Циклон для вентиляции. Промышленный циклонный пылеуловитель для очистки воздуха от пыли Системы очистки воздуха из циклона

Наиболее универсальные и общеупотребительные циклоны. Предназначены для отделения от газообразной среды взвешенных частиц сухой пыли, образующейся в различных помольных и дробильных установках, при транспортировании сыпучих материалов, а также летучей золы. Для волокнистой и слипающейся пыли, для очистки газообразной среды, в которой имеются капельно-жидкая фаза или возможна конденсация паров, данные циклоны применять не следует. Циклон ЦН-15 отличается большей производительностью.
Циклон СЦН-50 Один из лучших циклонов НИИОГАЗа. Циклоны СЦН-50 используются для очистки воздуха или газов от пыли мелкой (более 10 мкм) и средней дисперсности, а так же абразивной пыли в различных областях промышленности. Увеличенные по сравнению с СЦН-40 входной и выходной патрубки, позволили разработчику снизить сопротивление циклона и увеличить производительность циклона СЦН-50. При этом габаритные размеры циклона СЦН-50 стали ближе к ЦН-15 аналогичной производительности.
Циклон ЦН-24 отличается высокой пропускной способностью при небольшой степени очистки. Использование данных циклонов оправданно в качестве предварительной ступени очистки, как циклон-разгрузитель, а также для очистки газов от пылей со средним диаметром более 20 мкм.
Циклон СЦН-40 предназначен для эффективной очистки газов и аспирационного воздуха от мелкой и среднедисперсной пыли. Имеет наиболее высокую степень очистки по сравнению с циклонами ЦН-15, СК-ЦН-34 и УЦ-38.
Циклон СДК-ЦН-33 применяется для очистки газов от мелкой пыли, со средним диаметром 5-6 мкм, а также при высоких требованиях к качеству очистки. Способен обеспечивать высокую степень очистки при сравнительно небольшой скорости газового потока на входе в циклон.
Циклон СК-ЦН-34 pазpаботан для улавливания твepдых частиц вспомогатeльных систeм пpоизводства тeхничeского углepода, установки каталитического крекинга нефтепродуктов, дегидрирования бутана. Цeлeвоe назначeниe данных циклонов - сажeвоe пpоизводство.
Циклон СК-ЦН-34М применяют для улавливания пылей, обладающих высокой абразивностью частиц или их высокой слипаемостью. Наиболее эффективный из серии ЦН. Однако потери давления в этих циклонах примерно в 2 раза больше, чем в циклонах СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34.

Циклоны для удаления древесных отходов

ОЭКДМ Применяются в системах пневмотранспорта древесных отходов с низким содержанием пыли: щепа, кора, витые стружки, сырые опилки, тяжелая пыль. По сравнению с другими распространенными циклонами имеют наиболее низкий коэффициент гидравлического сопротивления, а значит наименьшую энергоемкость. Устанавливаются в основном на нагнетательном участке системы (после пылевого вентилятора).
ЦДО предназначены для использования в системах пневмотранспорта измельчённых древесных отходов: щепы, коры, опилок и стружек. Главные достоинства - высокая производительность при невысоком коэффициенте гидравлического сопротивления и сравнительно небольшие габариты. По характеристикам близок к циклонам типа К (ОЭКДМ), но более компактен.
ЦДО-В вариант исполнения ЦДО: имеют улиточно-тангенциальный завихритель и предназначены для установки в системах аспирации до вентилятора. Используются в системах пневмотранспорта крупных фракций древесных отходов или как циклон-разгрузитель различных сыпучих материалов.
УЦ и УЦ-38 Применяются для очистки технологических выбросов деревообрабатывающих производств от неслипающихся, неволокнистых пылей, а также смесей сухих опилок, стружки и шлифовальной пыли. Широкое применение получил на мебельных комбинатах. Устанавливаются как на нагнетательной, так и на всасывающей стороне вентилятора. При установке на всасывающей стороне вентилятора требуется доукомплектовывать улиткой. УЦ-38 отличаются более развитой конической частью и предназначены для улавливания более мелкодисперсных сыпучих материалов, подверженных легкому уносу.
Циклон типа Ц (Гипродревпрома) служит для улавливания стружек, опилок и древесной пыли. Особенность - наличие сепаратора, работающего по принципу жалюзийного пылеуловителя с винтовым входом, способствующего доп. раскручиванию потока воздуха и увеличению степени отчистки.
Циклон Гипродрева обеспечивает грубую очистку воздуха от опилок, стружки, отходов древесины и пыли на деревообрабатывающих предприятиях. Обладает низким аэродинамическим сопротивлением.
Циклон ЛТА применяется для очистки воздуха при транспортировании от станков и пилорам крупных частиц (щепа, стружка) и влажных мелких частиц (опилки) или в технологическом процессе для отделения крупной щепы.

