Навигация
Реальные поля скоростей и оценка их влияния на эффективность пылеуловителей
49862
знака
3
таблицы
14
изображений
4. Реальные поля скоростей и оценка их влияния на эффективность пылеуловителей
Рассмотренные в главе 2 возможности использования коэффициентов Буссинеска Мк и Кориолиса NK для оценки влияния степени неравномерности распределения скоростей пылегазового потока на эффективность пылеулавливания в сочетании с содержащимся в 3-й главе анализом, разработкой и расчетом устройств для равномерной раздачи пылегазового потока по рабочему сечению позволяют перейти непосредственно к оценке аэродинамических способов повышения эффективности пылеуловителей. Основное внимание при проведении экспериментов уделяют обычно наиболее перспективным в производстве огнеупоров пылеуловителям - зернистым насыпным фильтрам, цилиндрическим пористым фильтрующим элементам, некоторым видам инерционных и вихревых пылеуловителей, используемых в качестве предварительных ступеней очистки, и электрофильтрам.
Так, экспериментальные стенды, представленные в разделе 2.4 (рис. 2.17, 2.18), позволяли проводить исследования в достаточном для решения поставленных задач объеме факторного пространства и в широком диапазоне изменения самих факторов, влияющих на значения Мк и NK. В качестве примера на рис. 4.1 показано распределение безразмерных скоростей потока wi / wK через образец фильтрующего материала из порошка нержавеющей стали ПНС-5, обладающий наибольшим по сравнению с другими образцами коэффициентом гидравлического сопротивления (ξ = 655) и наименьшими значениями МK при изменении H/D. Здесь Н - расстояние от входа потока до образца, D - диаметр аппарата.
Рис. 4.1. Распределение безразмерных скоростей потока через образец ПНС – 5 при H/D: а – 0,15; б – 0,30; в – 1,20
Зависимости MK=f(H/D) для образцов с различными коэффициентами гидравлического сопротивления представленные на рис. 4.2 свидетельствуют о снижении значений Мк с увеличением симплекса H/D и коэффициента что удовлетворительно согласовывается с современными теоретическими представлениями.
Рис. 4.2. Зависимость MK=f(H/D) для образца фильтрующих материалов из порошков нержавеющей стали при ξ: 1 – 655(ПНС – 5); 2 – 488(ФНС – 5); 3 – 414(ПНС – 30)
Зависимости коэффициентов изменения общего и фракционных проскоков от коэффициента Буссинеска, т.е., K'w = х(Мк) и (К'W)Ф = ψ/(Мк) для образцов ПНС-5 и ПНС-30 с экспериментальными значениями ζ и Мк, приведенные на рис. 4.3, свидетельствуют о весьма существенном влиянии даже небольшой неравномерности поля скоростей (Мк < 1,20) на значения K'w и (К'W)Ф
Результаты экспериментов обнаруживают определенное отклонение значений K'w и (К'W)Ф, по счетной концентрации от расчетного значения K'w по массовой концентрации. При этом степень отклонения возрастает с уменьшением ζ и увеличением Мк, что удовлетворительно согласовывается с механизмом рассматриваемого процесса.
Для частиц пыли с размером более 0,8 мкм (ПНС-5) и 2,0 мкм (ПНС-30) с увеличением Мк значение (К'W)Ф<1, что, по-видимому, объясняется увеличением роли инерционного осаждения с увеличением размера частиц.
Рис. 4.3. Зависимость K’w= х(Мк) и (К'W)Ф = ψ/(Мк):
1,2 – расчет - K'w по массовой концентрации (wk = 1·10-2, 1·10-1 м/с); 3 – эксперимент - K'w по счетной концентрации (wk = 1·10-1 м/с; ПНС – 5); 4-10 – эксперимент - (К'W)Ф по счетной концентрации (wk = 1·10-1 м/с) и размерах частиц пыли, мкм: ПНС – 5;
Семейство кривых, представленных на рис. 4.3, отражает один и тот же процесс при различных сочетаниях входных параметров и механизмов, влияющих на величину (К'W)Ф.
Оценка этих кривых, позволившая предположить их логарифмический характер, и обработка экспериментальных данных подтвердили уравнение приближенной регрессии[5]:
(4.1)
где а (δ), b(δ) - амплитуды кривой; δ =dP/dэ; dP, dэ - размеры частицы дисперсной фазы и порового канала фильтрующего материала.
Отдавая предпочтение линейному характеру функций а(δ) и b(δ) по δ, введя вспомогательную переменную z = ехр 
, линейно зависящую от Мк, и контролируя справедливость линейной гипотезы по коэффициенту корреляции rMk, z, авторы получили из уравнения (4.1) для ПНС-5 и ПНС-ЗО соответственно
(4.2)
(4.3)
Значения (К'W)Ф - экспериментальные и теоретические, рассчитанные по уравнениям (4.2) и (4.3), эмпирические коэффициенты корреляции rMk,z и регрессии β= 1/b(δ),относительные ошибки ∆(К'W)Ф/(К'W)Ф приведены в табл. 4.1.
Таким образом, указанные семейства кривых подаются унифицированному описанию функциями единого типа с закономерным изменением коэффициентов от одной кривой к другой с хорошо прослеживаемой зависимостью этих коэффициентов от дополнительного параметра δ.
Правомерно заметить, что такое описание непременно отражает определенные существенные особенности процесса.
