Теоретические основы циклонного процесса

Циклоны

Общая черта

Сепарация пылевых частиц в циклоне осуществляется на базе использования центробежной силы. Схема циклонного аппарата показана на рис. 5.6.

Циклоны обширно используются для чистки от пыли вентиляционных и технологических выбросов во всех отраслях народного хозяйства. Можно утверждать, что циклоны являются более всераспространенным видом пылеулавливающего оборудования. Их обширное распространение в значимой Теоретические основы циклонного процесса мере разъясняется тем, что они имеют многие достоинства — простота устройства, надежность в эксплуатации при сравнимо маленьких серьезных и эксплуатационных издержек. Надежность циклонов обоснована, а именно, тем, что в их конструкции нет сложного механического оборудования.

Серьезные и эксплуатационные издержки на пылеулавливающие установки, оборудованные циклонами, существенно меньше соответственных расходов для установок с Теоретические основы циклонного процесса рукавными фильтрами, а тем паче электрофильтрами. Циклоны делятся на циклоны большой Производительности и циклоны высочайшей эффективности. 1-ые имеют обычно большой Поперечник и обеспечивают чистку значимых количеств воздуха. 2-ые — сравнимо маленького поперечника (до 500—600 мм). Очень нередко используют групповую установку этих Циклонов, соединенных параллельно по воздуху.

Рис. 5.6. Схема.

Рис. 5.7. Эффективность Теоретические основы циклонного процесса циклонов:

а — российские данные: 1 — циклон СК-ЦН-34; 2 — циклон ЦН-11: 3 — циклов ЦН-15; 4 — циклон ЦН-24: б — забугорные данные: 1 —высокоэффективные циклоны; 2 — высокопроизводительные циклоны

Циклоны, обычно, употребляют для грубой и средней чистки воздуха от сухой неслипающейся пыли. Принято считать, что они владеют сравнимо маленький фракционной эффективностью в области фракций пыли размером до 5—10 мкм, что Теоретические основы циклонного процесса является главным их недочетом. Но циклоны, в особенности циклоны высочайшей эффективности, улавливают не такую уж малую часть пыли размером до 10 мкм — до 80 и поболее процентов.

Об этом дают представление графики, рис. 5.7. Но фракционная, ну и общая эффективность даже самых совершенных циклонов нередко оказывается недостаточной.

В современных высокоэффективных циклонах, в конструкции которых учтены Теоретические основы циклонного процесса особенности улавливаемой пыли, удалось значительно повысить общую и фракционную эффективность чистки. Отмеченный выше недочет обоснован особенностями работы циклонов, а именно, турбулизацией потока запыленного воздуха, которая препятствует сепарации пыли.

Создано и применяется в технике обеспыливания огромное число разных типов циклонов, которые отличаются друг от друга формой, соотношением размеров частей и Теоретические основы циклонного процесса т. д. (рис. 5.8.).

Корпус циклона состоит из цилиндрической и конической частей.

По форме циклоны делят на цилиндрические (Нц > Як) и конические (Нк > Нц), где Нц и Н„ соответственно высота цилиндрической и конической части циклона. Коническая часть аппарата производится в виде прямого конуса, оборотного конуса либо может состоять из Теоретические основы циклонного процесса 2-ух конусов — прямого и оборотного (рис. 5.9.). Строение конической части определяет особенности движения пылевоздушного потока в этой части циклона и оказывает существенное воздействие на процесс сепарации, также коагуляцию неких видов пыли в аппарате, на устойчивость его работы при улавливании данных видов пыли.

Рис. 5.8. Типы циклонов.

Запыленный воздух поступает в циклон через Теоретические основы циклонного процесса патрубок, очищенный — удаляется через выхлопную трубу. Зависимо от метода подведения воздуха к циклону различают циклоны с тангенциальным и спиральным подводом воздуха. При иных равных критериях циклоны со спиральным подводом владеют более высочайшей эффективностью чистки. Поток запыленного воздуха заходит в корпус циклона обычно со скоростью 14—20 м/с Теоретические основы циклонного процесса.

Используют циклоны правые (вращение потока запыленного воздуха по часовой стрелке, если глядеть сверху) и левые (вращение против часовой стрелки).

Ниже рассматриваются теоретические базы циклонного процесса и более всераспространенные и соответствующие виды циклонных аппаратов.

Рис. 5.9. Циклоны с различной формой конической части корпуса:

а — коническая часть в виде прямого конуса: б — коническая часть Теоретические основы циклонного процесса в виде оборотного конуса; в — коническая часть составная

Теоретические базы циклонного процесса

Улавливание пыли в циклонных аппаратах основано на использовании центробежных сил. Вопросы теории центробежной сепарации тщательно рассматриваются в трудах П. А. Коузова, А. И. Пирумова и др.

