Повышение технологической эффективности аппаратов вихревого типа в системах газоочистки (19.07.2010)

Автор: Тарасова Людмила Александровна

В указанных пределах относительная влажность нагретого и охлаж-дённого воздуха достигала значений ?г = 0,10...0,32, ?х = 0,39...0,66, Pвх=1,2.. 1,8(105Па, Tвх = 13°C.Методика определения влагосодержания выходных потоков может выглядеть следующим образом. В зависимости от пос-тавленной задачи формулируются исходные данные. Например, при исходном влагосодержание ?вх, заданном перепаде давления (Р, расходе газа Q, с известными параметрами сp, ? требуется определить влагосодержание ?г и ?х.

Геометрия вихревой трубы полагается известной: 1.Определяется окружная скорость газа на входе в вихревую трубу ??. 2. По соотношению (24) вычисляется разность температур на горячем и холодном концах камеры разделения вихревой трубы (Тг, (Тх. 3. Вычисляется число Ет. 4. Задаёмся

отношением расходов холодного и горячего потоков m. Поскольку максимальный КПД вихревой трубы во всех случаях лежит в области m = 0,5, принимаем эту величину как расчётную. 5. По соотношениям (24), (25) вычисляются искомые значения (г, (х

В производственных условиях, как правило, геометрические и режим-ные параметры вихревой трубы, например, работающей в системе конди-ционирования зафиксированы. Однако параметры потока на входе меняются, например влажность ?вх, температура и возникает необходимость пересчета. Следует заметить, что комплекс полученных соотношений позволяет решать задачи самого разнообразного характера и, в зависимости от поставленной цели, уже на стадии проектирования, задать эксплуатационные параметры вихревой трубе.

В заключении следует заметить, что основная задача эксперименталь-ной части исследований выполнена. Установлено, что входные параметры воздушного потока, запыленность, влагосодержание практически не влияет на термодинамическую эффективность вихревой трубы, работающей при пониженных давлениях на входе Рс ( 0,3 МПа. При этом температура выход-ных потоков, главным образом охлажденного Тх ( 0оС, вполне приемлема для промышленного использования. Если рассматривать ВТНН как пылеуло-витель, т.е. циклон, фракционную сепарирующую способность аппарата сле-ует устанавливать по хорошо разработанным и известным методикам, имеющихся в технической литературе.

В четвертой главе рассмотрена возможность использования вихревого компрессора в системе газоочистки.

Известно, что при очистке воздуха от пыли, необходимой в системах кондиционирования, вентиляции, особенно помещений электронной, фарма-цевтической и многих других высокотехнологических производств, наиболее трудно улавливаются мелкие частицы. Применение циклонов позволяет отде-лить большую, но сравнительно крупную фракцию. Наиболее мелкие части-цы, обладающие малой скоростью витания, в поле центробежных сил не сепа-рируются, что по существу определяет предел применимости инерционных пылеуловителей.

Проблема может быть решена применением двухступенчатой газоочист-ки, например, реализованной в орошаемых циклонах. Перспективным пред-ставляется сочетание инерционного пылеуловителя и вихревого водоколь-цевого компрессора (ВВК), которому придаются дополнительные функции сепаратора мелкой фракции. Последнее предложение может быть реализовано по следующей принципиальной схеме (рис.12)

1 5 3 ЗГ

Рис.12 Схема комбиниро-

ванной системы очистки

газа:1.Водокольцевая воз-

духодувка; 2. Дегазатор;

3. Циклон; 4. Бункер;

5. Охлаждающее устрой-

ство;ЗГ( загрязненный

газ; ОГ( очищенный газ; ЧЖ(чистая жидкость

При организации очистки газа по предлагаемой схеме необходимо осу-ществить отвод загрязненной запирающей жидкости из полости машины 1 в систему регенерации 2 или на сброс. Равное количество осветленной или чис-той рабочей среды следует направить в вакуумную зону газодувки.

В соответствии с целями исследования создана экспериментальная установка, включающая ВВК, систему регенерации циркулирующей жидкости, аналитический аэрозольный фильтр АФА ВП(20, регулирующие вентили, шнековый питатель пыли, привод электродвигателя, а также необходимый комплекс контрольно(измерительных приборов. Основным блоком экспериментального стенда является опытный образец водокольцевой воздуходувки, который был изготовлен на базе серийной установки ВВН(8. Для визуализации процессов происходящих в рабочей полости водокольцевого компрессора опытная установка была изготовлена с узким рабочим колесом, передняя лобовая крышка была выполнена из органического стекла.

