WWW.KNIGA.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Онлайн материалы
 

«ISSN 1994-0351. Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2012. Вып. 2 (22). УДК 621.928.92 В. Н. Азаров, Д. П. Боровков, С. В. ...»

ISSN 1994-0351. Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2012. Вып. 2 (22). www.vestnik.vgasu.ru

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

УДК 621.928.92

В. Н. Азаров, Д. П. Боровков, С. В. Филиппова

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ЗАКРУТКИ ПОТОКА

ДЛЯ СНИЖЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ

НА ВСТРЕЧНЫХ ЗАКРЫТЫХ ПОТОКАХ

Приведены результаты исследований интенсивности закрутки потока на выходе из пылеуловителей циклонного типа. Описаны устройства для раскрутки потока. Представлены результаты экспериментальных исследований раскручивающих устройств и их промышленного внедрения.

К л ю ч е в ы е с л о в а: интегральный параметр, аппарат на встречных закрытых потоках (ВЗП), интенсивность закрутки, аэродинамическое сопротивление.

The results of the research of the intensity of stream turning when it alights from the cyclone dust collectors are given in the article. The devices for stream rotating are described. The results of the experimental researches of rotating devices and their industrial adoption are considered.

K e y w o r d s: integral parameter, contrary turning stream instrument (TSI), an intensity of rotation, aerodynamical resistance.

Наиболее распространенными системами обеспыливающей вентиляции на предприятиях строительной индустрии в настоящее время являются многоступенчатые системы, в которых в качестве основного пылеулавливающего оборудования используются пылеуловители на встречных закрученных потоках, с разделителями-концентраторами, т.



к. они обеспечивают наибольшие значения эффективности очистки, сохраняя конструктивную простоту, характерную для пылеуловителей циклонного типа [1, 2]. Однако при всех достоинствах описанных схем следует отметить наличие существенных потерь энергии вследствие многократной закрутки потока, что приводит к повышенным потерям давления.

Энергия закрутки, получаемая потоком газа на входе в инерционные пылеуловители, не полностью расходуется на прохождение сепарационной камеры. Поэтому на выходе из пылеуловителей поток имеет импульс вращательного движения, сопоставимый с осевым [3]. К тому же движение закрученного потока по воздуховоду характеризуется повышенными потерями давления в сравнении с осевым, что приводит к увеличению аэродинамического сопротивления системы.

Таким образом, актуальными являются исследования, направленные на разработку устройств, предназначенных для раскрутки потока газа, прошедшего очистку в инерционных пылеуловителях, с целью использования энергии закрученного течения для снижения аэродинамического сопротивления систем обеспыливающей вентиляции.

Для снижения потерь давления инерционных пылеуловителей возможно использование раскручивающих устройств [3]. Их применение позволит не только снизить сопротивление за счет «выпрямления» потока, но и вернуть часть энергии, потраченной на его закрутку, повысив таким образом энергоэффективность систем обеспыливающей вентиляции строительной индустрии.

ISSN 1994-0351. Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2012. Вып. 2 (22). www.vestnik.vgasu.ru ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________





Как известно, принцип работы инерционных пылеуловителей циклонного типа состоит в использовании центробежных сил, возникающих в результате закрутки потока запыленного газа, подаваемого на очистку. Закрутка потока, как правило, производится путем тангенциальной подачи потока в цилиндрическую сепарационную камеру, войдя в которую, он приобретает вращательное движение вследствие взаимодействия со стенками аппарата.

Таким образом, энергия осевого движения потока частично переходит во вращательную. При движении потока вниз, к бункерной зоне, происходит взаимодействие со стенками сепарационной камеры, в результате чего часть энергии вращения потока неизбежно теряется.

Отметим, что к потерям пылеуловителя, как правило, следует прибавить сопротивление отвода, который из компоновочных соображений обычно располагается в непосредственной близости от выходного патрубка пылеуловителя.

Анализ экспериментального и теоретического материала показывает, что энергия, затраченная на закрутку подаваемого на очистку в циклон потока, не полностью тратится при прохождении потоком сепарационной камеры. На выходе из отводящего патрубка поток имеет тангенциальные составляющие скорости, что позволяет считать его закрученным.

Известно, что закрученный поток при прочих равных условиях обладает, в сравнении с аксиальным, большей транспортирующей способностью. Но эта энергия тратиться на взаимодействие со стенками воздуховодов и не только не используется, но и увеличивает сопротивление системы аспирации, в виду того, что закрученный поток характеризуется большим сопротивлением.