Разглядим принятую схему движения газопылевого потока и сепарации пыли в циклоне. Пылегазовый Теоретические основы циклонного процесса поток с большой скоростью по касательной поступает в цилиндрическую часть корпуса циклона и совершает движение по нисходящей спирали сначала в кольцевом пространстве меж корпусом и выхлопной трубой и продолжает это движение в конической части корпуса, делая несколько витков (рис. 5.10.).

Под действием центробежной силы, возникающей при вращательном движении потока, пылевые частички Теоретические основы циклонного процесса передвигаются радиально к стенам циклона. Пыль отделяется от воздуха в главном при переходе потока в восходящий, что происходит в конической части корпуса. Поток, продолжая движение в корпусе циклона, поворачивая на 180°, заходит в выхлопную трубу и, совершая в ней движение по восходящей спирали, выходит из циклона.

Пылевые частички Теоретические основы циклонного процесса, выделившиеся из потока, поступают через пылевыпускное отверстие в бункер.

В циклоне создаются два вихревых потока: наружный — запыленного воздуха от входного патрубка в нижнюю часть конуса и

внутренний — относительно очищенного воздуха из нижней части конуса во внутреннюю трубу.

Процессы, происходящие в циклоне, очень сложны и зависят от многих причин, потому при теоретических Теоретические основы циклонного процесса расчетах приходится делать много допущений и упрощений. Так, принимают, что пылевые частички, поступающие с воздушным потоком в циклон, имеют сферическую форму, при входе запыленного потока в аппарат умеренно распределены по сечению, частички, которые при перемещении достигнули стен, осаждаются, хотя в реальности часть этих частиц будет выброшена в выхлопную трубу вследствие Теоретические основы циклонного процесса турбулизации потока и т. д. Не считая того, не учитывается таковой фактор, как коагуляция пылевых частиц, происходящая в циклоне.

Рис. 5.10. Схема движения запыленного потока воздуха (газа) в циклонном аппарате:

....... наружный вихрь;

—————— внутренний вихрь

При разработке конструкций циклонов приходится в значимой мере учесть экспериментальные данные и опыт эксплуатации циклонов в производственных критериях Теоретические основы циклонного процесса. Ценность теоретических исследовательских работ заключается в том, что они позволяют выявить главные закономерности работы циклонов.

Разглядим силы, действующие на частичку, передвигающуюся в кольцевом пространстве меж цилиндрической частью корпуса циклона и выхлопной трубой.

Центробежная сила, действующая на частичку, может быть определена из выражения

Силу сопротивления среды определяем из Теоретические основы циклонного процесса формулы Стокса

где nr — тангенциальная скорость пылевой частички, принимаемая равной скорости газового потока при входе в циклон, м/с;

np — скорость движения частички в круговом направлении, м/с;

R — расстояние от центра вращения газового потока (оси

циклона) до частички, м;

m — масса шаровой частички, равная rcd3p/6, кг;

d — поперечник частички, м;

р — плотность Теоретические основы циклонного процесса материала частички, кг/м3;

m — вязкость газа, Н • с/м2.

Через несколько мгновений после входа запыленного потока в циклон силы Р„ и F уравновешиваются, т. е.

и частичка движется в круговом направлении с неизменной скоростью, которую можно найти из написанного выше равенства

Из передвигающихся в потоке частиц больший Теоретические основы циклонного процесса путь пройдет частичка, которая при входе в циклон находилась поблизости выхлопной трубы. Ее путь равен R2—R1-здесь R1 — радиус выхлопной трубы циклона, м;

R2 — радиус цилиндрической части циклона, м.

Время для прохождения этого пути:

Величина R переменная, ее среднее значение можно принять

Подставим в формулу (5.5.) значение ур из (5.4.), найдем Теоретические основы циклонного процесса

Из этой же формулы можно отыскать размер самых малых частиц, которые успевают пройти путь (Д2 — RI) за время прохождения циклона газовым потоком, т. е. за время нахождения частички в циклоне

где n — число оборотов, которые совершает газовый поток в циклоне (обычно принимают 2).

Данные, приобретенные по формулам (5.6.) и (5.7.), существенно отличаются от результатов Теоретические основы циклонного процесса экспериментальных исследовательских работ. Это разъясняется тем, что в формулах не полностью учтены все причины, действующие на циклонный процесс.

В реальных критериях пылевые частички, имеющий размер больше dmtn, улавливаются в циклоне далековато не на сто процентов. В то же время часть частиц, имеющих размер меньше dmin, осаждается в циклоне. Это Теоретические основы циклонного процесса можно разъяснить тем, что в формулах не учитывается коагуляция, происходящая в циклоне. Не считая того, часть маленьких частиц увлекается потоком и осаждается вкупе с более большими частичками.

