Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция.Часть 2. Учебно-методическое пособие для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляци.pdf
В промышленности циклоны делят на высокоэффективные и
высокопроизводительные. Первые эффективны, но требуют больших затрат на
осуществление процесса очистки. Циклоны второго типа имеют небольшое
гидравлическое сопротивление, но плохо улавливают мелкие частицы.
При больших расходах очищаемых газов применяют групповую
компоновку аппаратов – групповые циклоны. Это позволяет не увеличивать
диаметр циклона, что положительно сказывается на эффективности очистки. В
этих аппаратах запыленный газ входит через общий коллектор, а затем
распределяется между циклонными элементами.
Иногда большое число малых циклонов (мультициклонов) объединяют в
группу (батарейные циклоны). Они используются для очистки больших расходов
газа. Однако, из-за перетока газов между элементами циклонов, эффективность
очистки батарейных циклонной ниже, чем у одиночных.
Наибольшее распространение получили цилиндрические циклоны ЦН-11
и ЦН-15.
Циклоны являются простейшими центробежными пылеуловителями и
применяются в вентиляционной практике, главным образом, для очистки
отработанного воздуха, имеющего большое начальное содержание пыли. В
циклонах наиболее совершенных конструкций можно достаточно полно
улавливать частицы размером от 5 мкм и больше. Улавливание пыли в циклонах
основано на использовании центробежных сил.
Циклон (рисунок 7.2) состоит из цилиндрической части корпуса 3,
входного патрубка прямоугольного сечения 2, присоединённого тангенциально
к цилиндрической части циклона, выхлопной трубы 1, установленной
вертикально по оси цилиндра, конической части 4, пылеотводящего патрубка 5
и бункера 6.
Запыленный газовый поток со скоростью 15-25 м/с поступает в
цилиндрическую часть через входной патрубок. Входя тангенциально в
цилиндрическую часть через входной патрубок, поток приобретает
вращательное спиралеобразное движение вокруг выхлопной трубы, спускаясь
71
вниз. Частицы пыли, стремясь сохранить своё первоначальное направление
движения при входе, а также под действием центробежных сил, возникающих
при круговом движении, перемещаются к стенкам цилиндра и конической части.
Соприкасаясь со стенками циклона, частицы теряют свою скорость и,
увлекаемые спиралеобразным движением потока и силой тяжести, достигают
нижней части конуса. Приблизившись к конусу циклона, газовый поток
поворачивает и движется вверх к выхлопной трубе, образуя внутренний
вращающийся вихрь.
Частицы пыли, достигшие стенок циклона, перемещаются вместе с газами
вниз, откуда через пылеотводящий патрубок выносятся из циклона.
Движение частиц пыли вниз к пылеотводящему патрубку обусловлено не
только влиянием силы тяжести. В первую очередь оно вызвано тем, что газовый
поток у стенок цилиндрической и конической частей корпуса не только
вращается, но и движется вдоль оси циклона к конической части его корпуса.
Таким образом, эффективность пылеотделения в циклоне является, прежде
всего, функцией центробежной силы, которая определяется из выражения
=
, (7.1)
где m – масса частиц пыли, кг;
v – окружная скорость вращения частицы внутри полости циклона, м/с;
R – радиус вращения, м.
Рисунок 7.2 - Схема потоков воздуха в циклоне
72
1
2
63 4
5
Рассматривая влияние различных факторов на степень улавливания пыли
в циклоне, можно сделать следующие выводы:
1. С повышением скорости газового потока улучшается улавливание пыли
в циклоне. Однако, при больших скоростях рост КПД циклона замедляется, а при
переходе некоторого предела, зависящего от конструкции циклона и
дисперсного состава улавливаемой пыли, начинает даже снижаться. Это вызвано
возникновением завихрений скоагулированных пылевых агрегатов. Обычно
наиболее эффективные скорости входа газа в циклон колеблются от 20 до 25 м/с,
но не менее 15 м/с.
2. Крупные частицы пыли осаждаются быстрее. Увеличение плотности
вещества частиц также ускоряет их улавливание.