Наличие закрутки на выходе из пылеуловителя можно использовать для снижения аэродинамического сопротивления в случае преобразования ее в энергию аксиального потока. Таким образом, практический интерес представляет исследование параметров закрученного потока, выходящего из пылеуловителей циклонного типа. Особенный практический интерес представляет собой данная задача в случае с аппаратами ВЗП, т. к. они характеризуются наибольшими значениями интенсивности закрутки потока в сепарационной камере.

Для характеристики интенсивности закрутки потока принят интегральный параметр закрутки Ф*, характеризующийся отношением момента количества движения М к осевому количеству движения K в произвольном сечении в масштабе линейного размера канала [4].

–  –  –

интегральный параметр закрутки потока, получаемый на выходе. В частности, для тангенциальных закручивателей, при помощи которых осуществляется закрутка потока в инерционных пылеуловителях.

В ходе исследований определялись характеристики потока на выходе из пылеуловителя циклонного типа, а также на выходе из пылеуловителя на встречных закрученных потоках. Пылеуловитель, использованный в экспериментальной установке, имеет типоразмеры, соответствующие циклонам серии ЦН-600 и пылеуловителю на встречных закрученных потоках ВИП-600 [1].

Измерения осуществлялись в интервалах расхода очищаемого газа, установленного каталожными данными, и запыленностях 0…500 мг/м3. При определении характеристик потока на выходе из пылеуловителя в режиме встречных закрученных потоков произведено три серии измерений при различных значениях доли расхода, подаваемого на нижний ввод аппарата (Lн/Lобщ). Для получения обобщенных данных значения осевых и тангенциальных скоростей приведены к безразмерному виду путем деления их на среднерасходовую скорость потока.

Результаты измерений представлены на рис. 1, 2.

Как показывают результаты, приведенные на рис. 2, 3, во всех случаях течение является закрученным и осесимметричным. Предположение об отсутствии значимых радиальных составляющих потока экспериментально подтвердилось. Установлено, что ВЗП характеризуются более интенсивной закруткой на выходе, а также имеют более смещенный к пристенной области максимум осевых и тангенциальных скоростей, что дает возможность более полного использования энергии закрутки потока. Кроме того, параметр закрутки возрастает по мере увеличения расхода через нижний ввод ВЗП и при доле расхода, подаваемого на нижний ввод, течение можно классифицировать как сильно закрученное.

Рис. 1. Профили осевых скоростей: 1 — циклон ЦН; 2 — ВЗП при 10 % на нижний ввод; 3 — ВЗП при 20 % на нижний ввод; 4 — ВЗП при 30 % на нижний ввод ISSN 1994-0351. Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2012. Вып. 2 (22). www.vestnik.vgasu.ru ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рис. 2. Профили тангенциальных скоростей: 1 — циклон ЦН; 2 — ВЗП при 10 % на нижний ввод; 3 — ВЗП при 20 % на нижний ввод; 4 — ВЗП при 30 % на нижний ввод Также установлена независимость профилей осевых и тангенциальных составляющих скоростей от числа Рейнольдса. Данный факт позволяет предположить, что во всем диапазоне проектных расходов интегральный параметр Ф* является константой для пылеуловителей циклонного типа и зависит только от геометрических характеристик аппарата. Для ВЗП Ф*=const при установленном соотношении расходов.

Запыленность очищаемого газа во всем экспериментальном интервале не оказывает значимого влияния на результаты эксперимента.

Для определения параметра закрутки Ф* на этапе обработки экспериментальных данных эпюры профилей осевых и тангенциальных скоростей аппроксимированы полиномиальными зависимостями четвертой степени вида:

–  –  –

Дисперсия аппроксимации данных полиномами четвертой степени составляет R = 0,941…0,986, что позволяет сделать вывод об адекватности полученных зависимостей.

Значения коэффициентов приведены в табл. 1.

В. Н. Азаров, Д. П. Боровков, С. В. Филиппова ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

–  –  –

Значения интегрального параметра Ф*, вычисленные путем подстановки полученных экспериментальных зависимостей в (1), для различных режимов работы пылеуловителей составляют: для ЦН Ф* = 0,5; для ВИП при Lн/Lобщ = = 0,3 Ф* = 1,61; для ВИП при Lн/Lобщ = 0,2 Ф* = 1,28; для ВИП при Lн/Lобщ = = 0,1 Ф* = 1,06.

По результатам определения значений Ф* можно отметить, что во всех случаях течение является неустановившимся по причине несоблюдения связи локального пристеночного и интегрального параметров интенсивности закрутки, характерной для установившегося закрученного течения [4]:

tg = 1,18Ф*0,76. (4) Для перевода энергии закрутки потока в энергию осевого движения предложено использование раскручивателей потока. Эти устройства конструктивно не отличаются от закручивателей, различие состоит лишь в направлении движения потока.

