Логотим Метталум
Проектування, виготовлення, монтаж, запуск, паспортизація
+38 (048) 706 26 73
+38 (097) 743 69 84
metallum_office@ukr.net

Розрахунок основних параметрів циклонів пиловловлювачів для пневмосепараторів

Розрахунок основних параметрів циклонів пиловловлювачів для пневмосепараторів

Циклон (рис. 1) складається з двох концентрично розташованих циліндрів 1 та 2, конуса 5, кришки 3 та вхідного патрубка 4, виготовлених з листової сталі.

 

Рис. 1. Циклон пиловловлювач

Повітря подасться у вхідний отвір і отримує відцентрове прискорення у кільцевому просторі між циліндрами. При цьому зважений у повітрі пил під впливом відцентрових сил переміщаються до зовнішнього циліндра і притискаються до його стінки, потім опускаються вниз і видаляються через випускний отвір. Випускний отвір циклону закрито герметизуючим випускним механізмом 6 (шлюзовим затвором, вантажним клапаном тощо), за допомогою якого виводиться осаджений матеріал.

Очищене повітря видаляється із циклону через внутрішній циліндр.

В зернопереробній промисловості (елеватори, зерносклади, млини, крупо- та комбікормові заводи, насіннєві калібруючі підприємства та ін.) найбільше розповсюдження ормали наступні типи циклонів:

  1. Циклон типу 4БЦШ. Їх ще інколи маркують як У21-ББЦ. Вони представлені 16-тьма типорозмірами (4БЦШ-200; 4БЦШ-225; 4БЦШ-250; 4БЦШ-275; 4БЦШ-300; 4БЦШ-325; 4БЦШ-350; 4БЦШ-375; 4БЦШ-400; 4БЦШ-425; 4БЦШ-450; 4БЦШ-475; 4БЦШ-500; 4БЦШ-525; 4БЦШ-550; 4БЦШ-600).
  2. Циклон типу ЦОЛ. Являються високопродуктивними пиловловлювачами циклонного типу. В основному використовується 12 основних конструкцій (ЦОЛ-1; ЦОЛ-1,5; ЦОЛ-3; ЦОЛ-4,5; ЦОЛ-6; ЦОЛ-7,5; ЦОЛ-9; ЦОЛ-10; ЦОЛ-12; ЦОЛ-15; ЦОЛ-18; ЦОЛ-20).
  3. Циклон типу УЦ-38. Це циклон конічного типу. В нормалізованому ряді розроблено 13 конструкцій (УЦ-250; УЦ-300; УЦ-350; УЦ-400; УЦ-450; УЦ-500; УЦ-550; УЦ-600; УЦ-650; УЦ-700; УЦ-750; УЦ-800; УЦ-850). Для збільшення продуктивності дані циклони компонують в груп до 8шт.

Останнім часом в аспіраційній техніці досить часто використовуються оригінальні розробки пиловловлюючого обладнання, які конкретно «заточені» під особливості технологічного процесу та вимоги екології і санітарних норм.

Циклони мають досить високий ефект пиловиділення, вони прості у виготовленні та надійні в експлуатації. Циклони придатні для відділення не лише важких, а й легких частинок, таких як пил. Ефект пиловиділення циклону практично не залежить від кількості надходить в нього для осадження матеріалу. Завдяки перерахованим, а також деяким іншим перевагам циклони знаходять широке застосування для очищення повітря, що бере участь у процесі пневмосепарування.

Ефект пиловиділення в циклонах залежить від факторів, які можуть бути розбиті на дві групи:

  1. Перша включає фізичні властивості частинок, що надходять у циклон, а саме: їх питома вага, фракційний склад, форму, вологість та ін;
  2. Друга відноситься до самого циклону - це швидкість повітряного потоку при вході в циклон, розміри циклону, співвідношення окремих розмірів, ступінь герметичності випускного отвору та ін.

Чинники, які стосуються першої групи, залежить від властивостей оброблюваного матеріалу і зажадав від технологічного процесу, під час якого повітрям виділяються домішки, і залежить від конструкції циклону. Ці чинники є ніби заданими, постійними, для поліпшення роботи циклонів слід шукати оптимальні показники, що характеризують конструкцію циклону.

