Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
I жении частиц с тангенциальной скоро-
му стью 0,6 м/с и радиусом движения
0,3 м):
/ — центробежная сила; II— сила тяжести: /// — результирующая снла.
Из общей теории циклонов (стр. 241 сл.) было найдено выражение [уравнение (VI.22)] для времени, необходимого частице диаметром d для дрейфа от внутреннего до внешнего радиуса. Тогда для данных размеров камеры становится возможным рассчитать минимальный диаметр частицы dmin, которая теоретически может быть уловлена в прямоточном циклоне
^min —
cosa
( D \2\ / Lisina IPcI1Zv
•(-Br)Jy і?=»щ 111 ^'-50'
Если предположить, что частицы в газовом потоке, покидающем импеллер, распределены равномерно, то можно также рассчитать долю частиц, диаметр которых меньше dmin. Такой расчет является несколько осторожным, поскольку распределение начинается уже на лопастях импеллера. I
Если тангенциальная скорость газа в горизонтальном прямо-; точном циклоне невелика (менее 15 м/с для циклона диаметром | 0,6 м), то сила, действующая на частицу, значительно изменяется] в зависимости от положения частицы. Так, если частица находит-; ся в нижней части циклона (рис. VI-4), то к центробежному ускорению следует прибавить ускорение свободного падения ¦
Если в верхней точке, то из центробежного ускорения необходимо вычесть ускорение свободного падения
254
(VI. 52)
В общем случае, в промежуточных положениях результирующая сила может быть найдена прибавлением к центробежному ускорению члена geos6
. I Г Dl+ D Чет Л/ - g - + gcos9 (VI.53)
где 0 — угол между радиусом и вертикальной осью.
Для тангенциальных скоростей больших, чем 15 м/с, и при не слишком больших диаметрах (D<0,6 м) максимальная поправка становится меньше 0,1% и ею можно пренебречь.
Прямоточные циклоны с обратным потоком
Важной модификацией прямоточного циклона с неподвижным импеллером является циклон, в котором используется принцип обратного потока (рис. VI-5). Он был запатентован Зеннеком и
Шауфером в 1953 г; эффективность улучшена благодаря уменьшению увлечения маленьких частиц за счет их отскока от стенок циклона.
Запыленный газ поступает в основной циклон через тщательно рассчитанное спиральное отверстие, подобное показанному на рис. VI-3, и выходит из циклона через его дальний конец, причем частицы пыли удаляются из газа, движущегося по спирали. Противоточный газовый поток подается через тангенциальные сопла, размещенные в боковых стенках циклона; он вращается в том же тангенциальном направлении, что и запыленный газ, но в противоположном осевом направлении. При этом частицы пыли выхватываются из центральной спирали. Внешняя газовая спираль движется к бункеру, расположенному за входом запыленного газа, изменяет свое направление, и частицы оседают в бункере. Затем этот поток со-
Рис. VI-5. Прямоточный циклон с обратным потоком воздуха, поступающим через тангенциальные сопла (а).
циклона была значительно
255
единяется с основным газовым потоком. Действие такой двойной спирали подобно действию окружающей вихревой области смерча (торнадо); поэтому в некоторых странах такие циклоны известны под торговой маркой «Торнадо».
Теория такой двухспиральной системы была детально рассмотрена Шмидтом [731], который определил потенциальный поток обтекания Ut=VR Для внешней спирали, ротационный поток Ut=IiR для внутренней спирали и учел зону смешанного потока, разделяющую эти области. В зоне смешанного потока, где потен* циальный поток переходит в ротационный, происходит изменение направления движения вторичного (осевого) потока. Шмидт предложил уравнение движения частицы, выведенное так же, как и ранее, но со сложным спектром взаимодействия, и эти уравнения невозможно решить в случае циклонов такого типа.
Первоначальная конструкция входного отверстия в циклон представляла собой сложную, тщательно рассчитанную с точки зрения аэродинамики кольцевую секцию с центральным сердечником, но для промышленных установок было найдено адекватное устройство, гораздо более простое по конструкции и дешевое [446]. Другое усовершенствование, нашедшее применение в таких установках, состояло в том, что сопла для подачи обратного потока газа были наклонены под углом 30° к горизонтали и размещены через 180° по периферии цилиндра. Кроме того, увеличение числа сопел уменьшило перепад давления. Разработка оптимальных размеров и других конструкционных параметров была осуществлена Клейном [445].
3. ПРЯМОТОЧНЫЕ циклоны С ПОДВИЖНЫМ ИМПЕЛЛЕРОМ
Вращательное движение газового потока может быть достигнуто не только путем его всасывания через неподвижную крыльчатку. Альтернативное решение было найдено при применении специального турбокомпрессора (рис. VI-6) [947]. Для придания газо-і вому потоку большой тангенциальной 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 центрифуги и удаление жидкой пленки.
