Метод расчета эффективности улавливания пыли циклонами

Предложен метод расчета эффективности улавливания аэрозолей в циклонных аппаратах. Метод основан на использовании характеристик турбулентных течений и закономерностей переноса аэрозолей в диффузионном пограничном слое....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автор:	Приемов, С.И.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут технічної теплофізики НАН України 2011
Назва видання:	Промышленная теплотехника
Теми:	Экология теплоэнергетических объектов
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60356
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Метод расчета эффективности улавливания пыли циклонами / С.И. Приемов // Промышленная теплотехника. — 2011. — Т. 33, № 4— С. 93-99. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-60356
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-603562014-04-15T03:01:36Z Метод расчета эффективности улавливания пыли циклонами Приемов, С.И. Экология теплоэнергетических объектов Предложен метод расчета эффективности улавливания аэрозолей в циклонных аппаратах. Метод основан на использовании характеристик турбулентных течений и закономерностей переноса аэрозолей в диффузионном пограничном слое. Запропоновано метод розрахунку ефективності вловлювання аерозолів в циклонних апаратах. Метод заснований на використаннi характеристик турбулентних потоків та закономірностей переносу аерозолів в дифузійному приграничному шарі. A method of calculation of the efficiency of dust recovery in сyclones is proposed. Method is based on using the turbulence flow and laws of carre ofer of aerosols in diffusion frontier layer. 2011 Article Метод расчета эффективности улавливания пыли циклонами / С.И. Приемов // Промышленная теплотехника. — 2011. — Т. 33, № 4— С. 93-99. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 0204-3602 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60356 621.928.9 ru Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Экология теплоэнергетических объектов Экология теплоэнергетических объектов
spellingShingle	Экология теплоэнергетических объектов Экология теплоэнергетических объектов Приемов, С.И. Метод расчета эффективности улавливания пыли циклонами Промышленная теплотехника
description	Предложен метод расчета эффективности улавливания аэрозолей в циклонных аппаратах. Метод основан на использовании характеристик турбулентных течений и закономерностей переноса аэрозолей в диффузионном пограничном слое.
format	Article
author	Приемов, С.И.
author_facet	Приемов, С.И.
author_sort	Приемов, С.И.
title	Метод расчета эффективности улавливания пыли циклонами
title_short	Метод расчета эффективности улавливания пыли циклонами
title_full	Метод расчета эффективности улавливания пыли циклонами
title_fullStr	Метод расчета эффективности улавливания пыли циклонами
title_full_unstemmed	Метод расчета эффективности улавливания пыли циклонами
title_sort	метод расчета эффективности улавливания пыли циклонами
publisher	Інститут технічної теплофізики НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Экология теплоэнергетических объектов
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60356
citation_txt	Метод расчета эффективности улавливания пыли циклонами / С.И. Приемов // Промышленная теплотехника. — 2011. — Т. 33, № 4— С. 93-99. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.
series	Промышленная теплотехника
work_keys_str_mv	AT priemovsi metodrasčetaéffektivnostiulavlivaniâpyliciklonami
first_indexed	2025-07-05T11:28:53Z
last_indexed	2025-07-05T11:28:53Z
_version_	1836806238146396160
