3. Принцип действия центробежного уловителя укрупненной пыли?
Рассмотрим простейший вариант центробежного уловителя пыли. Схема его представлена на рис. 2.1.
Рис.2.1. Схема центробежного уловителя пыли.
Внутри цилиндрического корпуса 1 установлен ротор 2 с прямыми радиальными лопатками. Корпус имеет тангенциальный вход 3 для смеси очищаемого газа с парами какой-нибудь жидкости и ловушки 4 для сбора пыли. Ротор имеет полую ось 5, через которую происходит выпуск очищенного газа. Имеется также мощный вентилятор, подключенный к осевому выходу очистителя. Этот вентилятор достаточно мощный, чтобы протаскивать очищаемый газ сквозь очиститель. Между корпусом и ротором имеется кольцевой зазор. В этом зазоре имеет место изоэнтропическое потенциальное расширение парогазовой смеси, подчиняющееся следующим уравнениям: 1. Сохранения энергии
i~ = i+ А и,~/2, (3.1) т.е. полное теплосодержание потока газа равно сумме локального теплосодержания и локальной кинетической энергии. 2. Непрерывности
G =,ои2ягН, (3.2) т.е. расход парогазовой смеси определяется локальными плотностью р, радиальной скоростью и в любом цилиндрическом сечении 2mH очистителя, 3. Сохранения момента количества движения
и — Const, (3.3) в котором v - окружная скорость.
Внутри ротора имеет место изоэнтропическое расширение парогазовой смеси, подчиняющееся закону сохранения энергии (3.1), уравнению непрерывности (3.2) и квазитвердому вращению
v= 0У', (3.4)
где в - угловая частота вращения ротора. Принцип действия такого очистителя заключается в том, что в зазоре между корпусом и ротором вследствие адиабатического расширения происходит охлаждение парогазовой смеси, возникает перенасыщение паровой компоненты, начинается конденсация пара на частицах пыли, размер которых больше, чем у критического зародыша для локального перенасыщения. С уменьшением радиуса температура падает, перенасыщение растет, все более мелкие частицы пыли подвергаются укрупнению. На входе в ротор создаются условия, что частицы определенного размера и более не могут проникнуть в ротор, они накапливаются в околороторном пространстве и вследствие их случайного блуждания в
околороторном пространстве в конечном итоге попадают в ловушки для пыли. Таким образом улавливаются мельчайшие частицы, будучи укрупненными конденсацией. Без примеси пара к очищаемому газу и, значит, без конденсации улавливаются только сухие частицы, размер которых превышает условие проникновения в ротор.
Простейшее условия непроникновения частиц в ротор можно получить, если использовать ряд сильных упрощений:
1. Окружные скорости движения газа и частиц пыли равны и много больше, чем радиальные. Это позволяет пренебречь кориолисовыми силами и относительным движением частиц в газе в окружном направлении.
2. Движение газа и частиц вдоль оси очистителя отсутствуют. Абсолютная скорость и ее компоненты связаны выражением
w =и +v~ (3.5).
3. Изменение массы частиц, предназначенных для улавливания, происходит достаточно медленно.
При этих допущениях условие, что частицы определенного диаметра d~ и массы напр будут иметь нулевую радиальную скорость, можно выразить равенством центробежных и аэродинамических сил, действующих на частицу
Для крупных частиц m~vlr =F, (3.6)
F, = СдАрри~/2, (3.7) где коэффициент аэродинамического сопротивления частицы в газе Сд = 24/Ае Ар - модель частицы. Для мелких частиц (d~ =1*10 - 1*10 ~ м) аэродинамическая сила определяется по уже знакомой формуле Стокса
F, = Зхрйри (3.8). Частицы с диаметром йр и более не могут проникнуть в ротор и будут уловлены ловушками. Алгоритм расчета очистителя не является тривиальным, поскольку в настоящее время нет простого опубликованного в литературе алгоритма расчета вихревых камер для сжимаемого газа. Но численному решению, как правило, поддается любая правильно поставленная задача. Для этой задачи был разработан простой алгоритм численного решения в рамках идеальной прикладной газодинамики. Задача, по существу, заключается в том, чтобы для заданной общей конфигурации очистителя, заданных входных параметров парогазовой смеси и заданного размера частиц, предназначенных для улавливания, с помощью уравнений (3.1-3.5) рассчитать газодинамику в околороторном пространстве, затем по условию (3.6) с помощью формул (3.7) или (3.8) установить, где, на каком радиусе потенциального течения, имеет место условие удержания частиц, укрупненных до заданного размера, затем определить параметры ротора. В процессе расчета газодинамики определяются давление, плотность, температура и перенасыщение пара на всех радиусах и определяется какие частицы подвергаются укрупнению конденсацией на них пара смеси. По этому алгоритму составлены программы. Один из вариантов расчета для улавливания пыли серы из воздуха приводится ниже.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.