Из всех типов закручивающих устройств для раскрутки потока наиболее подходят устройства тангенциального типа. Это обусловлено их конструктивной простотой и компоновочными соображениями. В большинстве случаев непосредственно за пылеуловителем следует отвод, изменяющий направление движения потока на 90. В таком случае применение тангенциального раскручивателя позволяет переводить энергию тангенциального движения в осевую с максимальной эффективностью, обусловленной минимальными нарушениями кинематической структуры течения.

ISSN 1994-0351. Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2012. Вып. 2 (22). www.vestnik.vgasu.ru ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Для экспериментального исследования влияния раскрутки на аэродинамическое сопротивление пылеуловителей использовалась опытнопромышленная установка, схема которой приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема экспериментальной установки: 1 — корпус; 2 — пылесборник; 3 — нижний закручиватель; 4 — верхний закручиватель; 5 — патрубок вывода очищенного газа;

6 — раскручиватель; 7 — переход; 8 — гибкая вставка; 9 — вентилятор Раскручиватель подбирался таким образом, чтобы геометрический параметр закрутки закручивателя такой же геометрии Ф* был численно равен г интегральному параметру закрутки потока на выходе из пылеуловителя Ф*.

Результаты экспериментальных исследований представлены в табл. 2.

–  –  –

источников закрутки потока. Следует также отметить что наибольший эффект дает применение раскручивателей при возрастании доли расхода очищаемого газа, подаваемого через нижний ввод пылеуловителя на встречных закрученных потоках.

В настоящее время предлагаемыми раскручивателями оснащены несколько опытно-промышленных систем обеспыливающей вентиляции ОАО «СКАИ» г. Михайловка Волгоградской области (производство керамического кирпича). Внедрение раскручивателей потока на пылеуловителях ВЗП и разделителе-концентраторе позволило снизить аэродинамическое сопротивление системы на 18,2 %, что позволяет экономить до 120 000 кВт·ч/год и за счет экономии электрической энергии дает экономический эффект 180 тыс. р. в год.

Выводы

1. Определены профили тангенциальных и осевых скоростей газового потока на выходе из пылеуловителя циклонного типа и пылеуловителя на встречных закрученных потоках. Предположение об отсутствии значимых радиальных составляющих потока экспериментально подтверждено.

2. Установлено, что ВЗП характеризуются сравнительно более интенсивной закруткой на выходе, а также имеют более смещенный к пристенной области максимум осевых и тангенциальных скоростей, что дает возможность более полного использования энергии закрутки потока.

3. Установлено, что параметр закрутки возрастает по мере увеличения расхода через нижний ввод ВЗП, и при доле расхода, подаваемого на нижний ввод, течение можно классифицировать как сильно закрученное.

4. Установлена независимость профилей осевых и тангенциальных составляющих скоростей от числа Рейнольдса, т. е. во всем диапазоне проектных расходов интегральный параметр Ф* является константой для пылеуловителей циклонного типа и зависит только от геометрических характеристик аппарата. Для ВЗП Ф*=const при установленном соотношении расходов.

5. Подтверждена возможность использования энергии закрученного потока для снижения аэродинамического сопротивления инерционных пылеуловителей циклонного типа и пылеуловителей на встречных закрученных потоках посредством установки раскручивателей тангенциального типа. Экспериментально определенная величина снижения коэффициентов сопротивления составляет соответственно 14 и 17…23 %.

6. Установлено, что наибольший эффект дает применение раскручивателей при возрастании доли расхода очищаемого газа, подаваемого через нижний ввод пылеуловителя на встречных закрученных потоках.

Условные обозначения: L — расход аспирационного газа, м3/час; м/с;

v — тангенциальная скорость газового потока, м/с; r — радиальная координата, м, отнесенная к диаметру воздуховода; Ф* — интегральный параметр закрутки потока; Ф* — интегральный параметр закрутки потока, создаваег мый закручивателем; — угол наклона тангенциального патрубка, град.; — коэффициент местного сопротивления; tg — локальный пристеночный параметр закрутки потока.

ISSN 1994-0351. Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. 2012. Вып. 2 (22). www.vestnik.vgasu.ru ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Азаров В. Н. Пылеуловители со встречными закрученными потоками. Опыт внедрения.

Волгоград, 2003.

2. Пылеуловители со встречными закрученными потоками / Б. С. Сажин, Л. И. Гудим.

М.: НИИТЭХИМ, 1982. (Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов: обзорная информация).

3. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности. / П. А. Коузов, А. Д. Мальгин, Г. М. Скрябин. Л. : Химия, 1982.