3. При уменьшении расстояния между стенками выхлопной трубы и
корпуса циклона сокращается путь, проходимый частицей, следовательно,
облегчается её осаждение. Однако, если эта величина будет очень небольшая, то
возможно забивание пылью входного патрубка. Это следует иметь в виду, когда
пыль склонна к слипанию, прилипанию к стенкам и когда концентрация пыли в
газовом потоке значительная. При увеличении диаметра циклона ухудшается его
КПД. Для достижения высокой эффективности улавливания пыли лучше
73
1
2
3 4 5 6 7
8
9
Воздуходувка
Расходомер
Патрон с
фильтром АФА
Сечение 1
Сечение 2
применять циклоны малого диаметра, но это приводит или к значительному
увеличению скорости газа, что не всегда допустимо, или к необходимости
пропускания газа через несколько параллельно установленных циклонов.
Рекомендуется устанавливать циклоны диаметром не более 800-1000 мм.
4. Вязкость газа увеличивается при повышении температуры, и это
снижает эффективность улавливания пыли в циклоне.
Порядок выполнения работы
Испытание циклона с целью выявления его эффективности производится
на лабораторной установке, схема которой представлена на рисунке 7.3.
Рисунок 7.3 - Схема установки для исследования работы циклона
Установка состоит из центробежного вентилятора 1, циклона 2, дозатора
3, воздуховода 4, пылесборника 5, пневмометрических трубок 6,
микроманометра 7, весов 8 и пылезаборной трубки 9.
1. Определение степени очистки воздуха в циклоне.
Степень очистки воздуха от пыли в циклоне определяется по формуле:
с
=
нск
100%, (7.2)
с
н
где сн – концентрация пыли в воздухе до циклона, мг/м3;
– концентрация пыли в воздухе после циклона, мг/м3.
с
к
Начальная концентрация пыли в воздухе с
74
при искусственном запылении,
н
что имеет место в лабораторных условиях, определяется как частное от деления
взятой массы G пыли на объём воздуха, проходящего через циклон за
τ
определённый промежуток времени
:
=
н
, (7.3)
где L – расход воздуха в воздуховоде, м3/с;
Запыленность воздуха после циклона определяется весовым методом с
помощью фильтров АФА, пылезаборной трубки, расходомера.
Методика определения степени очистки воздуха в циклоне на
лабораторной установке заключается в следующем.
Пыль массой G, мг, предназначенная для запыления воздуха, засыпается в
дозатор работающей экспериментальной установки.
Время начала и конца введения пыли в воздуховод, где она смешивается с
воздухом, отмечается секундомером.
Для вычисления количества запыленного воздуха L, прошедшего через
циклон, определяется динамическое давление Р
в воздуховоде.
д
Одновременно с началом запыления воздуха производят отбор проб
воздуха на запыленность после циклона через отверстие с помощью
пылезаборной трубки 9, фильтров АФА, расходомера, воздуходувки.
Методика определения запыленности воздуха весовым методом изложена
в разделе 6.
Опыты проделывают 3 раза при различных расходах воздуха.
Определив начальную и конечную запыленность воздуха по
вышеописанной методике, в каждом опыте находят степень очистки воздуха от
пыли.
Расчетные данные и результаты измерений заносят в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 – Результаты измерений и расчетов степени очистки циклона
75
Масса пыли д
τ
Масса фильтра до измерения
Масса фильтра после
измерения
Динамическое давление в
η
,
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
13
1 2 3
, секунд
, мг
G
ля запыления
G, мг
, мг
G
1
Номер опыта
Время запыления,
1. Конструкция циклона.
/с
, Па
2
д
воздуховоде Р
воздуховоде v, м/с
Скорость воздуха в
3
Расход воздуха в
воздуховоде L, м
Контрольные вопросы
3
, м
ф
3
, мг/м
н
3
, мг/м
к
%
через фильтр L
Показания расходомера
циклона с
Запыленность воздуха до
Объем воздуха, прошедшего
циклона с
Запыленность воздуха после
Степень очистки воздуха
2. Принцип работы циклона.
3. От чего зависит эффективность циклона.
4. Приборы для определения концентрации пыли.
5. Групповая установка циклонов.
6. Батарейные циклоны.
7. Методика определения степени очистки воздуха в циклоне.
8. Достоинства циклонов.
9. Недостатки циклонов.
76
1
2
3 4 5 6 7
8
9
Воздуходувка
Расходомер
Патрон с
фильтром АФА
Сечение 1
Сечение 2
8 Определение сопротивления циклона
Цель работы: испытание циклона с целью определения величины его
гидродинамического сопротивления.