Циклоны для мукомольной промышленности

Циклон ЦОЛ предназначен для улавливания крупной и средней (более 120 мкм) зерновой пыли в аспирационных установках элеваторов и мукомольных предприятий.
Циклон ЦР и ЦРк (укороченный) предназначены для улавливания крупных фракций пыли на зерноперерабатывающих предприятиях, где требуется без существенных энергозатрат произвести очистку воздуха от крупных фракций при транспортировании и погрузке продукции.
Циклон ОТИ предназначен для улавливания смеси зерновых отходов в системе пневмотранспорта на зерноперерабатывающих и пищевых предприятиях. Не применяются для волокнистой и слипающейся пыли. Устанавливаются в группах по 2-8 циклона, что существенно повышает коэффициент пылеулавливания. Устойчивы к изменению скорости при входе до ±35%, что важно для систем, работающих с переменным режимом.
Циклон УЦМ-38 предназначен для улавливания мучной пыли в размольных и шелушильных отделениях мукомольных и крупяных заводов. В качестве завихрителя применена улитка спирально-винтовой формы. Это позволило при той же эффективности увеличить производительность и уменьшить аэродинамическое сопротивление циклона УЦМ по сравнению с циклоном УЦ.
Циклон ЦВВ высокопроизводительный циклон-разгрузитель с встроенным пылевым вентилятором предназначен для очистки воздуха от пыли в системах пневмотранспорта и аспирации на предприятиях деревообрабатывающей и зерноперерабатывающей промышленности. Допускается запылённость воздуха до 2 кг. на м3.
Циклон БЦШ предназначен для очистки воздуха от пыли в системах пневмотранспорта и аспирации на предприятиях по хранению и переработке зерна, предприятиях пищевой промышленности и сельского хозяйства.

Циклоны с обратным конусом для улавливания абразивных и слипающихся пылей

Циклоны типа ЦОК предназначены для очистки вентиляционных выбросов от пыли с повышенными абразивными свойствами. Допускается применение циклонов при слипающихся пылях типа сажи и талька. Применяются в цехах механической обработки металла, в заточных и обдирочных установках.
Регулируемый циклон РЦ – предназначен для улавливания слипающихся и маслянистых пылей. Он снабжен специальным регулирующим устройством, которое позволяет регулировать воздушный режим работы аппарата, что позволяет предотвратить вынос крупных частиц и осуществлять коагуляцию пыли.
Циклон ЦМ - улучшенная конструкция циклона ЦОК - предназначены для очистки от зернистой, волокнистой пыли,склонной к слипанию; отходов измельченных материалов легкой, пищевой, полиграфической промышленности; от пылей, образующихся при переработки сельскохозяйственной продукции; тяжелых абразивных пылей.
Циклон РИСИ применяется для всех видов волокнистой и сильно слипающейся пыли, полировальной пыли и отходов лакокрасочных покрытий.

