Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 52
Текст из файла (страница 52)
3. ПРЯМОТОЧНЫЕ ЦИКЛОНЫ С ПОДВИЖНЫМ ИМПЕЛЛЕРОМ Вращатсльнос движение газового потока может быть достигнуто не только путем его всасывания через неподвижную крыльчатку. Альтернативное решение было найдено при применснии специального турбокомпрсссора (рнс. ~'Рб) [9471. Для придания газовому потоку большой тангснциальной скорости при очень малом увеличении давления было предложено весьма сложное устройство. Два зазора, оставленные между внешним корпусом центрифуги и неподвижным входным 1 и выходным газоходами 9, позволяют осуществлять свободное вращение цснтрифуги и удаление жидкой пленки. Входной и выходной газоходы сосдннены внешним кожухом 13, который случкит для герметизации центрифуги и позволяет осуществлять очистку газов при давлении выше или ниже атмосферного.
Для этой цели предусмотрены два небольших отверстия 14 и 15. Входной газоход 1 присоединен к колену для удобства монтажа электромотора, вращающего центрифугу. Электроэнергия передается через вал, проходящий через обтекатель 10 и лежаший на двух комплектах самоустанавливаюшихся шарикоподшипников 12. Длд Рнс. т71-б.
Турбокомпрессорны» пылеуловнтелы 1 — неподвижный циииндрнческий вкодной гааоход: у — аародинемическня обтекатель, д— врашаюшнйсн цилиндрический внутренний корпус центрифуги; 4 — б — лопатки турбоком. прессора: 7 — ерашаюн1ийсв внешний корпус;  — лопатки реактивной турбины; р — цилиндрический выходной гааоход; 10 — аародинамнческий выходной обтекатель; Ы вЂ” вал; 17 — ша рнкоподшвпвики: 18 — внешний кожух; де 1б — отверстие. лучшей герметизации мотор может быть смонтирован в одном из обтекателей. Средняя скорость газов ис (и, в первом приближении, частиц пыли) может быть вычислена из уравнения г )е где (т' — число оборотов турбины в единицу времени; е — эффективность турбикы (обычно около 8$те).
Зная среднюю скорость турбины и угол наклона каждой лопатки, можно вычислить тангенциальную и осевую скорости. Затем для определения фракционной эффективности каждого ряда лопаток турбины можно использовать метод, подобный тому, который применялся для установки с неподвижной крыльчаткой.
Были использованы три пары наборов лопаток турбины, причем углы наклона лопаток составляли 15 и 60" для первой пары, 63' и 38' дли второй и 43 и 8,5' для третьей (конечной) пары. Частота вращения ротора составляла 83,3 об/с, диаметр камеры был равен 150 мм, диаметр внутренней втулки 100 мм; при этом тангенцнальная скорость была равна 33 м/с, а радиальная — 9 м/с.
Подробный теоретический анализ установо« такого типа крайне сложен и не будет приводиться в настоящей книге. 1? †11 4. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ЦИКЛОННЫЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ (РОТОРНЫЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ) Циклопные пылеуловнтели, принцип действия которых основан на использовании обычного вентилятора, напоминают турбокомпрессориые пылеуловптслп с осевым потоком (раздел 3, стр. 256 сл.). Кроме того, что они действуют как пылсочистные установки, а также служат одновременно и вытяжными вентиляторами. Их аэродинамичсская характеристика такова жс, что и центробежного вентилятора с загнутыми впсрсд лопатками, для которого соотношения между расходом газа, псрепадом давления и потребляемой мощностью хорошо известны.
Запыленный газ, поступающий в роторный пылеуловитель, закручивается на 180' в спиральной камере, тогда как частицы пыли ускоряются лопатками центробежного вентилятора и движутся под углом 90'. Максимальная скорость, приобретаемая частицаь и, может быть рассчитана на основе скорости ротора вентилятора (число оборотов в единицу врсмсни (Ч при диаметре Р) и угла наклона лопаток а: (Ч1.55) ис = .ЧяО со1 а Схема обтекания газового потока и траектория частиц в таких установках очень сложны и до настоящсго времени эта проблема детально нс изучалась, Поэтому рассчитать размеры частиц, которые могли бы полностью удаляться из газового потока не представляется возможным. В общем случас, однако, можно констатировать, что центробежные силы, развиваемые в этих установках, очень вслики, тогда как время пребывания газового потока в них относительно мало. 5.
ОБЫЧНЫЕ (ПРОТИВОТОЧНЫЕ) ЦИКЛОНЫ Диаграмма обтекания газового потока в обычном циклоне (рис. Ъ'1-7) намного сложнее, чем в прямоточпом циклонс с неподвижным импеллсром. В общих чертах поток прсдставляет собой двойную спираль, причем поток во внешней спирали движется вниз по направлению к бункеру, а во внутренней — по восходящей к выводной трубе. На этот поток накладывается вторичный газовый поток от внешней спирали к внутренней. Такая модель движения была подробно изучена различными исследователями (258, 431, 515, 587, 765, 803) и недавно была объектом обширного обзора [3911. Иопользуемыс методы исследования .включали многочисленные измерения с помощью трубки Пито (использовали шаровуЮ трубку Пито 15851), визуальные методы 17651 — обнаружение дыма в газовом потоке в циклоне, с помощью красителей 1113, 803) и порошкообразного алюминия в сочетании с современной оптической техникой в мокрых циклонах (4311.
