Моделирование эффективности сепарации дисперсных частиц в вихревых циклонных камерах

• Автор: Ким, Вячеслав Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Рекомендации по проектированию циклонных 8 агрегатов очистки газовых выбросов

1.1. Задачи исследования очистки воздуха при помощи циклонов 8 1.2 Известные методы расчета эффективности улавливания дисперсных частиц в циклоне

1.3. Постановка задачи исследования

2 Моделирование аэродинамики циклонных камер

2.1. Особеннос ти работы циклонных камер

2.2. Окружная составляющая скорости несущей среды

2.3. Осевая и радиальная составляющие скорости несущей среды

2.4. Вторичные потоки и вихри в циклонных камерах

2.5. Экспериментальное подтверждение гипотезы о существовании вторичных вихрей

3 Моделирование движения дисперсных частиц в циклонных камерах
3.1. Сопротивление среды движению дисперсных частиц
3.2. Особенности движения дисперсной частицы в сплошной среде
3.3. Уравнение движения дисперсной частицы
3.4. Движение дисперсной частицы в криволинейном потоке
3.5. Влияние вторичных вихрей на движение частицы
4 Эффективность сепарации дисперсных частиц в вихревых циклонных камерах
4.1. Применение метода стохастического моделирования для определения эффективности работы циклонной установки
4.2. Пример оценки эффективности улавливания дисперсных 1 частиц в производстве синтетических моющих веществ
4.3. Обоснование выбора циклона на основе его экономической 6 модели
Основные результаты работы
Литература


Описываются подходы к проектированию циклонных аппаратов для очистки газов, преимущества и недостатки существующих эмпирических и теоретических зависимостей. Излагается методика расчета общего гидравлического сопротивления нормализованного циклона НИИОГаза, определение параметра закрутки газа, зависимость для определения минимально удаляемой частицы с использованием закона Стокса, ступенчатая эффективность циклона. Анализируется влияние различных конструктивных элементов циклона на его эффективность. Приводятся существующие методики технологического расчета эффективности циклонов. Описываются характеристики закрученного потока принципиальные отличия от осевого течения. Определяется задача исследования: создание физически обоснованных математических и вычислительных основ для создания высокоэффективных циклонных аппаратов очистки газов от дисперсных частиц с использованием методов статистического моделирования. Проблема загрязнения окружающей среды различными производствами чрезвычайно актуальна. Для очистки промышленных выбросов в атмосферу на предприятиях используется различное газоочистное оборудование. Существует много типов газоочистных аппаратов и все они имеют свои индивидуальные характеристики. Как правило, аппарат с большей эффективностью имеет и большие энергозатраты. Снижение затрат энергии на вентиляцию может обеспечить значительную экономию энергетических и материальных ресурсов при реализации общей программы энергосбережения. Каждый пятый электродвигатель установлен в системе вентиляции или кондиционирования воздуха. При этом возникает целый ряд вопросов: как выбрать наиболее выгодный пылеуловитель, как сравнивать между собой пылеуловители разных типов, каковы характеристики каскадов из газоочистных аппаратов. Оборудование, применяемое для очистки от пыли воздуха в системах вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления, а также для защиты от загрязнения пылью воздушной среды зданий, сооружений и прилегающих к ним территорий, метрополитенов, подземных и открытых горных выработок, подразделяются на следующие тины. Оборудование, применяемое для очистки от взвешенных частиц пыли воздуха, подаваемого в помещения системами приточной вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления - воздушные фильтры. Пылеуловители, в зависимости от способа отделения пыли от воздушного потока, применяют следующих исполнений: оборудование для улавливания пыли сухим способом, при котором отделенные от воздуха частицы осаждаются на сухую поверхность; оборудование для улавливания пыли мокрым способом, при котором отделение частиц от воздушного потока осуществляется с использованием жидкостей. По принципу действия пылеулавливающее оборудование подразделяется на следующие группы: гравитационное, инерционное, фильтрационное, электрическое. Пылеулавливающее оборудование, в котором отделение пыли от воздушного потока осуществляется последовательно в несколько ступеней, отличающихся по принципу действия, конструктивным особенностям и способу очистки, относят к комбинированному пылеулавливающему оборудованию. Классификация пылеулавливающего оборудования показана па схеме (рисунок 1). Механические пылеосадители (пылеосадительные камеры, циклоны и пр. Выполняются сухими (отделение под действие механических сил) и мокрыми (отделение при соприкасании частиц с жидкостью). К основным характеристикам пылеулавливающего оборудования относятся: эффективность (степень) очистки воздуха от пыли, которую также иногда называют коэффициентом полезного действия аппарата, хотя это не отражает ее энергетические характеристики; гидравлическое сопротивление; расход электрической энергии; стоимость очистки. При сопоставлении различных типов пылеуловителей обычно рассматривают комплекс некоторых осредненных эксплуатационных характеристик во взаимосвязи между собой. Для получения же более точных результатов необходимо проводить сопоставление с учетом всех фракций подлежащей осаждению пыли. Такое сравнение может быть осуществлено только с использованием фракционного коэффициента проскока, являющегося индивидуальной характеристикой каждого отдельного аппарата.