Автоматизация расчета параметров циклона на основе математического моделирования процесса пылеулавливания

• Автор: Безик, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Анализ литературы по проблеме улавливания пыли в циклонах
1.1. Принцип действия циклона. Его основные параметры
1.2. Влияние геометрических параметров циклона на его
эффективность. Обзор экспериментальных исследований
1.3. Теоретические исследования влияния основных факторов на
пылеулавливание в циклоне
1.4. Выводы
1.5. Цель и задачи исследования
2. Построение модели центробежного пылеулавливания в циклоне
2.1. Движение частицы пыли в циклоне
2.1.1, Силы, действующие на частицу
2.1.2. Уравнения движения частицы
2.2. Аэродинамика газового потока
2.2.1. Определение скорости движения газов
2.2.2. Расчет радиальной и осевой скорости движения газов
2.2.3. Определение тангенциальной скорости газового потока
2.3. Критерии подобия движения частиц
2.4. Выбор методов решения уравнений математической модели
2.4.1. Численное решение уравнения Лапласа
2.4.2. Выбор метода решения уравнений движения частицы
2.4.3. Оценка точности вычислений
2.5. Построение программы по расчёту траекторий частиц
2.6. Выводы
3. Исследование математической модели центробежного
пыл еул авливания
1.1. Влияния критериев подобия движения частиц на их
улавливание
3.1. Влияние геометрических параметров циклона и начальных
условий движения частиц на пылеулавливание
3.1.1. Влияние начальных координат частиц на их улавливание
3.1.2. Влияние геометрических параметров циклона на пылеулавливание
3.2. Определение зависимостей для расчёта технических
параметров циклона
3.3. Анализ влияния факторов на процесс пылеулавливания
3.4. Проверка адекватности математической модели
3.5. Выводы
4. Применение результатов моделирования
4.1. Методика автоматического расчёта параметров циклона и её
программная реализация
4.2. Оптимизация циклонного аппарата
4.3. Применение результатов исследования для разработки
систем пылеулавливания
Заключение
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Современное развитие промышленности характеризуется всё большей интенсификацией разнообразных технологических процессов, что сопровождается значительным пыле- и золовыделением. Проблема улавливания пыли касается практических всех отраслей современного производства. Это производство строительных материалов (производство цемента, извести и т.п.), металлургия, деревообработка, химическая промышленность и многие другие. Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается около 580 млн. т пыли, сажи и золы [92]. В связи с этим возникает проблема сохранения чистоты воздушного бассейна городов и предъявляются повышенные требования к пылеулавливающей аппаратуре. Наряду с требованием обеспечения минимальных пылевых выбросов, пылеулавливающая аппаратура должна быть вполне надёжной в течении длительного времени эксплуатации и не требовать больших затрат при монтаже и обслуживании.
Для очистки газов от пыли в настоящее время применяются пылеосадительные камеры, инерционные пылеуловители, сухие и мокрые циклоны, механические и электрические фильтры. В случае высокой начальной запыленности (более 10-15 г/м3) для грубой очистки обычно применяются, в зависимости от специфики местных условий, сухие или мокрые циклоны. Пригодность их для грубой очистки отходящих газов и воздуха не вызывает сомнений.
Принцип действия циклонов основан на центробежном разделении смеси пыли и газа. Запылённому газовому потоку придаётся вращательное движение при входе в циклон. Создаётся сильное поле центробежных сил инерции, приводящее к осаждению частиц пыли. Силы инерции, действующие на частицы в циклоне, значительно превышают гравитационные силы, поэтому габариты циклонов значительно меньше, чем, например, у пылеосадительных камер, где осаждение происходит под действием силы

Уч, У,р - соответственно радиальная и тангенциальная скорости частицы;
рч, рг - соответственно плотности частицы и газа;
/V - сила сопротивления; g - ускорение свободного падения.
Несмотря на возможность прямого расчёта эффективности циклонного аппарата модель А. А. Иванова не позволяет оценить влияние существенных факторов на эффективность пылеосаждения.
1.4. Выводы.
Из приведённого обзора работ по проблеме пылеулавливания в циклонах можно сделать следующие выводы:
- Циклоны не пригодны для улавливания мелкодисперсной пыли (с!ч<5 мкм) и не удовлетворяют полностью современным требованиям к очистке газов от пыли, однако, благодаря своим преимуществам, не могут быть вытеснены другими аппаратами для обеспыливания. В связи с этим актуальна задача повышения эффективности их работы.
- В настоящее время недостаточно разработаны методы прогнозирования параметров циклонов-пылеуловителей произвольной формы, существующие методики расчета либо неточны, либо имеют узкую применимость, зависимость параметров циклонов от их геометрической формы в некоторых случаях не оценена количественно. Поэтому необходимо уточнение расчётных методик и расширение их области применения.
- Зависимость пылеосаждения от большого количества факторов, сложность изучения и расчета аэродинамики газового потока существенно затрудняют исследования процесса пылеосаждения в циклоне.
- Сложность экспериментальных исследований приводит к необходимости привлечения теоретических методов, использование которых, с