=0,015; 0,03; 0,045; 0,06 с-1. Для искусственного запыления потока в эксперименте использовался талькомагнезит молотый ТМП, ГОСТ 19728.4(74. Медианный диаметр талька равен (50 =25 мкм. В экспериментальных исследованиях по определению влияния запыленности на характеристики водокольцевой воздуходувки подача пыли осуществлялась шнековым питателем.

=0,015; 0,030; 0,045; 0,060, с-1 на коэффициент полезного действия ? при различных запыленностях Z1 =0; Z2= 65; Z3 = 120; Z4 =180; Z5 = 250 г/м3.

Рис.13. Влияние запыленности газа на КПД опытного водокольце-

вого компрессора

Рис.14. Оценка эффективности пылеулавливания ВВК

Характер кривой ? = f(Q) совпадает с данными измерений, проведен-ными на чистой жидкости. Таким образом, несмотря на широкий спектр изменения запыленностей от 0 до 250 г/м3, можно утверждать, что запы-ленность не оказывает влияние на рабочую характеристику машины. Влияние Z г/м3 запыленности на степень сепарирования ?сеп, при различных режимах рециркуляции представлено на рис. 14. Опытами установлено, что степень улавливание загрязняющих твердых примесей ?сеп достаточно высока и при определенных режимах достигает ( 100% в пределах точности измерений. Полученные графические зависимости имеют характерный перегиб в области Z0, когда ?сеп начинает отличаться от максимальной ?сеп. Однако эти уменьшения значения ?сеп не существенны.

(рис.15).

. В этом случае давление вычислится по хорошо известному соотношению

(25)

определяется из первого уравнения системы (1) в предположении, что определяющую роль в создании напора на периферии жидкостного кольца играет центробежная сила. Тогда

Избыточное давление, вычисленное по соотношениям (25), (26), является максимально возможным при данных геометрических и режимных параметров водокольцевого компрессора, при котором жидкость не попадает в воздушные окна. В противном случае, происходит захлебывание и эксплуатационные характеристики машины резко падают. Было проведено сопоставление данных непосредственных измерений с величиной расчетного предельного давления Рр при одних и тех же условиях. Избыточное давление, определенное по показаниям приборов Рп = 0,8 ( 105 Па хорошо согласуется с вычисленным Рр = 0,83 ( 105 Па.

, как оказалось, мало влияет на общий КПД машины и, в первом приближении, может не учитываться в расчетах. Таким образом, вычисление геометри-ческих и режимных параметров ВВК может производиться без учета этих двух факторов. При этом, рассмотрим два возможных варианта ( параметры сети (требуемый напор Нс и расход Qc) известны или нет.

В первом случае: 1.По известным параметрам сети Нс, Qc подбирается ВВК с использованием, например, каталога Бессоновского компрессорного завода (ЗАО «Беском»), который выпускает машины рассматриваемого типа.

2. По каталогам, например, НИИОГАЗ выбирается тип циклона, удовлетво-ряющий входным характеристикам водокольцевого компрессора. 3. Вы-числяется гидравлическое сопротивление контура рециркуляции. 4. По фор-мулам (25), (26), (27) и геометриическим параметрам ВВК определяется предельно допустимое Рм на периферии рабочей полости водокольцевой машины. 5. Вводятся коэффициенты запаса nз =1,2 ( 1,3. 6. Вычисляется до-пустимое давление Рд =Рм / nз. 7. Делается вывод о целесообразности исполь-зования дополнительных источников напора. Если Рм > Рд , водокольцевой компрессор в состоянии обеспечить рециркуляцию запирающей жидкости, в противном случае, т.е. Рм < Рд , необходимо использовать дополнительный источник давления.

Во втором варианте предварительно рассчитываются параметры воздушной сети по величине требуемого напора Н и заданному расходу Q, подбирают ВВК и затем ведут расчет по ранее описанной схеме.

В некоторых производствах приходится эксплуатировать оборудование в условиях запыленности, что значительно ухудшает условия труда и при-водит к увеличению риска профессиональных заболеваний обслуживающего персонала. Это, прежде всего, складские помещения хранения сыпучих, по-рошковых материалов, их транспортировка, расфасовка, производства керами-ческих изделий, некоторых видов катализаторов, адсорбентов и многих дру-гих. Вопрос снижения запыленности в рассматриваемых случаях стоит крайне остро. Широко применяемые в промышленности циклоны в отдельных случаях не удовлетворяют повышенным требованиям к чистоте окружающей среды.

Разработана система очистки воздуха в запыленных помещениях на базе ВВК и ВТНН, базирующаяся на комплексе проведенных исследований (рис.16).

ВВК ЦИКЛОН

БУНКЕР

РЕГЕНЕРАЦИЯ

Рис.16. Система очистки воздуха в запыленных про-


загрузка...