Потери давления в циклоне при прохождении через него запыленного
воздуха, могут быть вычислены по формуле
ц=
вх
, (8.1)
где ζ – коэффициент сопротивления циклона, ζ = 1÷3;
v
– средняя скорость движения воздуха во входном патрубке, м/с;
вх
ρ
– плотность воздуха, кг/м3.
Порядок выполнения работы
Испытание циклона с целью выявления величины гидродинамического
сопротивления производится на лабораторной установке, схема которой
представлена на рисунке 8.1.
.
необходимо:
Рисунок 8.1 - Схема установки для исследования работы циклона
Для определения величины коэффициента сопротивления циклона
77
а) найти среднюю скорость движения воздуха во входном патрубке;
б) определить величину коэффициента сопротивления как отношение
потери давления в циклоне к динамическому давлению во входном патрубке.
Методика определения величины коэффициента сопротивления циклона
сводится к следующему.
С помощью пневмометрических трубок и микроманометров измеряют
вх
статическое давление Р
, во входном патрубке и динамическое давление Рд1 в
с
воздуховоде (в сечении 1). Полученное значение Р
к входному патрубку циклона, по формуле
вх
= Р
д
д
, (8.2)
вх
где F1 – площадь поперечного сечения воздуховода в измеряемом сечении,
2
;
м
– площадь сечения входного патрубка, м2.
F
вх
вх
Далее рассчитывают полное давление Р
во входном патрубке:
п
=
д
вх
+
вх
с
вх
Аналогично определяется полное давление Р
циклона:
пересчитывают, относя его
д1
. (8.3)
вых
в выходном патрубке
п
вых
д
= Р
д
; (8.4)
вых
=
вых
д
+
вых
. (8.5)
с
вых
Далее находим потерю давления в циклоне:
и
=
вх
п
вых
. (8.6)
п
После этого вычисляют среднюю скорость во входном патрубке v
78
, м/с:
вх
ρ
ζ
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
13
14
15
16
17 1 2 3
вх
вх=
д
, (8.7)
и находят значение коэффициента сопротивления циклона из формулы
(8.1).
Опыты по определению коэффициента сопротивления можно совместить
с определением степени очистки циклона, так как пыль, содержащаяся в воздухе,
практически не влияет на величину сопротивления циклона.
Данные измерений и расчетов сводят в таблицу 8.1.
Таблица 8.1 – Результаты измерений и расчетов коэффициента
сопротивления циклона
2
2
, Па
с
, Па
с
вх
№ опыта
t, ° С
вых
P
, Па
д1
P
P
2
, Па
, м
1
д2
P
F
, м
вх
F
, м
вых
F
вх
, Па
д
, Па
д
вых
P
, Па
п
вх
P
P
Контрольные вопросы
1. Методика определения сопротивления циклона.
2. Конструкция циклона.
3. Принцип работы циклона.
4. От чего зависит сопротивление циклона.
5. Приборы для определения сопротивления циклона.
6. Достоинства циклонов.
3
, Па
, Па
п
ц
, м/с
, кг/м
вых
P
вх
∆ Р
v
7. Недостатки циклонов.
79
9 Испытание приточной установки
Цель работы: определение характеристик приточной установки:
− производительности по воздуху;
− аэродинамических сопротивлений оборудования (фильтра,
калорифера);
− полного давления, развиваемого вентилятором;
− тепловой мощности калорифера.
−
Испытание и наладку систем вентиляции и кондиционирования воздуха
осуществляют при их приемке и в процессе эксплуатации.
При приемке испытание проводят после окончания монтажностроительных и отделочных работ до установки технологического оборудования
или при его частичной загрузке. При этом виде технического испытания
проверяют соответствие проекту: производительности и полного давления
вентилятора каждой вентиляционной установки; объемного расхода воздуха,
проходящего через отдельные воздухоприемные и воздуховыпускные
устройства; теплопроизводительности калориферных установок; режима работы
насосов оросительных камер; параметров приточного воздуха, поступающего в
помещение.
Для оценки эффективности вентиляции в процессе эксплуатации системы
проводят техническое и санитарно-гигиеническое испытание установок.
При техническом испытании вентиляционной установки определяют:
а) производительность и полное давление вентилятора, а также частоту
вращения вентилятора и электродвигателя;
б) расходы удаляемого и подаваемого воздуха, скорости движения
воздуха в вентиляционных каналах, скорости выпуска воздуха из приточных
отверстий и насадков, скорости всасывания в сечениях вытяжных отверстий, а
также распределение расхода воздуха по отдельным участкам вентиляционной
сети;
80