Рассмотрение формул (5.2.) — (5.7.) позволяет выявить причины, от которых зависит эффективность улавливания пыли в циклонных аппаратах.

Ускорение газового потока при входе в Теоретические основы циклонного процесса циклон увеличивает эффективность улавливания пыли, но до некого значения скорости, соответствующего для данного вида пыли. Предстоящее ускорение не только лишь не приводит к увеличению эффективности улавливания, но существенно ее понижает. Разъясняется это тем, что с возрастанием скорости в циклоне возрастает турбулизация, которая препятствует сепарации пыли и даже содействует переходу уже Теоретические основы циклонного процесса отложившейся в бункере пыли вновь во взвешенное состояние и выносу ее из циклона.

Повышение массы пылевых частиц упрощает их улавливание и, как следует, увеличивает эффективность чистки. Таким макаром, коагуляция пыли методом ее подготовительной обработки либо конкретно в циклонном аппарате очень желательна.

Вязкость газа возрастает при повышении температуры. При Теоретические основы циклонного процесса всем этом несколько понижается эффективность улавливания пыли.

Конструкции циклонов

Циклоны НИИОГаз. В институте НИИОГаз разработан ряд конструкций цилиндрических и конических циклонов. Обширное распространение получили цилиндрические циклоны (рис. 5.11.) ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24. Цифровое обозначение циклона соответствует углу наклона крышки аппарата и патрубка, подводящего запыленный поток. Для данных циклонов свойственна удлиненная Теоретические основы циклонного процесса цилиндрическая часть корпуса. Циклон ЦН-15у имеет укороченную коническую часть. Его используют при ограничении по высоте, он имеет несколько худшие характеристики, чем ЦН-15.

Циклон ЦН-11 предназначен для чистки воздуха (газов) от сухой неслипающейся неволокнистой пыли, образующейся в разных помольных и дробильных установках и при транспортировании сыпучих материалов.

Для улавливания взрывоопасной и легковозгораемой Теоретические основы циклонного процесса пыли циклоны ЦН должны быть выполнены по особым чертежам и не иметь узлов, где могло бы происходить скопление пыли, и должны быть снабжены нужным количеством взрывных клапанов.

Цилиндрические циклоны ЦН зависимо от требуемой производительности можно устанавливать одиночно либо компоновать в группы по два, четыре, 6, восемь циклонов Теоретические основы циклонного процесса (рис. 5.12.).

Рис. 5.11. Циклон ЦН конструкции НИИОГаз. Рис. 5.12. Групповая установка циклонов ЦН.

Соотношение размеров (в толиках внутреннего поперечника) для циклонов ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24 дано в табл. 5.2.

Таблица 5.2.

Соотношение размеров (в толиках внутреннего поперечника) для циклонов ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24

Наименование Тип циклона
ЦН-15 ЦН-15у ЦН-24 ЦН Теоретические основы циклонного процесса-11
Внутренний поперечник выхлопной трубы, d 0,59 для всех типов
Внутренний поперечник пылевыпускного отверстия, d1 0,3—0,4* для всех типов
Ширина входного патрубка в циклоне (внутренний размер), b 0,2 для всех типов
Ширина входного патрубка на входе (внутренний размер), b1 0,26 для всех типов
Длина входного патрубка, l 0,6 для всех типов
Поперечник средней полосы циклона, Dcp 0,8 для Теоретические основы циклонного процесса всех типов
Высота установки фланца, hфп 0,1 для всех типов
Угол наклона крышки и входного патрубка циклона, a 15° 15° 24° 11°
Высота входного патрубка (внутренний поперечник), а 0,66 0,66 1,11 0,48
Высота выхлопной трубы, hт 1,74 1,5 2,11 1,56
Высота цилиндрической части циклона, Нц 2,26 1,51 2,11 2,06
Высота конуса циклона, Нк 2,0 1,50 1,75 2,0
Высота наружной части выхлопной трубы, hв 0,3 0,3 0,4 0,3
Общая высота циклона, Н 4,56 3,31 4,26 4,38

* Больший размер принимается Теоретические основы циклонного процесса при малых D и большой запыленности

Фракционная эффективность циклонов ЦН-11 и ЦН-15 представлена на рис. 5.13.

К коническим циклонам НИИОГаз относятся аппараты СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М (рис. 5.14, табл. 5.3.). Циклоны имеют удлиненную коническую часть и спиральный входной патрубок. Циклоны владеют высочайшей эффективностью чистки. Они предназначались для улавливания Теоретические основы циклонного процесса сажи.

Рис. 5.13. Фракционная эффективность циклонов ЦН НИИОГаз:

1 - ЦН-11; 1 - ЦН-15; 3 - ЦН-15у; 4 - ЦН-24; 5 - СДК-ЦН-33; в — СК-ЦН-34

Таблица 5.3.