fulltext	ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №4 93 ЭКОЛОГИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ вычисления низшей теплоты сгорания.– М.: Из-во стандартов, 1992. – 23 с. 8. ГОСТ 305-82 Топливо дизельное. Техни- ческие условия. 9. EN 14214:2003 “Automotive fuels. Fatty acid methyl esters (FAME) for diesel engines. Requirements and test methods”. 10. ГОСТ 11812-66 Масла растительные. Методы определения влаги и летучих веществ. Получено 11.03.2011 г. УДК 621.928.9 Приемов С.И. Институт пищевой биотехнологии и геномики НАН Украины МЕТОД РАСЧЕТА ЭФФЕКТИВНОСТИ УЛАВЛИВАНИЯ ПЫЛИ ЦИКЛОНАМИ Запропоновано метод розра- хунку ефективності вловлювання аерозолів в циклонних апаратах. Метод заснований на використаннi характеристик турбулентних по- токів та закономірностей переносу аерозолів в дифузійному пригра- ничному шарі. Предложен метод расчета эф- фективности улавливания аэрозо- лей в циклонных аппаратах. Метод основан на использовании характе- ристик турбулентных течений и за- кономерностей переноса аэрозолей в диффузионном пограничном слое. A method of calculation of the efficiency of dust recovery in сyclones is proposed. Method is based on using the turbulence flow and laws of carre ofer of aerosols in diffusion frontier layer. Dц − диаметр циклона; dэкв − эквивалентный диаметр входного патруб- ка циклона; d50 − медианный диаметр пыли; dη50 − диаметр частиц пыли, улавливаемых в циклоне с эффективностью 50 %; tг − характерное время мелкомасштабных тур- булентных пульсаций газа; u − скорость газа; uж − динамическая скорость газа; uдпс − конечная скорость частицы пыли (в кон- це ее продвижения через диффузионный пограничный слой перед соприкосновени- ем с препятствием стенкой циклона); ε − скорость диссипации турбулентной энер- гии газа ; ζ − коэффициент гидравлического сопротивле- ния; η − эффективность очистки; µ − коэффициент динамической вязкости; ν − коэффициент кинематической вязкости; ρ − плотность; σ − стандартное отклонение распределения частиц пыли по размерам; ση − стандартное отклонение распределения фракционных степеней очистки; τ − время релаксации частиц пыли; ω − нижний предел частоты турбулентных пульсаций наиболее энергоемких вихрей; а − ширина входного патрубка циклона, отне- сенная к его диаметру; в − высота входного патрубка циклона, отне- сенная к его диаметру; Дпр − размер препятствия (капля, стенка цикло- на); Де − диаметр выхлопного патрубка циклона (долях от диаметра циклона); Е − коэффициент захвата частицы препятстви- ем. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №494 ЭКОЛОГИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ Комплексы: Re − число Рейнольдса; Stk − число Стокса. Индексы верхние: р − расчет; э − эксперимент. Индексы нижние: вх − на входе в циклон (во входном патрубке); г − газ; п − пыль; фр − фракционный. Сокращения: дпс − диффузионный пограничный слой; экв – эквивалентный. Циклонные пылеуловители являются наи- более распространенными в различных отрас- лях промышленности, в связи с чем повышен интерес к усовершенствованию методов их ин- женерного расчета. Наибольшее распространение для расчета эффективности циклонов получил вероятност- ный метод расчета, основанный на использова- нии логарифмически нормального закона рас- пределения как частиц пыли по размерам, так и зависимости эффективности пылеулавли- вания в циклоне от диаметра улавливаемых частиц [1]. При использовании этого метода требуются сведения о двух параметрах, характеризующих работу циклона: dη50 и ση. Величину lgση для циклонов можно при- нять постоянной и равной 0,35 [2]; параметр dη50 определяется конструкцией циклона и является единственной подлежащей определе- нию величиной. По двум этим параметрам, а также двум параметрам дисперсности улавливаемой пыли d50, ση, определяют величину расчетного па- раметра «t» и общую степень очистки газо- вого потока от пыли в циклоне [1]: 50 50 2 2 п lg lg lg lg d d t η η = σ + σ - , (1) ηобщ = Ф(t) = 2 2100 2 tt е dt − −∞π ∫ , (2) где Ф(t) − интеграл Гаусса, который определя- ется