Циклоны и вихревые пылеуловители для сухой пыли

ВЗП предназначен для очистки от отходов воздуха, удаляемого системами аспирации и пневмотранспорта от технологического оборудования в различных областях промышленности. Песчанная, глинянная, цементная, силикатная, асбестовая и др. виды пыли.
ВЗП-М отличается от ВЗП более высокой эффективностью улавливания мелкодисперсной пыли, а так же волокнистой и слипающейся. В циклоне ВЗП-М верхний завихритель улиточный.
Сухой циклон типа СИОТ предназначен для грубой и средней очистки воздуха и газов от неслипающейся неволокнистой пыли. Конструкция циклона СИОТ характеризуется отсутствием цилиндрической части корпуса и треугольной формой входного патрубка. Этот циклон по эффективности не уступает циклону ЦН-15
Циклон СИОТ-М - модернизированный вариант циклона СИОТ. Ряд изменений, внесенных в конструкцию позволили улучшить структуру потока и увеличить степень очистки, что позволило добавить в линейку три бо льших типоразмера.
В циклон СИОТ-М1 для увеличения степени отчистки между корпусом и бункером устанавливается вставка-закручиватель (как в пылеуловителях ВЗП). Основной запыленный поток входит в верхнюю часть циклона, а дополнительный поток подается в нижнюю часть циклона.
Циклон ЛИОТ применяется для грубой и средней очистки воздуха от сухой не слипающейся не волокнистой пыли.

Преимущества:

Групповые циклоны Батарейные циклоны

D d

Виды сточных вод. Механические и физико-химические методы очистки сточных вод.

Сточная вода - это вода бывшая в употреблении, а также вода, прошедшая какую-либо загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на хозяйственно-бытовые, атмосферные (или поверхностные) и промышленные.

Хозяйственно-бытовые – это стоки столовых, бань, прачечных, туалетов и другие. Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков и стекающие с территорий предприятий. Они загрязняются органическими и минеральными веществами.

На территории промышленных предприятий образуются сточные воды трех видов: бытовые, поверхностные, и производственные.

Бытовые сточные воды предприятий образуются при эксплуатации на его территории душевых, туалетов прачечных и столовых. Предприятие не отвечает за качество сточных вод этого вида и направляет их на городские станции очистки.

Поверхностные сточные воды промышленных предприятий образуются в результате смывания дождевой, талой и поливочной водой примесей скапливающихся на крышах и стенах производственных зданий и на территории предприятия. Основными примесями этих вод являются твердые частицы (песок, камень, стружки и опилки, пыль, сажа, остатки растений и деревьев и т.п.), нефтепродукты (масла, бензин, керосин),. Каждое предприятие отвечает за загрязнение водоемов, поэтому необходимо знать объем сточных вод данного типа.

Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в технологических процессах. Их количество и состав определяются типом предприятия, его мощностью, видами используемых технологических процессов, от состава исходной свежей воды и от местных условий, схемы водообеспечения и водоотведения промышленных предприятий.

Все применяемые методы можно разделить на механические, физико-химические, химические и биохимические. Механические методы применяются для очистки сточных вод от грубодисперсных примесей (например, отстаивание, процеживание и фильтрация, центробежное фильтрование). Физико-химические методы применяют для очистки сточных вод от мелкодисперсных примесей, от минеральных и органических примесей (например, коагуляция, флокуляция, ионный обмен, сорбция, осмос, экстракция и др.). К химическим методам относят нейтрализацию, окисление и восстановление, реагентные методы очистки, применяемые для удаления ионов тяжелых металлов. Биохимический метод применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, нитритов, аммиака) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности – органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода.

Использование физико-химических методов имеет ряд преимуществ.

1.Возможность удаления из сточных вод токсичных, биохимически не окисляемых органических загрязнений.

2.Достижение более глубокой и стабильной степени очистки по сравнению с механической.

3. Меньшие размеры сооружений (по сравнению с механической очисткой).

4. Меньшая чувствительность к изменениям нагрузок.