Швидкість повітряного потоку під час входу в циклон.

З погляду на процес, що протікає в циклоні, слід, що збільшення окружної швидкості руху частинок повинно привести до поліпшення ефекту очищення, так як при цьому зростають відцентрові сили, що діють на частинки. Справді, відцентрова сила дорівнює:

С=mV2/R

де m - маса частинки в кг;

V - окружна швидкість частки м/сек;

R - радіус циклону (R = Dц/2, де - діаметр циклону) в м.

Вказана сила буде тим більшою, чим більша окружна швидкість частинки, що характеризується швидкістю повітряного потоку при вході в циклон.

Збільшення відцентрової сили має прискорити переміщення найбільш дрібних і легких частинок до зовнішньої стінки циклону, тобто сприятиме підвищенню ефекту пиловловлення. Це підтверджується численними дослідами, у тому числі дослідами, проведеними у ВНДІЗ.

На графіку рис. 2 наведена залежність між ефектом очищення та швидкістю повітряного потоку у вхідному патрубку циклонів УЦ-38 та УЦ-45.

Однак збільшення швидкості повітряного потоку при вході в циклон доцільно лише до 20 м/сек, оскільки подальше збільшення зазначеної швидкості вже не призводить до поліпшення ефекту очищення, в той же час воно пов'язане зі збільшенням опору циклону, що пропорційно зростає квадрату вхідної швидкості.

Практично швидкість повітряного потоку при вході в циклони вибирають у межах 12 - 18 м/сек залежно від необхідного ефекту очищення, конструкції циклону та характеристики пилу. Для очищення повітря, що надходить із пневмосепаруючих каналів, швидкість повітряного потоку при вході в циклон вибирається в тих же межах.

 

Рис. 2. Залежність величини винесення пилу з циклонів від швидкості повітряного потоку у вхідному патрубку (пил, взятий з всмоктуючого фільтра) при концентрації μ = 10г/м3: 1 - УЦ-45; 2 - УЦ-38.

Діаметр циклону.

З формули вище випливає, що відцентрова сила, що діє на частинку, буде тим більшою, чим менше радіус обертання частинки, тобто чим менший діаметр циклону, так як частка обертається навколо осі циклону. Ґрунтуючись на цьому положенні, дійшли висновку про доцільність зменшення діаметра циклону.

Однак зменшення діаметра циклону пов'язане зі зниженням його пропускної спроможності. Отже, чим менше діаметр циклону, тим більше циклонів потрібно встановити для того, щоб забезпечити задану пропускну здатність. Так, замість одного циклону типу ЛІОТ пропускною здатністю 9000 м3/годину, діаметр якого дорівнює 1370 мм, потрібно шість циклонів того ж типу, кожен діаметром 560 мм і пропускною здатністю 1500 м3/годину.

Циклон, складений із кількох елементів, зветься батарейного циклону. На схемі рис. 3 показаний батарейний циклон ВНДІЗ-НІОГАЗ, що складається з чотирьох елементів.

 

Рис. 3. Батарейний циклон ВНДІЗ-НІОГАЗ 4БЦШ-350 (У21-ББЦ-350)

Зі збільшенням числа елементів погіршується робота батарейного циклону. Так як навантаження кожного елемента та його опір внаслідок неминучих відхилень у розмірах, формі та стані поверхні, а також інших причин відрізнятимуться один від одного, то можуть виникнути перетікання повітря знизу з одного елемента в інший або з однієї групи елементів в іншу групу через об'єднуючий їхній бункер (рис. 3). Надходження повітря в циклон через його випускний отвір призводить до винесення деякої частини виділеного пилу і, отже, погіршує ефект очищення. Чим більша кількість елементів у батареї, тим ймовірніше виникнення явища перетікання.

Надмірне зменшення діаметра циклону та збільшення числа елементів у батареї небажано також тому, що при цьому ускладнюється конструкція циклону, а при діаметрі менше 250 мм виникає загроза закупорювання соломистими та волокнистими домішками його випускного отвору.

Практично батарейні установки для зерноочисних машин включають не більше 8 елементів, діаметр кожного елемента вибирається в межах 350 - 800 мм.