Соотношение размеров (в толиках поперечника D) для циклонов СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М

Наименование Тип циклона
СДК-ЦН-33 СК-ЦН-34 СК-ЦН-34М
Внутренний поперечник цилиндрической части, D До 3500 мм Теоретические основы циклонного процесса До 4000 мм
Высота цилиндрической части, Нц 0,535 0,515 0,4
Высота конической части, Нк 3,0 2,110 2,6
Внутренний поперечник выхлопной трубы, d 0,334 0,340 0,22
Внутренний поперечник пыле-выпускного отверстия, d1 0,334 0,229 0,18
Ширина входного патрубка, b 0,264 0,214 0,18
Высота наружной части выхлопной трубы, hв 0,2—0,3 0,2—0,3 0,3
Высота установки фланца, hфп 0,1 0,1 0,1
Высота входного патрубка, a 0,535 0,515 0,4
Длина входного патрубка, l 0,6 0,6 0,6
Высота заглубления выхлопной трубы, hr 0,535 0,515 0,4
Текущий радиус улитки, р Теоретические основы циклонного процесса D/2+вф/2к D/2+вф/к D/2+вф/к

Номер Произ вод и-тель-ность Размеры, мм Масса,
циклона ,м3/ч А1 А2 Аз В Н h h1 d d1
1,5
4,5
7,5
8,5

Циклоны ВЦНИИОТ. Циклоны с оборотным конусом разработаны ВЦНИИОТ (г. Москва) (рис. 5.16, табл. 5.5.).

Таблица 5.5.

Соотношение размеров (в Теоретические основы циклонного процесса толиках поперечника D) для циклонов типа ВЦНИИОТ

Наименование Величина
Внутренний поперечник цилиндрической части, D До 1000 мм
Высота цилиндрической части, Нц 2,0
Высота конической части, Нк 3,0
Внутренний поперечник выхлопной трубы, d 0,5
Поперечник нижней части конуса, D1 1,6
Поперечник внутреннего конуса, D2 1,4
Поперечник отверстия внутреннего конуса, d1 0,1
Высота внутреннего конуса, hк 0,68
Высота заглубления выхлопной трубы Теоретические основы циклонного процесса, h 2,1
Полная высота циклона, Н 5,2
Длина входного патрубка, / 0,6
Высота входного патрубка, а 1,0
Ширина входного патрубка, Ь 0,25

Используют для улавливания сухой не слипающейся, не волокнистой и абразивной; также слабослипающейся (сажа, тальк) пыли. Пылегазовый поток проходит в бункер через кольцевую щель меж 2-мя соосными конусными поверхностями. Обеспыленный газ (воздух) ворачивается Теоретические основы циклонного процесса в корпус циклона через отверстие в верхушке внутреннего конуса.

Для унификации циклонов (их в нашей стране применяется несколько десят-I ков типов) в институте охраны труда > (Санкт-Петербург) были проведены сравнительные тесты по единой методике. По результатом испытаний циклон ; ЦН-11, как владеющий большей эффективностью и отлично адаптированный для групповой установки Теоретические основы циклонного процесса, был рекомендован для преимущественного внедрения. Циклоны ЦН-15, СИОТ и ВЦНИИ-• ОТ несколько уступают по эффективности циклону ЦН-11, но имеют определенные достоинства в отношении габаритов: циклон СИОТ по высоте на 30 % Меньше, чем ЦН-11, но больше его по

Рис. 5.16. Циклон ВЦНИИОТ.

Рис. 5.15. Циклон конструкции СИОТа: 1 — корпус: 2 — раскрушватель; 3, 4 — входной и выходной патрубки:

5 — крышка корпуса Теоретические основы циклонного процесса;

6 — пылеотводящий патрубок; 7 — раскручиватеяь; 8 — колпак

Циклоны СИОТ (Свердловский институт охраны труда) на сто процентов лишены цилиндрической части. Выхлопная труба опущена в высшую часть конуса. Входной патрубок имеет треугольное сечение (рис. 5.15, табл. 5.4.). Циклоны СИОТ используют для чистки газов (воздуха) от сухой неволокнистой, неслипающейся пыли.

При установке циклона на поглощающей полосы вентилятора очищенный Теоретические основы циклонного процесса газ (воздух) выходит из аппарата через раскручиватель с винтообразной крышкой, а при установке на нагнетательной полосы — через шахту с колпаком либо раскручивателем в виде плоского щита. _


teoreticheskij-vopros-ponyatie-i-vidi-mer-presecheniya.html
teoreticheskoe-i-eksperimentalnoe-obosnovanie-mikrociklov.html
teoreticheskoe-obosnovanie-demokratii-b-spinoza.html