5. Возможность полной автоматизации.

6.Более глубокая изученность кинетики процессов, происходящих при физико-химической очистке, а также вопросов моделирования, математического описания и оптимизации, что важно для правильного выбора и расчета аппаратуры.

7.Методы не связаны с контролем за деятельностью живых микроорганизмов в отличие от биохимической очистки.

8. Возможность рекуперации различных веществ.

Принцип работы центробежных циклонов. Конструкции циклонов

Преимущества: отсутствие движущихся частиц в аппарате;надежное функционирование при высоких температурах газов; возможность улавливания абразивных материалов;пыль улавливается в сухом виде;гидравлическое сопротивление аппаратов практически не изменяется во время работы, что важно при выборе вентиляционного оборудования;технологически просты в изготовлении; рост запыленности газов не приводит к снижению фракционной эффективности очистки.

Циклоны различают по способу подачи очищаемого газа в аппарат: подача газа в аппарат по спирали; тангенциальная подача газа; винтообразная; подача газа через «розетку» с возвратом газа; подача газа через «розетку» с прямоточным выходом.

Конструктивно также различают: цилиндрические и конические; групповые;батарейные. Групповые циклоны применяются для очистки газов больших объемов, а также с целью повышения степени очистки. Батарейные циклоны применяются для очистки дымовых газов тепловых электростанций, промышленных котельных, сжигающих твердое топливо.

Принцип действия и устройство циклонов

Запыленный газовый поток вводится в верхнюю часть корпуса циклона, представляющего собой цилиндр (диаметр D ), заканчивающийся в нижней части конусом. Патрубок входа газа в циклон прямоугольной формы – обязательно располагают по касательной к окружности цилиндрической части циклона. Газы выходят из аппарата через круглую трубу (диаметр d ), расположенную по оси циклона. После входа в циклон газы движутся сверху вниз, вращаясь сначала в кольцевом пространстве между наружной цилиндрической поверхностью циклона и центральной выходной трубой, а затем и в основном корпусе циклона, образуя внешний вращающийся вихрь. При этом развиваются центробежные силы, под воздействием которых частицы пыли, взвешенные во вращающемся газовом потоке, отбрасываются к стенкам корпуса циклона как цилиндрической, так и конической его части. На этой стадии процесс осаждения пыли осуществляется за счет центробежных сил.

На второй стадии у конической стенки циклона на газовый поток начинает сказываться перепад давления между входным и выходным патрубками циклона, сжимающее усилие которого значительно превышает центробежные силы. Концентрация частиц в газовом потоке достигает предельную нагрузку. В итоге происходит выделение частиц пыли из основного потока и их дальнейшее осаждение за счет вторичного пристенного вихря, который увлекает за собой основную часть пыли в бункер. Очищенный основной газовый поток, освобожденный от пыли, за счет перепада давления начинает поворачиваться и двигаться вверх к выходной трубе, образуя внутренний вращающийся вихрь.

Циклон для очистки воздуха от пыли представляет собой оборудование, которое используется в некоторых моделях пылесосов и области промышленности для очистки жидкостей и газов от взвешенных частиц. Принцип работы, который использует циклон, - инерционный, при этом применяются центробежная и гравитационная силы. Такие пылеуловители составляют самую массовую группу среди остальных пылеулавливающих аппаратов и используются сегодня во всех областях промышленности. Собранная пыль в дальнейшем обычно перерабатывается.

Назначение циклона

Циклон для очистки воздуха от пыли может использоваться на транспорте. Сюда можно отнести грузовые автомобили по типу КамАЗа и МАЗа. С помощью данного оборудования можно осуществить предварительную эффективную очистку воздуха, который на следующем этапе поступает в двигатель внутреннего сгорания. После происходит полная очистка, которая осуществляется в инерционно-масляном воздушном фильтре. Он может быть ещё и сухим.