по специальным вероятностным таблицам [1] или по следующим полученным автором зависимостям: ηобщ = 50 + 44t −10t2, (для 50 % ≤ ηобщ ≤ 98 %), (3) Табл. 1. Данные по оценке точности расчетов по формуле (3) t 0,1 0,2 0,26 0,39 0,52 0,7 0,84 1,0 1,28 1,64 1,88 2,05 ηтаб об, % 54 58 60 65 70 76 80 85 90 95 97 98 ηр об, % 54,3 58,4 60,5 65,6 69,7 76 79,6 85 89,7 95,2 97,38 98,2 Δη, % 0,3 0,4 0,5 0,6 0,26 − 0,4 − 0,3 0,2 0,38 0,2 Табл. 2. Данные по оценке точности расчетов по формуле (4) t 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 ηтаб об, % 97,72 98,2 98,61 98,93 99,18 99,38 99,58 99,65 ηр об, % 97,89 98,24 98,57 98,87 99,14 99,39 99,62 99,83 Δη, % 0,17 0,04 0,04 0,06 0,04 − 0,04 0,18 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №4 95 ЭКОЛОГИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ηобщ = 105,4 − 15/t, (для ηобщ 98 %). (4) Ошибки при использовании зависимостей (3) и (4) невелики и соответственно составляют 0,3 и 0,07 %, что видно из табл. 1 и 2. Ранее [3] для скрубберов (механических, Вентури) в результате анализа процесса осаж- дения частиц пыли на препятствии в прибли- жении диффузионного пограничного слоя, получена зависимость для оценки относитель- ной скорости между частицей и препятствием (капля, стенка циклона и т.д.) при их сопри- косновении в условиях турбулентного газового потока: [ 1/4 дпс ж г ч ч 13 0,24( ) ]( )ехр( ) 1 е tu u= + ν ε − +ω τ τ . (5) В работе А.Т. Литвинова [4]] для оценки величины коэффициента захвата «Е» частицы препятствием предложена следующая, харак- терная для потенциального обтекания, зависи- мость: StkЕ Stk 0,59 = + . (6) В работе А.Л. Фрумкина [5] показано, что максимальному значению величины «Е» (для частиц в диапазоне диамеров до 10 мкм) соот- ветствует размер препятствия Дпр = 10-4 м, ко- торый и может быть принят при расчете значе- ний числа Stk. С учетом этих данных, в настоящей рабо- те предложен метод расчета эффективности улавливания пыли в циклонных аппаратах, основанный на использовании характеристик турбулентных течений и закономерностей процесса осаждения частиц пыли на препят- ствии (стенке циклона) в диффузионном пог- раничном слое. Расчет эффективности улавливания пыли в циклонных аппаратах при этом выполняется в следующей последовательности: экв 2ав Д (а в) d = + ц ; (7) вх экв г Re u d = ν ; (8) вх ж 0,354 1,8lg Re 1,64 uu = − ; (9) ж экв0,1e u d ω = ; (10) 3 вх экв/u dε = ; (11) 2 п п ч г18 dρ τ = ν ; (12) 1/2 г г 34t ν =  ε  ; (13) [ ]1/4 г дпс ж г е ч ч 13 0,24( ) ( )ехр( ) 1 tu u= + ν ε − +ω τ τ (14) кон 2 п дпс п пр г Stk 18 d u D ρ = ν , (при Дпр = 10-4 м); (15) фр StkE ; Stk 0,95 = ≈ η + (пофракционная степень очистки); (16) величина dη50 определяется методом последо- вательного приближения при решении уравне- ния Stk = 0,59, когда принимается, что dп = dη50; величина ж) 50dη , с учетом влияния величин Dц и Де, рассчитывается по зависимости: ж) 50dη = dη50 ·(Де/0,59) (Dц /0,6)1/4, (17) где показатель степени «1/4» при отношении диаметра циклона Dц к диаметру циклона, рав- ному 0,6 м, принят в соответствии с [7]; по величине ж) 50dη и зависимостям 1-3 определя- ется общая степень очистки в циклоне. В табл. 3 приведены экспериментальные и рассчитанные по предложенной методике расчета значения величин d э η50 и dp η50 (опреде- ляющих эффективность очистки в циклонах [6]), для 19-ти наиболее известных различных циклонов. Средняя ошибка оценки величины dp η50, для приведенных в табл. 3 циклонов составила 7,52 %. ; ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №496 ЭКОЛОГИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ Табл. 3. Данные по оценке эффективности очистки в циклонах различных конструкций Ти п ци кл он а Ц Н −1 5 [1 ] Ц Н −1 1 [1 ] Ц Н −2 4 [1 ] Ц К ТИ (Ц ) [ 8] М И О Т [9 ] С К −Ц Н − 34 М [1 ] С К −Ц Н −3 3 [1 ] С К −Ц Н −3 4 [1 ] [1 0] [1 1] а 0,26 0,26 0,26 0,2 0,26 0,18 0,264 0,21 0,2 0,26 в 0,66 0,48 1,1 0,6 0,8 0,4 0,535 0,52 0,4 0,7 Dц, м 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 1,6 0,6 dэкв, м 0,224 0,202 0,25 0,18 0,236 0,149 0,212 0,18 0,427 0,228 Де 0,59 0,59 0,59 0,59 0,5 0,22 0,33 0,34 0,203 0,5 ζ 160 250 80 210 92 2000 600 1270 4420 115 ρ, кг/м3 1930 1930 1930 1930 2650 1930 1930 1930 2300 2200 νг·106, м2/с 25 25 25 25 15,3 25 25 25 35,53 15,3 uср, м/с 3,5 3,5 3,5 3,3 5,4 3,5 3,5 3,5 1,6 4,77 uвх, м/с 16 22 9,6 21,6 20,4 38,2 19,5 25,16 15,7 20,57 dэ η50, мкм 4,5 3,65 8,5 4,12 2,75ж) 1,13 2,31 1,95 2,27ж) 3,0ж) dр η50, мкм 4,5 3,85 7,0 3,92 2,66ж) 1, 15 2,35 1,99 2,1ж) 2,91ж) Продолжение табл. 3 Ти п ци кл он а С Ц Н −4 0 [1 2] [1 3] РИ С И [1 4] У Ц −3 8 [1 5] В Ц Н И И О Т [1 5] [1 6] [1 7] [1 8] [1 9] а 0,16 0,2 0,25 0,25 026 0,223 0,182 0,104 0,2 в 0,38 0,4 0,5 0,28 1,0 0,41 0,527 0,586 0,52 Dц, м 0,3 0,3 0,2 0,8 0,37 0,3 0,55 0,512 0,25 dэкв, м 0,067 0,08 0,07 0,211 0153 0,087 0,149 0,0906 0,0722 Де 0,4 0,187 0,5 0,38 0,5 0,325 0,545 0,533 0,48 ζ 1300 1900 237 1640 85 985 425 130 130 ρ, кг/м3 2600 1000 2200 2650 2650 2650 2070 3100 2650 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №4 97 ЭКОЛОГИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ Для сравнения приведенных в табл. 3 ре- зультатов расчета, в табл. 4 приведены данные для расчета величин dр η50 по предложенной НИИОгаз [6] зависимости: dр η50, = 64,35 ·ς-0,51 (18) (для условий работы циклона: Dц = 0,6 м; Vг = 3,5 м/с; μг = 22,2·10-6 Па·с; ρч = 1930 кг/м3); при необходимости пересчет на другие условия может быть осуществлен по формуле: ж) ж) ж) ц г 50 50 ж) 6 ж) ц п 3,5 1930 0,6 22,2 10 D d d Vη η − µ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ρ , мкм, (19) νг·106, м2/с 15,3 15,3 15,3 15,3 15,3 15,3 34,0 15,3 15,3 uср, м/с 1,6 1 2,8 1,3 3,5 2,33 3,6 3,2 3,4 uвх, м/с 20,66 9,81 17,0 14,6 10,57 20 29,5 9,66 25,7 dэ η50, мкм 1,39 ж) 1,27ж) 2,4ж) 2,4 ж) 3,37 ж) 1,85 ж) 3,0ж) 2,79 ж) 1,64 ж) dр η50, мкм 1,45 ж) 1, 51 ж) 2,6ж) 2,24ж) 3,74 ж) 1,73 ж) 3,3 ж) 2,9ж) 1,27 ж) Табл. 4. К оценке эффективности очистки в циклонах № циклона 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ς 160 250 80 210 95 2000 600 1270 4420 115 dэ η50 4,5 3,65 8,5 4,12 2,75ж) 1,15 2,35 2,73 2,27ж) 3,0ж) dр η50 4,77 3,85 6,88 4,21 3,67ж) 1,39 2,57 1,75 2,5ж) 3,82ж) Ошибка расчета, % 6,0 5,48 19,1 2,43 33,5 20,9 9,3 35,9 10,0 27,3 где величины, отмеченные знаком ж), соответ- ствуют реальным условиям работы циклонного золоуловителя. Средняя ошибка при оценке величины dр η50 по зависимости (18) для приведенных в табл. 4 циклонов (19 шт.) составила 21,46 %, что в 2,9 раза выше, чем при расчетах величины dр η50 по зависимости (17). Следует отметить, что, кроме высокой точности расчетов, предлагаемый метод рас- чета позволяет прогнозировать величину dη50 при изменении степени турбулентности газо- вого потока на входе в циклон, что невыпол- нимо при использовании известных методов Продолжение табл. 4 № циклона 11 12 13 14 15 16 17 18 19 ς 1300 250 80 210 85 985 425 130 130 dэ η50 1,39ж) 1,27ж) 2,41ж) 2,4ж) 3,37 1,85ж) 3,0ж) 2,79ж) 1,64ж) dр η50 1,34 2,276 2,164 1,84 4,05 1,18 2,38 2,9ж) 1,27ж) Ошибка расчета, % 3,6 44 10,37 23,33 20,17 36,42 20,67 10,75 65,8 Примечание: номера циклонов соответствуют нумерации в табл. 3. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №498 ЭКОЛОГИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ расчетов циклонов. Таким образом, предлагаемый метод по- зволяет с высокой точностью рассчитывать эф- фективность очистки в циклонах от промыш- ленных пылей и значительно сократить затраты времени и объем экспериментальных работ при разработке новых видов золоуловителей или по их подбору при решении различных задач в области механики аэрозолей . Выводы Предложен метод расчета эффективности улавливания пыли в циклонных аппаратах, основанный на использовании характеристик турбулентных течений и закономерностей про- цесса осаждения частиц пыли на препятствии (стенке циклона) в диффузионном погранич- ном слое . ЛИТЕРАТУРА 1. Справочник по пыле- и золоулавливанию. / Под ред. А.