің коаленсценциясы және онда сұйық пленкасының түзілуі. Жинақталған сайын қыртыстар арасынан жылға немесе ірі тамшы ретінде ағып, қыртыс ішінде және сырт жағынан ауырлық күші әсерінен жылжиды. Бұл кезде әдетте сүзгіленетін қыртыстарға ешқандай механикалық ықпалдың қажеті болмайды, яғни, сүзгілер станционарлық өздігінен тазалану режимінде тұрақты кедергімен жұмыс істейді.

Сұйық бөлшектерді тұтуға арналған басқа құрылғылардан барлық параметрлері бойынша ұтымды айрықшалана отырып, талшықты сүзгілерде елеулі кемшілік те болады, бұл: тұманда қатты бөлшектер мөлшері көп босла және қыртыста ерімейтін қатпар -тұздардың (CaSO₄, CaCO₃, CaF₂, CaSO₃, және т.б.) түзілуі.

Аталған кемшіліктеріне қармастан бұл аппараттардың тазалау дәрежесі жоғары, жұмыста сенімді, конструкциясы, құрастыруы және қызмет көрсетуі қарапайым болуымен сипатталады, ең бастысы- жіңішке дисперсиялы тұмандарды кез келген қалдық концентрациясына дейін тазалауды қамтамасыз етеді. Сондықтан бірқатар жағдайларда тұмантұтқыштар ауыстыруға болмайтын (таптырмайтын), ал кейде күкірт алудың және термиялық фосфор қышқылын алудың технологиялық процестерінде, әртүрлі қышқылдар мен тұздарды буландырумен концентрациялау, хлор-газ өндірісінде, майлар мен басқа да органикалық сұйықтарды буландыру сияқты технологиялық процестерде газдарды тұманнан толық тазалауға арналған жалғыз аппарат болып табылады.

Сүзгідегі бөлшектердің негізгі тұну механизміне сәйкес тұмантұтқыштар диффузия, жанасу есебінен тұндыру режимінде жұмыс істейтін, жіңішке талшықтарды пайдаланатын төмен жылдамдықты деп, және жуан талшықтар мен көлемді торлар негізінде жұмыс істейтін жоғары жылдамдықты, яғни, инерциялық, және екі сатылы деп бөлінеді.

Төмен жылдамдықты тұмантұтқыштар. Төмен жылдамдықты тұман тұтқыштар (ν_г≤0,2 м/с) диаметрі 5-20 мкм ( сұйықты шығару жылдамдығы төмен, қатты қоспалар тез жиылып қалатындықтан диаметрі кішілері пайдаланылмайды) талшықпен жабдықталады және диффузия есебінен және тістесу әсерінен субмикронды бөлшектерді тұтуға арналған; сүзгілеу жылдамдығы, бөлшектер мөлшері мен талшық диаметрі азайған сайын олардың тиімділігі ұлғаяды.

Төмен жылдамдықты сүзгілерді жабдықтау үшін жуан және жіңішке талшықтардың белгілі бір арақатынасы болуы тиіс. Жуан серпімді талшықтар жіңішке талшықтардың бірқалыпты көлемді бөлінуін қамтамасыз етеді, қыртыстан сұйықтың шығу жылдамдығын арттырады, қыртысқа механикалық беріктік пен тұрақтылық береді, сөйтіп, бүкіл қыртыстар тереңдігі бойынша жіңішке талшықтарға жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Әдетте, диаметрі 5-тен 30 мкм-ге дейінгі талшықтар қоспасы қолданылады, бұлардың орау тығыздығы-100-200 кг/м³ және қалыңдығы 0,05 м. Сүзгілейтін элементтің өзіне тән конструкциясы 5.40-суретте берілген. Элемент түбіне және кіріс келтеқұбырға дәнекерленген, диаметрі 3,2 мм сымнан жасалған тордың өске сәйкес орналасқан екі цилиндр элементінен тұрады. Торлар арасындағы кеңістік шыны талшықтарымен толтырылған. Элемент түбіне стаканға батырылған тұрба, гидробекіткіш қойылған, бұдан сұйық корпусқа құйылады. Қондырғының өндіргіштігіне байланысты бір корпуста 5-тен100-ге дейін элемент құрастыруға болады. Ең кең таралған элементтердің габариті: диаметрі 450мм, биіктігі 2,4 м. Аппараттарды жобалаған кезде конструкциялық материалдарды (пластик, таттанбайтын болат) таңдауға ерекше көңіл бөлінеді. 50ºС-тан астам температура кезінде легирленген молибден болаттар қолданады. Талшықтарды дайындау үшін арнаулы құрамы бар шыныларды, лавсан, полипропилен және басқа да полимерлерді пайдаланады. Қыртыс қалыңдығы 5-тен 15 см-ге дейін, сүзгілеу жылдамдығы -

5.40-сурет. Цилиндр сүзгілейтін элемент:

1-тіреуші тұрба қалқан; 2-тығыздайшы келтеқұбыр-ернемек; 3-шпилька; 4-төсеме; 5-торлар; 6-шыны талшықты қабат; 7-түбі; 8-гидробекіткіш тұрбасы; 9-стакан.