Используется оборудование и в условиях элеваторов, где зерновые продукты участвуют в комплексе операций, сопряженных с транспортировкой, перегрузкой, хранением и обработкой. В воздух на каждом этапе процесса выделяются огромные массы минеральных и органических пылевых частиц. Они загрязняют мелкие фракции, которые являются взрыво- и пожароопасными.

Главные задачи

В качестве одних из основных ключевых задач предприятий зерноперерабатывающей промышленности выступают предупреждение пылевыделения и снижение концентрации зерновой пыли. Для решения подобных задач зерноперерабатывающие предприятия используют в работе обеспыливающие вентиляционные системы, которые включают аспирационное и вентиляционное оборудование.

Циклон для очистки воздуха от пыли в данном случае используется для промышленной очистки воздуха при обработке зерновых материалов и зерна. Подобное оборудование отличается легкостью в обслуживании и простотой конструкции. Оно стоит недорого, характеризуется высокой производительностью и небольшим сопротивлением. Именно поэтому подобные установки являются сегодня одними из самых распространённых среди других видов оборудования для механического пылеудаления.

Принцип работы

Циклон для очистки воздуха от пыли работает по довольно простому принципу. Он заключается в том, что потоки загрязнённого газа входят в аппарат через патрубок в верхней части. В оборудовании формируется поток газа, который постоянно вращается. Он направлен вниз и устремляется к конической части оборудования.

Инерция, которая представляет собой выносит из потока частицы, оседающие на стенках устройства. Они захватываются вторичным потоком и увлекаются в нижнюю часть. Загрязнения проникают в выпускное отверстие в бункере, где происходит сбор пыли. Газовый поток оказывается очищенным от загрязнений, он передвигается снизу вверх и выводится наружу через выхлопную трубу.

Что еще нужно знать о принципе функционирования

Циклон для очистки воздуха от пыли, назначение которого было описано выше, обеспечивает центробежное ускорение, которое в несколько тысяч раз превышает ускорение силы тяжести. Это заставляет даже самые маленькие частицы пыли оставаться на стенках и не увлекаться газом. Собранная пыль двигается по спирали, а чистый воздух меняет направление, поступая в зону циклона. Степень при этом достигает 90%. Конечное значение будет зависеть от размеров оборудования, скорости и свойств пылевых частиц.

Если диаметр циклона будет меньше, то эффективность улавливания мусора возрастет, увеличится скорость потока. Если рассматривать циклон совместно с элеваторным оборудованием, то пылеуловители способны повысить надежность работы комплекса, снижая риск пожарной опасности. Данные устройства снижают вероятность профессиональных заболеваний людей, работающих в условиях хранилищ. Поэтому на любом элеваторе установка циклона выступает в качестве одного из необходимых звеньев технологической цепочки.

Описание циклона марки JET CDC-2200 10001056T

Упомянутый циклон для очистки воздуха от пыли, характеристики которого будут представлены ниже, имеет стоимость 132 000 руб. Данное оборудование представляет собой вытяжную установку, которая нашла применение в условиях небольших производств и частных мастерских. Агрегат может использоваться совместно с деревообрабатывающими станками и для сбора мусора с пола при работе оборудования мелкого древесного производства.

Дополнительное преимущество

Конструкция обладает мусорным контейнером, который изготавливается из металла, он почти не подвержен механическим повреждениям. Используемая циклоном технология гарантирует быструю и качественную очистку воздуха и позволяет сортировать мусор по фракциям. Мелкие частицы поступают в специальные емкости, тогда как стружка направляется в металлический бункер.

Технические характеристики модели и некоторые ее положительные особенности

Вышеупомянутая модель циклона расходует воздух в объеме 36 м 3 /мин. В комплекте поставляется один пылесборный мешок. Диаметр патрубка пылесоса составляет 100 мм. Габариты оборудования равны 1200х700х1800 мм. Мощность устройства эквивалентна 2600 Вт. Агрегат имеет два всасывающих отверстия.