4. Щукин В. К., Халатов А. А. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах. М. : Машиностроение, 1982. 200 с.

1. Azarov V. N. Pyleuloviteli so vstrechnymi zakruchennymi potokami. Opyt vnedreniya. Volgograd, 2003.

2. Pyleuloviteli so vstrechnymi zakruchennymi potokami / B. S. Sazhin, L. I. Gudim. M. :

NIITEKhIM, 1982. (Okhrana okruzhayushchey sredy i ratsionalnoe ispolzovanie prirod-nykh resursov: obzornaya informatsiya).

3. Ochistka ot pyli gazov i vozdukha v khimicheskoy promyshlennosti. / P. A. Kouzov, A. D. Malgin, G. M. Skryabin. L. : Khimiya, 1982.

4. Shchukin V. K., Khalatov A. A. Teploobmen, massoobmen i gidrodinamika zakruchennykh potokov v osesimmetrichnykh kanalakh. M. : Mashinostroenie, 1982. 200 s.

© Азаров В. Н., Боровков Д. П., Филиппова С. В., 2012 Поступила в редакцию в июне 2012 г.

Ссылка для цитирования:

Азаров В. Н., Боровков Д. П., Филиппова С. В. Использование энергии закрутки потока для снижения аэродинамического сопротивления пылеуловителей на встречных закрученных

Похожие работы:

«А.Ч. Бхактиведанта Свами Прабхупада Раджа-видья царь знания Глава 1 Раджа-видья – царь знания шри-бхагаван увача идам ту те гухйатамам правакшйамй анасуйаве джнанам виджнана-сахитам йадж джнатва мокшйасе 'шубхат В...»

«Дмитрий Фалеев Бахтале-зурале! Цыгане, которых мы не знаем Текст предоставлен издательством http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=6883283 Бахтале-зурале! Цыгане, которых мы не знаем / Дмитрий Фалеев: Альпина нон-фикшн; Москва; ISBN 978-5-9614-3297-8 Аннотац...»

«Свен К. Кнебель ТРАДИЦИЯ КАК АРХЕОЛОГИЧЕСКАЯ КАТЕГОРИЯ* С тех пор как идеализм в своей поздней стадии открыл для себя "чудо понимания"1, распоряжаться этим чудом постоянно выпадает на долю герменевтики. Однако герменевтика, не желая потерять свое до...»

«*** Моржарше ил`дяъа, ХъытIаххыва тюлибы. Чин тюлибы хъытIаххы, Хылийдава силибы. *** Налар ыIхе балканыс, Налар ыIхе аIмаIлейс. ЫкIар хъимаъаджын чис, ХъидхьырийнкъаI къел` къайейс. *** Шенке цIыцIааъава агь, АIжд...»

«щщ* яф&ПКР-ВПМЛЛРЪ шт1гмш эъаьмичфр ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК АРМЯНСКОЙ ССР ^шиш1ш1|ш1|шБ "^ттр^ЬбЬп Яэ 4, 1959 Общественные науки Г. А. Арутюнов Рабочее движение в Закавказье в 1912—1913 годах Кровавая ленская трагедия 1912 г., всколыхнувшая всю Россию, дала сильный толчок начавшемуся новому революционному...»

«Управление образования администрации города Югорска Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Лицей им.Г.Ф.Атякшева ПРИКАЗ "" 2015 года № -О Об утверждении Положения о лагере с дневным пребыванием детей Руководствуясь ст.79 Федерального закона "Об образовании в Росс...»

«1 УТВЕРЖДЕНО РЕШЕНИЕМ СОВЕТА УМО ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ В ОБЛАСТИ ПРИКЛАДНОЙ ГЕОЛОГИИ 29 мая 2014 г., г. Москва ПОЛОЖЕНИЕ О НЕПРЕРЫВНОЙ ПОДГОТОВКЕ КАДРОВ ДЛЯ РАЦИОНАЛЬНОГО НЕДРОПОЛ...»

«Lenovo YOGA 900 YOGA 900-13ISK2 Руководство пользователя Перед использованием компьютера ознакомьтесь с указаниями по технике безопасности и важными советами в прилагаемых руководствах. Примечания • Перед использованием изделия обязательно прочитайте Руковод...»

«МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (МГС) INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION (ISC) ГОСТ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ 2517­ СТАНДАРТ НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ Методы отбора проб Издание официаль...»

«Планируемые предметные результаты В результате изучения географии в 8 классе ученик должен знать/понимать основные географические понятия и термины; различия плана, глобуса и географических карт по содержанию, масштабу, способам картографического изображения; результаты выдающихся географических открытий и путешествий; геогр...»








 
2017 www.kniga.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.