Рнс. 'у"1-7. Спектр потока в обычном противоточпом циклопе 171: / — внутри ннс вилри; П вЂ” внеынис ви ри; т~ — вам,. нвеимадсиствии ие владе; у — дариус; у — внутрсннин цилиндр 1трубчетыа важу И д — каиус. Наиболсс тщательныс измерения в газовых циклонах были проведены лм Тор-Линдсном в Дсльфтс 15181.
Для тттч 1т И уу;у;К этой цели использовали циклон нор- МаЛЬНЫХ раЗМЕрОВ СО СпкраЛЬНЫМ ВХО- унв дом. Диаграммы Тор-Линдена, на которых представлены тангенциальные, осевые и радиальные скорости, а также общсс и статическое давление, приведены на рис. Ч1-8. Подобные диаг- д раммы, но для меньшего интервала 7 Ю значений, были получены Келсалом ,К [43!1 для гидравлического циклона 1рис. Ъ'1-9).
Из приведенных данных можно увидеть, что около стснок существует Фй' зона, где газы движутся по нисходящей спирали с увеличивающейся тангснциальной скоростью, тогда как ближе к цснтру газы движутся к выходу с тангснциальной скоростью, большсй чем на той же высоте около стенки. Танген- циальные скорости достигают максимума в круге, диаметр кото- рой составляет от 'Ь до »7» диамстра выходного отверстия.
Внутри круга существует центральный «стержень», где тангенциальные скорости уменьшаются, а аксиальная скорость стремится к мак- симуму. Радиальная скорость, которая намного ниже тангенциальной скорости, остается практически постоянной по всем поперечным сечениям циклона. Положительное значение означает дрейф по на- правлению к оси. Исключение составляет лишь область централь- ного «стержня», где дрейф направлен наружу. Около стержневого кольца радиальная скорость стремится к нулю. Это является одним из экспериментальных подтверждений теоретического предполо- жения, принятого при расчетах циклонов.
Из диаграммы давлсний на различном расстоянии от стенок видно, что давление вблизи стенок имеет положительное значение, ис очень сильно отличающееся от давления на входе в циклон. В области центрального «стержня» существует зона отрицатель- ных давлений, простирающаяся вплоть до пылесборника. Любой подсос воздуха в пылссборннк ведет к возникновению восходящего потока вдоль циклона к выхлопной трубе, при этом происходит срыв и унос осажденной пыли.
В том случае, когда происходит от- сос из пылесборника, увелпчввастся эффектввиость цкклона 1230]. 17' 259 Вумоюуиуи бодаю еауе Юылб еааи Гю,ы Гюгм Рсауа \.---У тюамт 1 юы 1гиы юыпугп полаю ю Выпуси пили Выпуслпыли а Рис. Ч!.8. Изменение тангенциальной, радиальной и вертикальной компонент скорости в газовом циклоне йб!51: и — таигеиниальиая скорость; б — вертикальиан скорость; а — общее и статическое даале» ння: статическое давление на виоле гава 000 Па, скорость 10,7 иге; на выкоде гаваг 0 Па, блб н/с; иа выкоде пыли: ЗУ0 Ла.
Рис. ЪЧ-9. Изменение таигенциальной, радиальной и вертикальной компонент скорости в циклонном скруббере йбЗЦ: и — тангенциальные скорости; б — радиальные скорости: а — вертикальные скороств. ы й и УУ Уй У -Х Р Ф Ю УЮ М ЛУ гю гаду Ю Ю Ю юг ЮЮ Уа ЮЮ ЮЮ Рауку;арю Вариус, нп юь у Умаоь уы ~е ыо УУР о~ -УРР Р у ю юю уюююуедююю Ририуа им Р Рис. Ч1ЛО. Спектры вторичного потока в циклонах: е — одииочиый вихрь [2660 6 — двойиой вихрь ~6!6П и — проиежуточиый спектр !636Ь Существуют различные мнения о том, состоит ли спектр вторичного потока, образованный осевой и тангенциальной компонентами скорости, из одного вихря по всей длине циклона (рнс.
Ч1-10,а) или нз двойного вихря (рис. 'Л-10,б), один из которых находится в верхней части над выхлопной трубой, а другой— в конической части. Концентрация пыли в верхней части циклона, а также значительное улучшение эффективности циклона при удалении пыли по специальным каналам (циклоны типа Ван-Тонгерена или Амбуко) свидетельствуют по-видимому в пользу двойного вихря. Этот же факт был установлен некоторыми исследованиями, проведенными на гидравлических циклонах с красящим маркером [264). Вероятно, реальный спектр вторичного потока представляет собой среднее между этими двумя схемами, как было графически показано Тер-Линденом [516) (рис. Ъ'1-10, в). Изменение тангенциальной скорости с радиусом, выходящим за пределы центральной зоны обычного газового циклона, подчиняется уравнению вихря (Ч!.3), причем показатель степени и равен 0,5 во всех экспериментах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