Пылесборные мешки рассчитаны на 105 л объема. Такие циклоны очистки воздуха древесной пыли весят достаточно много. Например, масса описываемой модели составляет 88 кг. Перед приобретением подобного устройства важно обратить внимание на некоторые особенности, среди них:

• долгий срок службы;
• удобная транспортировка;
• аварийное отключение;
• продуманная конструкция;
• мобильность.

Что касается длительного срока эксплуатации, то он обеспечивается множеством ребер жесткости, которые способствуют эффективному охлаждению мотора в процессе работы. Это увеличивает срок службы и исключает перегрев. Агрегат снабжён транспортировочными петлями, которые позволяют перемещать оборудование с помощью грузоподъемного механизма.

Основные разновидности циклонов

Циклон для очистки воздуха от пыли, виды которого будут представлены ниже, является оборудованием, схожим с гидроциклонами. У этих конструкций есть лишь некоторые отличия, выраженные в форме корпуса. Классифицировать циклоны можно на прямоточные и противоточные. В первом случае газ выводится вдоль одной оси, такая система не столь эффективна, как противоточная.

Циклоны подразделяются еще и по форме корпуса, они могут быть:

• коническими;
• цилиндро-коническими;
• цилиндрическими.

Циклон для очистки воздуха от пыли, изготовление которого можно осуществить самостоятельно, подразделяется еще и по элементам. Это позволяет выделить винтообразную, тангенциальную и спиральную конструкции циклонов. Цилиндры подразделяются ещё и по направлению закручивания: они могут быть правыми или левыми.

Расчёт циклона

Расчет циклона для очистки воздуха от пыли может быть осуществлен на основе определения центробежной силы. Использовать при этом следует формулу C = (m·ω²)/r, где масса обозначается буквой m, скорость вращения тела - ω, тогда как радиус вращения обозначается буквой r. Отношение ускорения центробежной силы к ускорению силы тяжести соответствует отношению величины центробежной силы к силе веса тела. Этот параметр является основным, он и характеризует центробежные аппараты.

Изготовление циклона своими руками

Циклон для очистки воздуха от пыли своими руками вы вполне можете изготовить. Это позволит наладить в собственной мастерской производство по изготовлению мебели. При этом работники не будут подвергаться опасному воздействию мельчайшей древесной пыли, которую им приходилось бы вдыхать. На первом этапе изготавливается центробежный вентилятор в виде улитки. Корпус можно выполнить из алюкобонда, а крышки корпуса - из 20-миллиметровой фанеры.

С помощью ручного фрезера в крышках проделываются канавки, диаметр которых составит 3 мм. Корпус улитки устанавливается в канавку, вся конструкция стягивается болтами. Из алюкобонда на следующем этапе выполняется вентилятор для улитки, для этого две окружности врезаются с помощью фрезера, в них проделываются пазы, в которые устанавливаются лопасти. Их проклеивание осуществляется клеевым термопистолетом. Это позволит получить барабан, который походит на беличье колесо.

Циклон для очистки воздуха от пыли, производство которого можно осуществить самостоятельно, будет иметь довольно прочную и легкую крыльчатку с точной геометрией. Ее надевают на ось двигателя. Подойдет тот, мощность которого составляет 0,55 кВт. Для изготовления корпуса понадобится 20-миллиметровая фанера, на поверхности которой с помощью циркуля необходимо изобразить окружности основания. Верхний корпус в виде цилиндра сгибается из кровельного листа. По основанию крепление осуществляется саморезами, стыки проклеиваются двухсторонним скотчем. Лист стягивается вытяжными заклепками. Нижняя коническая часть изготавливается по тому же принципу.

Методика проведения работ

Изготовление циклона на следующем этапе предполагает установку в цилиндр Их следует проклеить термоклеем. С внутренней стороны цилиндра всасывающей трубе необходимо придать прямоугольную форму. Ее для этого нагревают феном, а после вставляют в неё деревянную оправку, после этого остужают. Корпус для воздушного фильтра сгибается по такому же принципу. Фильтр можно позаимствовать от КамАЗа, ведь он обладает внушительной площадью фильтровальной шторки.

