Разработка метода расчета и усовершенствование конструкции вертикального прямоточного циклона

• Автор: Смирнов, Михаил Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 146 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные обозначения
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА
ИНЕРЦИОННЫХ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ
1.1. Вихревые пылеуловители
1.2. Противоточные осевые циклоны
1.3. Прямоточные осевые циклоны
1.4. Абразивный износ циклонов и методы борьбы с

1.5. Обзор теоретических исследований движения и се-
парации двухфазного потока в циклонных пылеуловителях
1.6. Выводы и постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. ГИДРОМЕХАНИКА И СЕПАРАЦИЯ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА В КОРПУСЕ ЦИКЛОНА
2.1. Математическая модель сепарации твердой фазы в
вертикальном прямоточном циклоне со спиральным входным патрубком переменной высоты
2.2. Геометрические параметры циклона со спиральным
входным патрубком и обтекателем
2.3. Уравнение движения одиночной частицы
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ВЕРТИКАЛЬНОГО ПРЯМОТОЧНОГО ЦИКЛОНА
3.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения экспериментов
3.2. Результаты экспериментальных исследований

3,3, Выводы
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ ЦИКЛОНОВ ТИПА ВПЦ..
4.1. Описание разработанной установки
4.2. Метод определения эффективности и гидравлического сопротивления циклона
4.3. Результаты исследований гидравлического сопротивления и эффективности циклона
4.4. Результаты исследования абразивного износа корпуса циклона
4.5. Выводы
ГЛАВА 5. ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЦИКЛОНА ВПЦ
5.1. Технологический расчет циклонов ВПЦ
5.2. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение 1 Акт внедрения пылеулавливающей установки.... 139 Приложение 2 Расчет социально-экономического эффекта от
внедрения группового циклона ВПЦ в вентиляционную систему В-7 термического цеха производства коробок передач АООТ “Автодизель”
Приложение 3 Справка о внедрении результатов диссертационной работы
Основные обозначения Оц- диаметр цилиндрической части циклона, м;
Нц- высота цилиндрической части циклона, м;
1)0-диаметр обтекателя, м;
Н0-высота обтекателя, м;
Пв- диаметр выходного патрубка, м;
Ь-начальная высота входного патрубка, м;
Н-конечная высота входного патрубка, м;
Ь- ширина входного патрубка, м;
Оц- расход воздуха, проходящего через циклон, м3/с; рв- плотность воздуха в условиях опыта, кг/м3; р- коэффициент динамической вязкости воздуха, Па с;
В- барометрическое давление, Па;
Рв- давление воздуха в циклоне, Па;
V температура воздуха, °С;
WIШ- средняя скорость воздуха в поперечном сечении циклона, м/с;
средняя скорость воздуха на входе в циклон, м/с;
Ср- коэффициент гидравлического сопротивления циклона отнесенный к скорости воздуха в поперечном сечении корпуса циклона;
Свх- коэффициент гидравлического сопротивления циклона отнесенный к скорости воздуха на входе в циклон;
^-коэффициент гидравлического сопротивления группового циклона;
АР- гидравлическое сопротивление циклона, Па; ю-угловая скорость потока, 1/с;
V/- скорость газа, м/с;
V- скорости движения частицы, м/с;
С2-угловая скорость частицы, 1/с;
Я- расстояние от центра вращения воздушного потока (оси циклона) до частицы, м;

где Я-переменная величина и в среднем еб можно принять равной (Из --ШУ2.
Подставляя значение г из (1.4) в (1.5) находят:
1г,-я, 9ц(и;-к,2)
'вв „ — ,2Ш 2 ■

По этой формуле определяют размер наименьшей частицы, которая успевает пройти путь (Иг - Ш) за время прохождения циклона газовым потоком:

9 Ц • (& з ~ й_1_) (1.7)
*р!^ц
где ь число кругов (оборотов), которое совершает газовый поток в циклоне (обычно его считают равным 2).
Следует отметить, что авторы, приравнивая центробежную силу силе сопротивления (силе Стокса),
полагают, что движение частицы осуществляется по спирали Архимеда.
В действительности траектория частицы намного сложнее, что наглядно представлено в работах [54-56]. Так же слабой стороной
предлагаемой модели является Рисунок 1.14- Расчетная схема
допущение о независимости тангенциальной скорости от радиуса. Многочисленные экспериментальные исследования показывают, что тангенциальная скорость существенно изменяется по сечению циклона [16,19,53,57-62].
В работе [53] авторы приводят две модели процесса осаждения частиц из газового потока в спиральном канале.
В одной из моделей авторы рассматривают движение отдельной частицы под действием центробежной силы и силы сопротивления, определяют скорость осаждения и эффективность осаждения.