Вероятность улавливания частиц в интенсивных центробежных полях

Актуальность На предприятиях химической, нефтегазовой,

металлургической промышленностей очень остро стоит вопрос экологической безопасности с точки зрения отчистки жидкостей и газов от взвешенных

частиц различных дисперсных составов (пыль, дым, туман, суспензии, эмульсии и их комбинации).

Данная работа посвящена исследованию батарейных циклонов и гидроциклонов, как более энергетически эффективных и обеспечивающих высокую степень

очистки различных видов оборудования.

Основное положение исследования

Цели и задачи:• Изучение гидродинамики циклонных процессов;• Проведение численного эксперимента по вероятности улавливания

частиц в интенсивных центробежных полях циклонов и гидроциклонов;

• Разработка перспективных технических решений для повышения степени разделения.

Основное положение исследования заключается в вариативном снижении гидравлических сопротивлений батарейных циклонов, гидроциклонов и в выравнивании поля скоростей по сечению аппаратов за счёт компенсации сил вязкого трения потоков по периферии каналов, что поддерживает инерционность потоков и положительно влияет на качество разделения.

Циклоны и гидроциклоны

Циклоны и гидроциклоны – это аппараты отчистки жидкостей и газов в поле центробежных сил, которые создаются, используя энергию потока поступающей жидкости или газа, и геометрия аппарата.

Баланс сил, действующих на частицу.

GF

Ф ц gR2

18)( gd сч

ос

G

Fц.б.

- Фактор разделения (число Фруда)

- Скорость осаждения

- Окружная скорость

- Скорость центробежного осаждения

Батарейные циклоны и гидроциклоны

Увеличение частоты вращения потока жидкостей и газов приводит к активному росту фактора разделения, а соответственно и степени разделения (очистки). Это положение реализовано в батарейных циклонах и гидроциклонах, где вместо одного большого циклона устанавливают большое количество элементов циклонов. Частота вращения в каждом из них гораздо выше, чем в одиночном циклоне.

Вероятность улавливания частиц цемента

0 2 4 6 8 10 12 140

50

100

150

200

250

300

350

Dэкв, мкм

Конц

ентр

ация

, дол

и

Do = 5 мкм

92%

8%

Вероятность улавливания частиц асбеста

0 2 4 6 8 10 120

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Dэкв, мкм

Конц

ентр

ация

, до

ли

66%

34%

Техническое решениеДанное техническое решение проявляется в наличии газовой прослойки, которая образуется за счет газа, подаваемого в аппарат под давлением. С помощью нее уменьшаются силы вязкого трения.

Техническое решение Качество очистки

возрастает за счет повышения скорости жидкости у стенок по внутреннему и внешнему радиусу цилиндрического канала и выравниванию фактора разделения по сечению, за счет компенсации сил вязкого трения у стенок цилиндрического канала

Заключение• Рассмотрены гидродинамические особенности интенсивных

центробежных полей в аппаратах разделения жидких и газовых неоднородных систем на примере промышленных циклонов и гидроциклонов.

• Проанализированы дисперсные составы частиц цемента и асбеста предприятий строительной промышленности.

• Рассчитана вероятность улавливания частиц цемента и асбеста в батарейных циклонах.

• Разработаны перспективные технические решения для повышения качества работы промышленных циклонов и гидроциклонов, направленные на снижение гидравлического сопротивления, поддержание поля скоростей по периферии цилиндрического канала и существенное повышение степени очистки.

Список используемой литературы• Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник в 3-х томах• Биргер М.И. Справочник по пыле- и золоулавливанию 1983 г.• П. м. 145044 РФ, МПК В04С5/107. Гидроциклон / Голованчиков А.Б.,

Меренцов Н.А., Балашов В.А., Мишта Е.А., Марышев А.Ю., Столяров С.В.; ВолгГТУ. - 2014.

• Голованчиков, А.Б. Гидроциклон : инф. листок № 34-021-11 / Голованчиков А.Б., Меренцов Н.А., Дулькина Н.А. ; ВолгГТУ, Волгогр. ЦНТИ. – [Волгоград], 2011. – 3 с.

• Столяров, С.В. Гидроциклон / Столяров С.В., Меренцов Н.А., Голованчиков А.Б. // Тезисы докладов смотра-конкурса научных, конструкторских и технологических работ студентов Волгоградского государственного технического университета, Волгоград, май 2014 г. / редкол. : А.В. Навроцкий (отв. ред.) [и др.] ; ВолгГТУ, СНТО. - Волгоград, 2014. - C. 84.