Теперь можно соединить нижний корпус и верхний цилиндр, прикрутив сверху улитку. Воздушный фильтр фиксируется с помощью полипропиленовых отводов. Вся конструкция собирается, а для опилок устанавливается пластиковая бочка. Прозрачную гофротрубу необходимо использовать для соединения с нижним конусом, это позволит мастеру видеть уровень заполнения. Агрегат на последнем этапе необходимо протестировать, подключив его, например, к фуговальному станку. Ведь от этого оборудования образуется больше всего стружек.

Циклонные аппараты для очистки газов от пыли наиболее распространены в промышленности. Они имеют следующие достоинства:

• 1) отсутствие движущихся частей в аппарате;
• 2) надежность работы при температуре газа вплоть до 500°С (для работы при более высоких температурах циклопы изготавливаются из специальных материалов);
• 3) возможность улавливать абразивные материалы при защите внутренних поверхностей специальными материалами;
• 4) улавливание пыли в сухом виде;
• 5) почти постоянное гидравлическое сопротивление аппарата;
• 6) успешная работа при высоких давлениях газа;
• 7) простота изготовления;
• 8) сохранение высокой фракционной эффективности при увеличении запыленности газов.

Недостатки:

• 1) высокое гидравлическое сопротивление - 1250-1500 Па;
• 2) плохое улавливание частиц размером
• 3) невозможность использования очистки газов от липких загрязнений.

Основные виды циклонов по принципу подвода газа приведены на рис. 4.6.

Принципиально циклон работает по следующей схеме. Газы, направляющиеся в аппарат, поступают в цилиндрическую часть циклона и совершают движение по спирали с возрастающей скоростью от периферии к центру, спуска-

Рис. 4.6.

спиральный; б - тангенциальный; в - винтообразный; г - осевой розеточиый; д - радиальный розеточный ются по наружной спирали, затем поднимаются по внутренней спирали и выходят через выхлопную трубу. Обычно в циклонах центробежное ускорение в несколько сот, а то и в тысячу раз больше ускорения силы тяжести. Поэтому даже весьма маленькие частицы пыли не в состоянии следовать за линиями тока газов и иод влиянием центробежной силы выносятся из кривой движения газов по направлению к стенке. В цилиндрической камере циклона статическое давление, как и в каждом искривленном течении, сильно надает в направлении от периферии к центру. В основном потоке направленные во внутреннюю сторону сжимающие усилия приходят в равновесное состояние с центробежными силами газов. Более медленно текущий у стенки циклона пограничный слой соответственно испытывает меньшие центробежные силы.

Однако у конической стенки циклона и у его крышки начинает уже сказываться перепад давления, сжимающее поток усилие становится значительно больше центробежной силы, и поток в виде сильного вторичного вихря направляется внутрь, захватывая с собой много частиц пыли. Но так как затем поток еще несколько раз но пути вниз обернется вокруг выхлопной трубы, частицы могут быть отброшены к стенке аппарата. Вторичный поток, искривленный вдоль конической стенки, захватывает отброшенную к стенке пыль и направляет ее вниз к пылеосадителыюй камере (бункеру). Без этого потока отдельные частицы, находящиеся у стенки, не смогли бы попасть вниз, поскольку направленная вверх составляющая центробежной силы становится большей по сравнению с силой тяжести. О большом влиянии вторичного потока свидетельствует тот факт, что пыль выносится из лежащих и даже перевернутых циклонов.

Отметим, что, поскольку решающим фактором, обусловливающим движение ныли, являются аэродинамические силы, а не силы тяжести, циклоны можно располагать наклонно и даже горизонтально.

