Центробежные пылесобиратели и циклоны
Пылесобиратели. Существует два способа устройства пылесобирателей (отстойных камер).
По одному способу поперечное сечение канала, в котором движется пыльный воздух, внезапно расширяется. Вследствие этого скорость струи воздуха уменьшается и становится недостаточной для удержания частиц во взвешенном состоянии, и частицы оседают на дно. Однако такого рода устройства получаются весьма громоздкими и с недостаточным осадочным коэффициентом (х=0,2-0,3).
Второй способ заключается в том, что трубопровод изогнут, вследствие чего частицы пыли центробежной силой отбрасываются к стенкам. Рациональное соединение этих двух принципов дает наилучшее решение вопроса (x=0,8-0,9).
Такого рода камеры можно встретить в сепараторах, где они имеют треугольную форму в продольном разрезе (см. следующую ссылку). Стенка, расположенная вверху камеры, заставляет воздух круто поворачиваться и отбрасывать пыль на дно камеры.
Работа камеры дуоаспиратора тоже связана с расширением струи и с изменением ее направления, что вызывает отбрасывание пыли к стенкам и затем оседание ее на дно.
Циклоны. Весьма эффективный прибор, работающий на тех же принципах, что и пылесобиратели известен под названием циклона. Он представляет собой конус, опрокинутый вершиной вниз (рис. 1).
Рис. 1.
Подводящая воздух труба присоединена в верхней части циклона по касательной. Вследствие этого вошедший внутрь воздух совершает спиралеобразный путь вдоль стенок конуса вниз, а потом переходит в центральное пространство конуса и поднимается по спирали вверх к выходному отверстию.
Таким образом движение воздуха состоит из двух потоков:
1) внешний вихрь, в котором воздух движется по спирали вниз,
2) внутренний вихрь с движением воздуха по спирали вверх.
Внешний и внутренний вихри имеют достаточно резко выраженную границу. Внутренний вихрь питается воздухом главным образом снизу.
Центробежная сила внутреннего вихря значительно больше внешнего. Пыль выводится наружу внизу циклона.
Существует конструкция циклона, в которых воздух благодаря наличию внутренних перегородок движется обратно по сравнению с вышеописанным. Он представляет собой как бы два циклона, вставленных один в другой. Воздух поступает сверху во внутреннюю полость и, спустившись по спирали вниз, поднимается вверх по наружной полости. Полости имеют винтовые направляющие. Воздух выбрасывается через трубу, присоединенную по касательной к наружной стенке вверху циклона.
По опытным данным циклон может отделять до 99,5% пыли, заключенной в проходящем через него воздухе. В особенности высокая эффективность пылеотделения наблюдается в циклонах малого диаметра (лабораторных: d=150мм).
Чем меньше циклон, тем более мелкую пыль он способен отделять. В промышленных циклонах эффективность отделения х=70-90% в зависимости от его размера и сорта пыли.
Исследования циклонов ЦОЛ, показали, что при скорости входа воздуха от 10 до 20м/сек сопротивление циклона (в Па) увеличивается от 435 до 748Па, а эффективность пылеотделения остается выше 99% на фракциях выше 150мкм, при различной засоренности воздуха от 3 до 18г/м3.
В этих циклоне выбрана такая высота цилиндрической части, что воздушный поток может совершить в ней три оборота. Опыты показали, что увеличение высоты ведет к уменьшению сопротивления циклона. Выхлопная труба опущена в цилиндрическую часть почти до конуса, что способствует лучшей очистке воздуха и исключает возможность непосредственного перехода загрязненного воздуха из внешнего вихря во внутренний. Угол конуса обычно делается выше 60°.
Степень дисперсности пыли, которую приходится отбирать мельничным и элеваторным циклонам, показана на рис. 2.
Рис. 2.
Эти циклоны изготавливаются 12 размеров. Циклоны строятся диаметром от 0,5 до 2,2м и пропускают в час от 1000 до 20000м3 воздуха.
Исследования циклонов 4БЦШ и циклонов УЦ-38 показали некоторое повышение эффективности на 4…8%, но металлоемкость изготовления увеличивает стоимость. Циклоны 4БЦШ изготавливают 16-ти типоразмеров – от 4БЦШ-200 до 4БЦШ-600. Циклоны УЦ-38 выпускаются 14-ти типоразмеров – от УЦ-200 до УЦ-850. Для увеличения производительности циклоны УЦ-38 группируют в несколько штук. При однорядном расположении – 2УЦ, 3УЦ и 4УЦ; при двухрядном – 2х2УЦ, 2х3УЦ и 2х4УЦ. Циклоны УЦ-45 не получили распространение через низкую эффективность пылеулавливания, хотя производительность относительно циклонов УЦ-38 значительно выше.