Повышение эффективности инерционного газоочистного оборудования наложением ультразвуковых полей высокой интенсивности

• Автор: Нестеров, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Анализ существующих конструкций пылеуловителей для реализации

высокоэффективной сепарации твердых дисперсных частиц из газовых сред

1.1 Существующие методы и аппараты для очистки аэрозолей

1.2 Гравитационное осаждение

1.2.1 Пылеосадительные камеры

1.3 Инерционное осаждение

1.3.1 Циклонные осадители

1.3.2 Циклоны низкого давления

1.3.3 Вихревые пылеуловители со встречно-закрученными потоками

1.4 Фильтрование аэрозолей
1.5 Очистка газов мокрыми способами
1.5.1 Полые газопромыватели
1.5.2 Пенные газопромыватели
1.5.3 Орошаемые циклоны с водяной пленкой
1.5.4 Пылеуловители Вентури
1.6 Способ электрической очистки газов
1.7 Повышение эффективности улавливания дисперсных частиц путем
предварительной подготовки газодисперсного потока
1.7.1 Кондиционирование
1.7.1.1 Охлаждение газов
1.7.1.2 Подогрев газов
1.7.1.3 Увлажнение газов
1.7.2 Укрупнение размеров частиц
1.7.2.1 Использование эффекта конденсации
1.7.2.2 Ионизация
1.7.2.3 Турбулизация потока
1.7.2.4 Акустическая коагуляция
1.7.2.5 Источники мощных ультразвуковых колебаний для реализации
акустической агломерации в газодисперсной среде
1.7.2.6 Варианты практических конструкций газоочистного оборудования,
основанного на применении акустического воздействия
2 Выявление параметров газодисперсного потока и условий
ультразвукового воздействия, обеспечивающие максимальную эффективность
коагуляции дисперсных частиц
2.1 Описание теоретической модели процесса центробежной сепарации
частиц в закрученном потоке с одновременной УЗ-коагуляцией
2.1.1 Принятые допущения в математической модели движения дисперсных
частиц в закрученном потоке с одновременным УЗ-воздействием
2.1.2 Математическое описание процесса центробежной сепарации
высокодисперсных частиц
2.1.3 Математическое описание процесса УЗ коагуляции
2.2 Определение степени укрупнения частиц от времени УЗ-воздействия.
2.3 Определение оптимальной скорости газодисперсного потока
2.4 Определение степени укрупнения частиц при оптимальных
ускорениях
2.5 Определение времени полной сепарации при различных значениях,
уровня звукового давления, частоты воздействия скорости газового потока и
начальной концентрации
2.5.1 Определение времени полной сепарации в зависимости от уровня
звукового давления
2.5.2 Определение времени полной сепарации в зависимости от частоты УЗ-
воздействия
2.5.3 Определение времени полной сепарации в зависимости от начальной
концентрации дисперсных частиц
2.6 Выводы по разделу
3 Разработка оборудования для центробежно-акустического улавливания
дисперсных примесей
3.1 Описание конструкции первой ступени очистки — агломератора
3.2 Описание конструкции аппарата со встречно-закрученными потоками,
дополненного УЗ-излучателями
3.3 Определение режимов работы и конструктивных параметров
разработанного оборудования, обеспечивающих максимальную эффективность улавливания дисперсных примесей
3.3.1 Определение режимов работы и конструктивных параметров
агломератора
3.3.1.1 Определение оптимального диаметра вихревой трубы
3.3.1.2 Определение оптимальной тангенциальной скорости газодисперсного
потока
3.3.1.3 Определение площади сечения входного и выходного патрубков
3.3.1.4 Определение времени УЗ-воздействия и длины вихревой трубы
3.3.2 Исследование функциональных возможностей агломератора
3.3.2.1 Расчет гидравлического сопротивления агломератора
3.3.2.2 Определения оптимального расположения УЗ-излучателей
3.3.3 Методика расчета первой ступени газоочистного оборудования
3.3.4 Определение режимов работы аппарата со встречными закрученными потоками
3.3.4.1 Исследование фракционной эффективности аппарата ВЗП
3.3.4.2 Анализ распределения звукового давления
3.4 Определение фракционной эффективности разработанного
инерционно-акустического газоочистного оборудования
4 Экспериментальные исследования эффективности улавливания
созданного центробежно-акустического газоочистного оборудования
4.1 Оборудование для проведения экспериментальных исследований
4.2 Описание стенда для экспериментальных исследований разделения
газодисперсного потока
4.2.1 Технические характеристики УЗ-дисковых излучателей
4.3 Описание центробежно-акустического газоочистного оборудования.

частицы теряют электрические заряды на поверхности. Далее крупные капли жидкости с частицами под воздействием сил гравитации осаждаются в специализированные коллекторы. В результате получается жидкая суспензия частиц дисперсной фазы, которая повторно используется в распылительной камере 1. Предложенный способ позволяет улавливать высокодисперсные частицы размером от 20 нм [24]. К сожалению, несмотря на высокую эффективность очистки газа, такому способу свойственны все недостатки, характерные для мокрого пылеулавливания.
1.7.2 Укрупнение размеров частиц
Укрупненная пыль может эффективно улавливаться всеми применяемыми на сегодняшний день аппаратами. Укрупнение пыли может производиться несколькими способами, такими как, турбулизация, ионизация пылегазового потока или акустическая коагуляция. Одним из примеров эффективной турбулизации совместно с увлажнением является обработка пыли в трубе Вентури [1].
При улавливании высокодисперсных частиц одним из путей достижения высокой эффективности аппаратов является предварительная подготовка газодисперсной системы, которая заключается в образовании более крупных агломератов, эффективность улавливания которых рассмотренными типами уловителей дисперсных частиц значительно выше.
Внедрение ряда методов предварительной обработки пылегазового потока позволит осуществить скачок в повышении эффективности очистки, а в ряде случаев даст возможность осуществить полное обеспыливание.
Использование предварительного укрупнения частиц для повышения эффективности газоочистного оборудовани подразумевает 4 основных этапа:
- сближение частиц под влиянием различных физических механизмов;
- осаждение одних дисперсных частиц на другие или образование агломератов;