Сепарация аэрозольных частиц в циклоне вихревого типа

• Автор: Федоров, Василий Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 122 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИНЕРЦИОННОЙ СЕПАРАЦИИ ПЫЛИ

В ЗАКРУЧЕННЫХ ПОТОКАХ.

1.1. Профили скоростей газового потока в возвратнопоточном циклоне.II

1.2. Движение частицы в рабочей полости циклона

2. МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ ГАЗА В ВОЗВРАТНОПОТОЧНОМ

ЦИКЛОННОМ АППАРАТЕ.

2.1. Круговые вихри

2.2. Гипотеза существования упорядоченных парных вихрей в нисходящем потоке гАза

2.3. Экспериментальная проверка предложенной гипотезы.
3. СЕПАРАЦИЯ ЧАСТИЦ В ВОЗВРАТНОПОТОЧНОМ ЦИКЛОНЕ
3.1. Влияние коагуляции на процесс сепарации
3.2. Влияние вторичных вихрей на сепарацию
в циклоне
3.3. Разработка циклона вихревого типа
4. ЦИКЛОН ВИХРЕВОГО ТИПА
4.1. Конструкция и принцип работы.
4.2. Лабораторная установка и методика проведения экспериментов
4.3. Гидравлическое сопротивление аппарата
4.4. Определение эффективности пылеулавливания в
вихревом циклоне.
4.5. Влияние на гидродинамику потока в циклоне
вращающегося кольца чистого газа.
Глава 5. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ.
5.1. Описание опытнопромышленной установки
5.3. Результаты опытнопромышленных испытаний.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В результате теоретических и экспериментальных исследований таких вихрей в возвратнопоточном циклоне предложена зависимость для расчета интенсивности вихря от осевой составляющей скорости потока и дифференциальные уравнения движения частиц в "опасных" зонах. В результате численного решения предложенных зависимостей на ЭВМ "Искра - " методом Рунге-Кутта получены величины диаметров частиц при различных геометрических размерах аппарата, которые выносятся через "опасные " зоны в выхлопную трубу. Подробное рассмотрение новой модели движения газов в возвратнопоточном циклоне позволило разработать новую конструкцию циклонного аппарата вихревого типа со вторичным потоком чистого газа [ ^ , в котором создаваемый вращающийся кольцевой поток чистого газа препятствует проскоку пылевых частиц через "опасные" зоны нисходящего потока газа. Промышленные испытания новой конструкции, проведенные на Сланцевском цементном заводе во втором сырьевом цехе, показали целесообразность использования таких аппаратов. Предложено использовать новый циклонный аппарат вихревого типа в качестве четвертой ступени запечного суспензионного теплообменника для очистки отходящих газов после обжиговой печи. Причем, вместо вторичного потока чистого газа в данном случае необходима подача паров воды, так как это улучшает степень декарбонизации сырьевой муки [ , ^ , что позволяет значительно увеличить производительность действующих печей, работающих по сухому способу. Работа выполнялась в соответствии с открытым Координационным планом АН СССР по проблеме " Разработка высокоэффективных способов улавливания аэрозольных частиц" на - г. Глава I. Закономерности инерционной сепарации пыли в закрученных потоках. Во многих конструкциях аппаратов ? Д при изменении направления движения пылегазового потока под действием сил инерции происходит сепарация твердых и жидких частиц. Наибольшее распространение среди таких пылео-садителей получили возвратнопоточные циклоны ( ЦН, ШОТ, ШОТ, СИОТ, СДК ), прямоточные циклоны и вихревые пылеуловители. Основной причиной такого разнообразия их конструктивного исполнения является отсутствие единой теории сложных гидродинамических явлений, происходящих в аппарате. В настоящее время не существует однозначной инженерной методики их расчета по заданным технологическим параметрам. Прямоточные циклоны находят всё большее распространение у нас и за рубежом, начиная с -х годов, в различных технологических схемах для разделения систем газ-твердое или газ-жидкость [ , , , ,, , ]. Существует большое количество работ [, , J по исследованию гидродинамики и тепло-мас-сообмена в таких аппаратах с выдачей конкретных рекомендаций [, , J для того или иного процесса или конструктивного исполнения. Всё более широкое распространение за последние - лет получили вихревые аппараты [ , , , , , ] , имеющие более высокую эффективность очистки газов от мелкодисперсной пыли по сравнению с возвратнопоточными и прямоточными циклонами за счет усложнения гидродинамики двухфазного потока введением дополнительного вторичного газа, увлекающего о тс епарированные частицы из основного потока в осадительное пространство. Имеющиеся [*,, ,] данные по расчету таких аппаратов справедливы для конкретных случаев, поэтому широкого распространения они не нашли. К тому же и исследований по таким конструкциям в настоящее время недостаточно. Вместе с тем по принципу действия все эти типы аппаратов схожи в главном - в использовании закрученного потока, создаваемого тем или иным путем, для сепарации из газов твердой фазы. В связи с этим остановимся подробнее на существующих методах подхода к расчету такого оборудования. Профили скоростей газового потока в возвратнопоточном циклоне. Имеющиеся математические модели движения двухфазной среды в циклонных аппаратах не позволяют однозначно рассчитать их геометрические размеры. При этом существуют некоторые общепринятые предположения [, , ] о ламинарном движении частиц во внешнем нисходящем потоке газа. Действительно ( рис. I.I. В восходящем потоке зависимость (I. Из (1. CJ не зависит от радиуса, а это свидетельствует о том, что восходящий поток вращается как твердое тело.