книги из ГПНТБ / Чулаков П.Ч. Теория и практика обеспыливания атмосферы карьеров

Разлагая Fxov на тангенциальную ті радиальную силы, получим проекции Fxoy и Foz 'на координатные оси х, у, z:

40

Проекция вектора Fg на координатные оси

Полное решение таких дифференциальных уравнений затруднительно.

Однако известно, что в осаждении частиц пыли на стенках циклона решающую роль играет скорость

41

Поток движется с постоянной угловой скоростью

42

быстро убывает н приближается к нулю, и, следова­ тельно, можно считать

Аналогичным путем можно решить второе урав­ нение системы (11.18).

Для решения третьего уравнения системы (11.18) обозначим

43

Для нахождения C\ используем начальные усло­ вия (11.30)

Сх = In (В — А'и sin Ѳ);

тогда

Для нахождения С2 исходим из условия, что при

^=0 2=0; тогда

гВ . и sin Ѳ

Высота цилиндрической части циклона, при кото­ рой частица пыли достигнет его стенки, будет опреде­ лена по формуле

44

динамики частицы пыли в циклоне, ©ходят окружная скорость воздушного потока, его удельный вес, вяз кость, угол входа, радиус и плотность улавливаемой частицы, время ее движения, высота и радиусы цик­ лона.

Закономерность осаждения пыли в циклонных пы­ леуловителях описывается критериальным уравне­ нием [19]

критерий Фруда для частицы, движущейся с танген­ циальной скоростью и в циклоне со средним радиу­ сом вращения R.

Подставляя значения критериев в уравнение (11.33), получим выражение для определения ради­ альной скорости движения частицы в циклоне

При криволинейном движении число выделив­ шихся частиц за 1 сек на единицу длины спирали по­ тока в циклоне будет равно

Если в циклон в секунду поступает NQ частиц, то при перемещении потока по спирали на dx уменьше­ ние концентрации частиц пыли можно описать диф­

уравнением

45

предела изменения концентрации пыли в левую часть уравнения (11.36) и предполагая, что поток за это время пройдет путь 2ixRn, можно вычислить опреде­

примерная эффективность улавливания пыли при раз­ личном диаметре частиц:

49

При Шарошечном бурении скважин для улавлива­ ния частиц пыли размером менее 10 мкм наибольшее

ствие столкновения ее с поверхностью волокон и при­ липания к 'ним. Постепенно на поверхности ткани об­ разуется фильтрующий пылевой слой. С увеличением толщины пылевого слоя повышается сопротивление ткани. Поэтому тканевые фильтры периодически очи­

Тканевые фильтры обеспечивают хорошее улавли­ вание пыли, однако им присущи и существенные не­ достатки:

1) невозможность использования их при очистке воздуха, конденсирующего влагу, или при улавлива­ нии пыли, обладающей высокой липкостью;

2)ограниченная скорость фильтрации, не превы­ шающая 0,6—1 м/мин;

3)низкая степень улавливания высокодисперс­ ной пыли после встряхивания до образования сле­ дующего пылевого слоя и при изнашивании волокон ткани.

Поэтому в пылеуловителе конструкции КазПТИ применяется предварительное утяжеление высоко­ дисперсных частиц пыли каплями диспергированной воды. Для сообщения потоку кинетической энергии, обеспечивающей смачивание частиц пыли каплями воды, применяется труба Вентури, а последующее их улавливание производится в циклонных аппаратах.

Пылеуловители, состоящие из трубы Вентури и скруббера, применялись в различных отраслях про­ мышленности. Например, в отечественной практике такие пылеуловители нашли применение на заводах цветной металлургии.

Однако практика применения трубы Вентури сов­ местно со скруббером показывает, что остаточная за­ пыленность газов на выходе из пылеуловителей до­ стигает 45—950 мг/м3 . Такая низкая эффективность очистки объясняется несоответствием параметров тру­ бы Вентури и скорости потока газов в трубе.

'47

Труба Вентури, применяемая для утяжеления ча­ стиц пыли, состоит из конфузора, горловины и диф­ фузора. По сравнению с другими сужающими уст­ ройствами она характеризуется наименьшей потерей давления (рис. 9).

С точки зрения сохранения ядра постоянных скоро­ стей потока перед поступлением в горловину трубы Вентури, уменьшения потерь давления и повышения работоспособности струп большое значение имеют параметры конфузора.

Рис. 9. Схема к расчету трубы Вентури

Интенсивность отрыва потока от стенок конфузора [30] зависит от угла конусности и относительной дли­

вующих минимальным значениям коэффициента мест­ ного сопротивления.

Вгорловине трубы Вентури, где поток обладает наибольшей кинетической энергией, происходят заса­ сывание воды, смачивание пылевых частиц и вырав­ нивание скоростей. Поэтому длина горловины трубы Вентури Іц, несомненно, влияет на эффективность смачивания пыли. Однако этот основной размер в на­ стоящие время не поддается точному расчету, поэтому

оптимальная длина Іц устанавливается опытным пу­ тем.

Вначале горловины трубы Вентури происходит отрыв струи от ее внутренней поверхности, сопровож­

дающийся уменьшением сечения воздушного потока и увеличением его скорости. Длина /о, соответствую­ щая максимальной силе эжекции, зависит от парамет­ ров конфузора, и для коллекторов с закругленными

48

тельно принимать kœ0,5d0.

Чтобы обеспечивалась эффективность соударения частиц пыли с каплями воды, полное растекание фа­ кела диспергированной воды должно происходить в горловине трубы Вентурп. Если длина горловины не­ достаточна, между факелом диспергированной воды

истенками трубы Вентурп образуется кольцевой зазор

иэффективность соударений аэрозолей снижается. И наоборот, при излишней длине горловины повышается ее сопротивление.

Угол конусности распиливания, как показали эксперименты, колеблется в пределах -^- = 15-т-35°,

а длина активной зоны факела составляет (1-М.5) d0. Из горловины трубы Вентури воздушный поток по­ ступает в диффузор, где кинетическая энергия пре­ образуется в потенциальную. До определенного зна­ чения угла конусности профиль скоростей в диффу­ зоре, вытягиваясь, остается симметричным оси потока. При дальнейшем увеличении угла ß вследствие отры­

ва потока от стенок симметрия нарушается.

Инж. Лаваль, исследуя истечение пара в турбине, экспериментальным путем установил, что если зада­ чей вытекания является создание максимальной ско­ рости струи, то сопло следует делать конически расхо­ дящимся под углом, немного превышающим 10° [31]. При большем угле конусности струя отрывается от стенок сопла и вследствие внезапного расширения ки­ нетическая энергия снижается.

Преобразование кинетической энергии потока в по­ тенциальную, происходящее в диффузоре, несомненно, сопровождается невосполнимыми потерями энергии. Эти потери связаны с повышением степени турбулизации потока, вызываемой постепенным его расшире­ нием, колебанием его вдоль стенок и отдельными сры­ вами вихрей. С увеличением угла конусности диффу­ зора вихреобразование вдоль стенок увеличивается. При угле ß около 14° начинают появляться обратные токи вдоль стенок диффузора. Энергия этих вихрей является потерянной для потока, так как она рассеи­ вается при их затухании, превращаясь в тепло.

49