При конструктивном решении фильтров из пористых металлов необходимо учитывать, что значения K'w и (К'W)Ф могут оказаться симбатными или антибатными со значением Мк в зависимости от размера частиц дисперсной фазы.
Таблица 4.1.
К аналитическому описанию семейства кривых (К'W)Ф = ψ/(Мк)ф. Теоретические и экспериментальные значения (К'W)Ф
Аналогичные по характеру результаты были получены [17] при исследовании зависимостей wr/wk = φ(y/R) и К’w = х(Мk) для кольцевых и цилиндрических фильтрующих элементов из пористых металлов с размером гранул от 0,1 до 0,4 мм. Поля безразмерных скоростей для исследованных образцов фильтрующих элементов показаны на рис. 4.4.
Рис. 4.4. Поля безразмерных скоростей:
а, б – кольцевой диск, фракция порошка 0,1 – 0,2 и < 0,063 мм соответственно; в – сварная коническая труба, фракция 0,2 – 0,4 мм
Выравниванию потока в элементах этого типа способствует повышение значения связанное с переходом к более тонкой фракции металлического порошка (рис. 4.4, б). Однако для большинства промышленных аппаратов стремление к полному выравниванию потока такой дорогой ценой (резкое повышение гидравлического сопротивления) не оправдано.
Удовлетворительное распределение скоростей достигается по образующим пористых труб (рис. 4.4, в ).
Отдельные пиковые значения локальных безразмерных скоростей объясняются неравномерной проницаемостью пористых металлов, зависящей от структуры исходных материалов.
Интересно отметить, что расчетное определение степени неравномерности распределения потока в пористом цилиндре, приближающемся по своим геометрическим размерам к рациональному промышленному исполнению (длина 3000 мм, ø90 х 5 мм) и изготовленному из грубой фракции порошка (0,2 - 0,4мм), обнаруживает теоретически полное растекание потока по поверхности.
Значительная и характерная неравномерность в распределении скоростей по сечению чечевицеобразных фильтрующих элементов связана не только с диффузорным эффектом, состоящим в быстром падении скоростей при радиальном растекании струи, но, по-видимому, и с переменным по диаметру коэффициентом сопротивления, что является результатом неравномерного распределения пор, возникшего в процессе изготовления элементов такого рода.
На рис. 4.5 и 4.6 представлены реальные поля скоростей (а), полученные авторами непосредственно в производственных условиях Семилукского огнеупорного завода и последовательные этапы графоаналитического определения значений MK в этих сечениях (б,в) для наиболее распространенных в условиях огнеупорного производства рабочих сечений пылеуловителей круглой и кольцевой форм.
Представленная на рис.4.5 и 4.6 последовательность графоаналитического определения значений МK имеет и самостоятельное значение, так как может быть использована для оптимизации аэродинамических условий эксплуатации пылеуловителей в любых отраслях промышленности.
Авторы располагают широким спектром разнообразных исходных данных, эпюр безразмерных скоростей и графоаналитическими расчетами значений MK для рабочих сечений круглой и кольцевой форм различного диаметра (от 0,8 до 4,0 м) и кольцевого сечения (при DНК/DВК = 2,5).
Этот банк данных существенно сократит материальные ресурсы и затраты времени на проведение специальных и достаточно трудоемких аэродинамических экспериментов.
Рис. 4.5. Графоаналитическое определение значений MK для круглого сечения:
а – исходные данные; б – расчет значения wK; в – расчет значения MK
Рис 4.6. Графоаналитическое определение значений MK для кольцевого сечения:
а – исходные данные; б – расчет значения wK; в – расчет значения MK
Похожие работы
... Не допуск 200 5 не более Не более, чем на 30 исх. воды 4 Вода для ГВС 50 Т75 100 Не допуск 2. Специальная часть 2.1 Расчет топлива и продуктов сгорания за котлом ТВГ-8М Элементарный состав рабочей массы топлива, % Метан СН4=92,8 Двуокись углерода СО2=0,1 Этан С2Н6=3,9 Сероводород Н2S=0 Пропан С3Н8=1,0 Кислород О2=0 Бутан ...
... со стальным корпусом цилиндрической формы. Осадительные электроды трубчатой формы. Электрофильтры изготавливают двух типоразмеров с активным сечением 5 и 7,2 м2. Электрофильтр ПГ-8 предназначен для очистки от пыли и смолы газов, образующихся при газификации углей; для очистки газов, используемых в газовых турбинах, для синтеза аммиака, спиртов, обогрева коксовых печей и др. Электрофильтр ...
... концентрация пыли в выбросах цеха снизится и будет находится в пределах показателя ПДВ или будет превышать его незначительно. 6.3 Описание технологической схемы очистки выбросов цеха литья пластмасс В цехе литья пластмасс основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются термопластавтоматы в количестве 12 штук и сушильные шкафы, в которых ведется подготовка материала к ...
... волокно цемент, оливин, апатит, фостерит 1 2 4 6 1 6 2 6 4 6 6 3 4 4 4 4 3 4 4 4 4 4 1.4 Основные направления и перспективы борьбы с загрязнением атмосферы предприятиями строительной индустрии Дальнейшее сокращение вредных выбросов предприятиями строительной индустрии может быть достигнуто в результате создания и внедрения технологических процессов и ...
0 комментариев