Құрғақ фильтрлердің аэродинамикалық қарсыласуы 200-1000 Па, ал өздігінен тазалану режимінде 1200 ден 2500 Па –ға дейін.Шыныдан жасалған фильтрлердің ең жоғарғы рұқсат етілген температурасы - 400 ⁰С. Жоғарғы жылдамдықты тұманұстағыш фильтрлері. Жоғарғы жылдамдықты тұман ұстағыш фильтрлері (у_г> 0,5-^1,2 м/с)) қалың қабатты ұштарының диаметрі 20-100мкм, газдарда 1 мкм ден ірі бөлшектердің инертті бұлттану механизмі арқылы бөлінетін, бөлшектердің мөлшері мен фильтрация жылдамдағының белгілі ұзындыққа дейін (әдетте 2,5м/с), тиімділгі артады, осыдан кейін екіншілік шашырап әкету ұсталынған сұйықтықтан ірі тамшылар түрінде кездесуі. Жоғары жылдамдықты Monsonto фирмасының тұманды-сеуіпұстағыштары түзу элементтер түрінде (5.41 сурет), мұндағы 2 талшық ол екі түзу параллельді торлардың арсында орналасқан 3.

Үлкен өндірістік қондырғыларда көп салмақты тіреу каркаспен жөнделген, астында бітіскен формалы түбі бар, бұл жерге белгілі бір сұйықтық келіп тамшылайды. Өлшемі 3 мкм ден кем емес бөлшектерді ұстау тиімдігі Ар = 1500-J-2000 Па болған кезде 90-98 % құрайды. 20-30 %ден жоғары фильтрлерде фильтрацияның жобалық жылдамдығының түсуі, тазартудың күрт төмендеуімен түсіндіріледі.

Мұндай фильтрлер көптеген өнеркәсіп салаларында үлкен қолданысқа ие, атап айтсақ күкірт қышқылы, аммиак, метанол, этилен және де пластмасса өңдеуде қолданылады.

Сурет 5.41- Жоғары жылдамдықты фильтрдің элементі:

1 — фланцеві бар қорапша; 2— шыны талшық; 3— тор.

Сұйық бөлшектерді жоғары жылдамдықта ұстау үшін инемен тесілетін әдісі талшықты қатпарлардың түзілуіне тиімді болып келеді,өйткені бұл жерде талшықтар тек жіңішке қатпарларда жапыспайды, сонымен қатар бөлек қатпарлардың арсында да жабысады. Бұл кезде көлемді біртекті құрылым пайда болады, ол механикалық ісерлерге өте тұрақты және сулы күйінде де тұрақты және жұмсақ болып келеді. Аса тиімді матерал ретінде әмбебап химиялық тұрақтылыққа ие полипропиленді талшықтар болып келеді.

5.42 суретінде полипропиленді және лав­сановты ине тесетін материалмен жабдықталған фильтр көрсетілген.Фильтрлейтін цилиндрлік элемент кеңістікте кездесетін,фильтр корпусының қабырғалары мен ішке кіру элементі арқылы жинақталған және ол ұсталған қышқыл қатпарында қондырылған. Фильтрлейтін элемент қақпағы бар торлы барабан және пеорирленген болып келеді. Соған сәйкес үлкен диаметрі бар сеуіпұстайтын элемент орнатылған. Торлы цилиндрге винипластамассалы пакет немесе қалыңдығы 3-5 мм болатын қатты талшық байланады.

Сурет 5.43. Талшықты фильтҚРВГ-Т:

1 — корпус; 2 —Фильтрлейтін материалы бар кассета; 3—шаюға арналған люк; 4 — кассетаны ауыстыруға арналған люк; 5— шлангамен шаю,а арналған форсунка.

Қоспа.

Периодтық және үзіліссіз шаятын қатты талшықты фильтрлерді тұманды тазарту үшін және қоспаға қышқылды себу,тұздар мен сілтілерді металл бұйымдарын жасау кезінде қолданады. 5.43 суретінде аспирацционды ауаны хром және күкірт қшышқылдарының бөлшектерінен тазарту үшін арналған.ФВГ-Т

Ластанған газ фильтрі көрсетілген.

Корпустың ішінде каркасқа салынған және торға бекінген фильтрлейтін материалы бар кассета орналасқан. Кассета вертикальды орналасқан біліктер ретінде дайындалған. Кассеталарды ауыстыру мен қондыру монтажды люк арқылы жүзеге асады. Фильтр ұсталынатын өнімнің фильтрлейтін материалдың өнім үстіне жиналуы арқылы жұмыс істейді. Қысым 500 Па ға жеткен кезде шаю люктары арқылы ауыспалы форсункалар көмегімен фильтр периодтық шаюға ұшырайды (әдетте 15-20 тәулік ішінде 1 рет).

