Содержание

Исследование эффективности циклонного пылеуловителя 4

Принцип действия циклонных пылеуловителей 4

Конструкции промышленных циклонов 6

Конструкция лабораторного циклона 9

Лабораторная установка 10

Порядок выполнения работы 13

Обработка результатов опытов 16

Содержание отчета 18

Контрольные вопросы. 19

Библиографический список 20

Исследование эффективности циклонного пылеуловителя

Задачами лабораторной работы является:

• определение степени улавливания в циклоне пыли различного фракционного (гранулометрического) состава при различных расходах газа (воздуха);

• определение аэродинамического сопротивления циклона в зависимости от расхода газа (воздуха) и концентрации пыли;

• оценка влияния режимных параметров работы циклона на полноту пылеулавливания.

Принцип действия циклонных пылеуловителей

Циклонные пылеуловители (циклоны) имеют широкое применение во многих отраслях промышленности для очистки газов, выбрасываемых в атмосферу, от частиц пыли крупностью 10-100 мкм.

Улавливание частиц пыли в циклонах происходит под действием центробежной силы, возникающей в результате придания запыленному газовому потоку интенсивного вращательного движения. Такой характер движения реализуется при подаче в цилиндрическую часть корпуса циклона очищенного газа через тангенциально установленный входной патрубок (рис. 1). Коаксиально установленный выходной патрубок способствует вращательному движению газового потока при одновременном его смещении вниз к торцу этого патрубка (спиралевидная траектория движения газа). Частицы пыли под действием центробежной силы отбрасываются на внутреннюю поверхность цилиндрического участка циклона и смещаются вертикально вниз под действием силы тяжести и под динамическим воздействием газового потока. Освобожденный от пыли газовый поток попадает в расширенное пространство ниже торца выходного патрубка и траектория его движения изменяется с уменьшением скорости вращения. Последующий поворот газового потока на 180° при входе в патрубок способствует дополнительному удалению частиц пыли под действием силы инерции.

Рис.1. Схемы циклонов цилиндрического типа с различными вариантами ввода газа : а – спиральный ввод; б – тангенциальный ввод; в – винтообразный ввод.

Величина центробежной силы для частиц массой m определяется известным соотношением , в котором окружную скорость движения частицы можно считать равной скорости газа во входном патрубке циклона. Радиус окружности R, по которой первоначально движется частица, учитывают в пределах от диаметра выходного патрубка до внутреннего диаметра циклона. Так как масса частицы условно сферической формы равна , то легко установить, что при равных w_п, R, и плотности  величина центробежной силы, действующей на частицу крупностью  = 10 мкм, в 1000 раз меньше, чем на частицу  = 100 мкм. Поэтому мелкие фракции пыли задержать в циклонах не удаётся с достаточной полнотой (рис.3).

Конструкции промышленных циклонов

Промышленные конструкции циклонов включают корпус из цилиндрической и конической частей с бункером для накопления собранной пыли (рис.2). Конусный участок обеспечивает движение слоя задержанной пыли в бункер.

Рис.2. Конструкция типового (стандартизированного) циклона ЦН-11

Входные патрубки выполняют прямоугольного поперечного сечения. Реализуют три варианта размещения этих патрубков (рис.1), обеспечивающих поступление газового потока в корпус циклона по спиральной, тангенциальной и винтообразной траекториям. Выходной патрубок имеет цилиндрическую форму.

Разработаны и используются ряд типовых (стандартизированных) конструкций циклонов [1, с 152-159], [3, c. 30-36], рассчитанных на различную пропускную способность. Достаточная эффективность пылеулавливания типовых циклонов обеспечивается при определенных соотношениях размеров конструкционных элементов и скоростных параметров газового потока [5, с. 455]. Так, для широко применяемых циклонов типа ЦН-11 (рис.2) соотношение размеров приняты следующими [1, с.153]:

• внутренний диаметр цилиндрического участка, базовый размер D;

• диаметр выходного патрубка d=0,59∙D;

• размеры входного патрубка a=0,44∙D, b=0,25∙D;

• высота цилиндрического участка H_ц=2,06∙D;

• высота конического участка H_к=2∙D;

• высота установки выходного патрубка h₁=1,1∙D;

• угол установки входного патрубка  =11°

Крупность частиц пыли , мкм

Рис.3. Фракционная эффективность типового циклона ЦН-11

(по данным [1, с.155])

Стандартный ряд диаметров выпускаемых циклонов принят в диапазоне D=0,2 – 2 м. Нормативную пропускную способность циклона (расход очищаемого газа) принимают, основываясь на рекомендуемой величине условной скорости газа w_ц в цилиндрическом сечении корпуса циклона: . Для циклонов ЦН-11 значение этой скорости принято w_ц=3,5 м/с [1, с.162]. Принимаемые размеры поперечного сечения входного патрубка должны обеспечивать поступление очищаемого газа в циклон со скоростью 14-25 м/с [1, с. 147]. Максимальная концентрация пыли в потоке газа при входе в циклон допускается до 1000 г/м³ при слабослипающейся и до 250 г/м³ при среднеслипающейся пыли [6, с.190].

Аэродинамическое сопротивление циклонов p_ц определяется их конструкцией [1, с.163], величиной расхода газа, и в меньшей степени концентрацией пыли. Величина коэффициента аэродинамического сопротивления промышленных циклонов , отнесенного к скорости газа во входном патрубке, достигает 75-2000 [1, с.163],[2, с.13].

Промышленные циклоны изготовляют из листовой износостойкой стали. В случае очистки горячих газов циклоны имеют внутреннюю футеровку из огнеупорных материалов.