А. Русанова. − М.: Энергоатомиздат. − 1983. − 312 с. 2. Булгакова Н.Г., Янковский С.С. Методика графоаналитического расчета полной и фрак- ционной эффективности пылеулавливающих аппаратов // Механическая очистка промыш- ленных газов. − М.: Машиностроение. − 1974. − С. 21. 3. Приемов С.И. Улавливание и рекуперация кормовых и пищевых аэрозолей мокрым ко- агуляционным методом // Дисс…д.т.н. − Л.: − 1990. − 366 с. 4. Литвинов А.Т. Об оценке эффекта захвата крупными частицами или каплями жидкости мелких частиц и о влиянии гидрофильности частиц на коэффициент захвата // Инж. - физ. журн. − 1969. − T. 16. − № 6. − С. 1052−1061. 5. Фрумкин А.Л. Некоторые вопросы теории очистки рудничного воздуха от витающей пы- ли при помощи орошения // Изв. АН СССР, ОНТ. − 1955. − № 11. − С. 129−134. 6. Вальдберг А.Ю., Кирсанова Н.С. К расчету эффективности циклонных пылеуловителей // Теор. Основы хим. технологии. − 1989. − Т. 23. − № 4. − С. 555−556. 7. Полыковский Г.Б., Бляхер И.Г., Савицкая Л.Ф. Исследование влияния отношения диа- метра выхлопной трубы к диаметру циклона, расчет его сопротивления и повышение эф- фективности // Труды УНИХИМ. − 1982. − вып. 54. − C. 16 − 20. 8. Кирсанова Н.С. Новые исследования в области центробежной сепарации пыли. Обз. информ. НИИОгаз // ЦНИНТИХИМНЕФТЕ- МАШ. − М.: − 1989. − 58 с. 9. Самсонов В.Т. Универсальный циклон МИОТ // Водоснабжение и санитарная техни- ка. − 1992. − № 4. − С. 17−19. 10. Дубинская Ф.Е., Пантюхов Н.А., Вальд- берг А.Ю., Падва В.Ю. Очистка газов чугу- нолитейных вагранок // Пром. энергетика − 1982. − № 10. − С. 45−46. 11. Приемов С.И. Новый метод расчета эф- фективности пыле- и золоулавливания и гид- равлического сопротивления циклонных аппа- ратов // Экотехнологии и ресурсосбережение. − 2000. − № 3. − С. 76−78. 12. Карпухович Д.Т. Влияние относитель- ной высоты цилиндрической части корпуса ци- клона на его характеристики // Химическое и нефтяное машиностроение. − 1986. − № 10. − С. 17−18. 13. Вальдберг А.Ю., Кирсанова Н.С. Прак- тическая реализация вероятностно-энергети- ческого метода расчета центробежных пылеу- ловителей // Химическое и нефтяное машино- строение. − 1994. − № 9. − С. 26−28. 14. Приемов С.И. Сравнительный анализ ме- тодов интенсификации улавливания золы в ци- клонных аппаратах // Экотехнологии и ресур- сосбережение. − 2001. − № 2. − С.73−76. 15. Коузов П.А. Сравнительная оценка эф- фективности циклонов различных типов // Науч. работы институтов охраны труда ВЦСПС − 1969. − вып. 60. − С. 6−13. 16. Gloger und Gunter Niendorf. Unter suchunger an einem Modellzyklon uber den Eiflub uber verschiede ner geometrischer parameter auf Abscheidegrad und Druckverlust // Chem. Heft Techn., 22. Iq. Heft 9 – September −1970 − Р. 525−532. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №4 99 ЭКОЛОГИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ 17. Приемов С.И. Расчет и разработка системы золоулавливания парового котла ДКВР–10/13 при сжигании шелухи гречихи // Пром. теплотехника. − 2003. − Т. 25. − № 5. − С. 50−53. 18. Лузин П.М., Мацнев В.В., Резник В.А. и др. Разработка и результаты промышленных испытаний батарейных золоуловителей новой конструкции // Теплоэнергетика. − 1982. − № 1. − С. 52−55. 19. Новиков Л.М., Инюшкин Н.В., Ведерни- ков В.Б. Сравнительные испытания прямоточ- ного циклона и циклона НИИОгаз типа ЦН−15 // Химическая промышленность. 1980. − № 1. − С. 50. Получено 14.01.2011 г.

Метод расчета эффективности улавливания пыли циклонами

Репозитарії

Схожі ресурси