Өнеркәсіп тиімділігі 5000 нан 80 000 м3/сағ бес өлшемді фильтрлер шығарады. Фильтрлеудің 3-3,5м/с жылдамдығы кезінде тазалаудың тиімділгі 96% жетеді. Фильтрлеуші материал Т-2 маркалы инетесуші талшығы. Мұндай фильтрлейтін материалы бар кассеталар ванналардың бортты қалдықтарында орналасуы мүмкін.

Екісатылы тұман ұстағыш фильтрлер.

Екі сатылы талшықты тұман ұстағыштардың екі негізгі типі ойлап табылған, олар бір бірімен функциялары арқылы ажыратылады. Қондырғының бір типінде газ келген кезде улкен бөлшектер ұсталынып және тұманның концентрациясы бірнеше ретке төмендейді. Және де тұманды ластайтын өлшенген қатты бөлшектер ұсталынады. Екінші фильтрде (әдетте төменгі жылдамдықты) бірінші деңгейде ұсталмаған жоғары дисперсті бөлшектерден тұманның жіңішке тазалауы жүзеге асады.

Қондырғылардың басқа типтерінде бірінші деңгейде жіңішке талшықты қатпар қолданылады. Екіншілік тамшылар айтарлықтай ірілеу,сондықтан да бірінші деңгей агломерат-ол барлық өлшемдегі бөлшектерді ірілейтін болып келеді. Екінші деңгейде сеуіп ұстағыш фильтр қолданылады. Конструкция жағынан екі деңгейі де бір корпусқа енеді.

Торлы тұманды сеуіпұстағыштар. Қатты дисперсті тұманды (сұйықтық бөлшектерінің өлшемі 5 мкм ден артық) және сеуіп ұстау үшін металлды торлардан өрілген пакеттерден тұрады және олар ұсталынатын сұйықтықтың жоғары жүктемесі кезінде тамшыұстағыштарды пайдаланады. Ұляшықтардың өлшемі 5 мм ден 13 мм ге дейін.

Торларды түзетіп 100-200 мм қалыңдықтағы пакеттерге салады диаметрі 2 м-ден кем аппараттарға сеткаларды тұтас цилиндрлік элементтерге орайды. Диаметрі одан да үлкен аппараттарға стандартты өлшемді және формадағы пакеттерді дайындайды,бұл монтажды люктар арқылы орындауға және тазартуды жеңіл жою үшін(5.44 сурет). Әртүрлі жағдайларда жұмыс жасау үшін тығыздығы – 112-ден 180кг/м3-қа дейінгі әртүрлі пакеттер қолданылады. Торлы сеуіп ұстағыштар технологиялық аппараттың ішімен қатар бөлек корпуста да орнатылады.

Тұманды ұстағыштардың тиімділікті арттыру үшін торлы сепараторлардың екі түрі қарасытырылады.

Төменгі деңгейде тамшыларды ұстап тұрушы ретінде ұяшықтары ұсақ және жоғары тығыздықтағы (224 кг/м3 дейін) пакеттер орнатылыады; ал екінші деңгейдегі пакеттердің тығыздығы төмен болады (96-112 кг/м³).Әртүрлі тығыздықтағы қабаттау тордағы ұяшыұтардың ұзындығына байланысты. Төменгі пакетте салқындату режимі сақталады. Мұндай жағдайда тамшылардың қозғалыс жылдамдығы өсіп және олардың инерциялық ұстап алуы пакеттің жоғары торларында орналасқандығына байланысты булар мен газдардың жуылуы жақсарады. Практика жүзінде дәлелденгендей сулы торлардың тұманды ұстау қабілеті құрғақ торларға қарағанда тиімділігі жоғары. Деңгейлердің арасындағы ара қашықтық әдетте колоннаның ¾ диаметрін құрайды.

Рұқсат етілген газ қозғалысының жылдамдығы 0,9-6 м/с құрайды. Торлы тамшыұстағыштардың сепарация тиімділігі оптималды жағдайда 30дан 110% дейін газ қозғалыс жылдамдығының өзгеру диапозонында сақталады; бұл жағдайда буларда (газдарда ) сұйық фазаның ең жоғарғы концентрациясы 100-120 г/м³ тен аспауы керек. Сулы торлардың гидравикалық қарсыласуы құрғақ сепараторлардың қарсыласуына қарағанда сұйықтық концентрациясы 5г/м³ тен төмен емес және 1,5-2 есе үлкен болып келеді.

Тұманды ұстағыш фильтрлердің есептеуі кезінде берілген паспортта ұстағыштар туралы мәліметтер қолданған тиімді. Әлбетте, газ параметрлерінде паспорттағы мәліметтер анықталуына қарағанда минимальды айырмашылық болуы керек. Бірақ кейбір жерлерде тұманды ұстағыштардың есептік тәртібі жүргізіледі.