Эффективность улавливания частиц пыли в циклоне Л циклона прямо пропорциональна скорости газа в степени 1/2 и обратно пропорциональна диаметру аппарата в степени 1/2. Процесс целесообразно вести на больших скоростях V r и небольших D K . Однако увеличение V r может привести к уносу пыли из циклона и резкому увеличению гидравлического сопротивления. Поэтому целесообразно увеличивать эффективность циклона за счет уменьшения диаметра аппарата, а не за счет увеличения скорости газа. Оптимальное соотно-

Н о о шение тг = 1 - 6 .

В промышленности принято разделять циклоны на высокоэффективные и высокопроизводительные. Первые - эффективны, но требуют больших затрат на осуществление процесса очистки, циклоны второго типа имеют небольшое гидравлическое сопротивление, но хуже улавливают мелкие частицы.

На практике широко используют циклоны цилиндрические (с удлиненной цилиндрической частью) и конические (с удлиненной конической частью). Диаметр циклонного элемента цилиндрических циклонов не более 2000 мм, а конических - не более 3000 мм. Гидравлическое сопротивление циклонов определяют по формуле

где V T - скорость газов в произвольном сечении аппарата. Коэффициент сопротивления

где К - коэффициент, соответственно равный 16, для циклонов с тангенциальным входом и 7,5 для циклонов с розеточ- ным входом; hh - размеры входного патрубка; D Tp - диаметр выхлопной трубы.

Наибольшее распространение в России получили цилиндрические циклоны конструкции НИИОгаза (рис. 4.7). Отличительной их особенностью являются наклонный входной патрубок, сравнительно короткие цилиндрическая часть и вы-

Рис. 4.7. Примерная траектория газа в циклоне хлопная труба, а также малый угол раскрытия конической части. Наклон входного патрубка и винтообразная верхняя крышка способствуют направлению вращающегося газового потока вниз, что снижает гидравлическое сопротивление циклона. На выхлопной трубе циклона иногда устанавливают улитку, раскручивающую вращающийся газовый поток.

Под циклоном устанавливают бункер для сбора уловленной пыли. В конической части циклона ни в коем случае не должна скапливаться пыль во избежание взмучивания и вторичного уноса ее в выхлопную трубу.

Существует три типа цилиндрических циклонов конструкции НИИОгаза основной серии ЦН, различающиеся между собой углом наклона входного патрубка к горизонту:

• а) ЦН-15 с углом наклона 15°, нормальный и укороченный (ЦН-15у);
• б) ЦП-11 с углом наклона 11°, с повышенной эффективностью, с большим гидравлическим сопротивлением;
• в) ЦН-24 с углом наклона 24°, с повышенной пропускной способностью при меньшей эффективности и сниженном гидравлическом сопротивлении.

Все циклоны конструкции НИИОгаза нормализованы. Любой из размеров каждого типа может быть выражен в долях от диаметра циклона D. Согласно ГОСТ 9617-67 (с изменениями 1, 2) для циклонов приняты следующие величины диаметров, мм: 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400; 3000. Вследствие снижения эффективности с увеличением размеров применять циклоны типа ЦН диаметром более 1000 мм не рекомендуется. В этом случае устанавливают группу циклонов, работающих параллельно. Применяют двухрядную и круговую компоновку (рис. 4.8).

Рис. 4.8.

а - двухрядной; б - круговой

Основное требование, предъявляемое к компоновке циклонов в группу, заключается в необходимости одинаковых аэродинамических условий работы каждого циклона.

При несоблюдении этого условия через одни циклоны проходит больше газа, через другие - меньше, и нормальная работа группы нарушается вследствие перетоков газа через общий бункер.

Помимо циклонов конструкции НИИОгаза, достаточно широкое применение нашли циклоны конструкции ЛИОТ (Ленинградского института охраны труда) и СИОТ (Свердловского института охраны труда), они обычно используются в системах промышленной вентиляции.

Циклоны конструкции ЛИОТ по сравнению с циклонами конструкции НИИОгаза имеют удлиненную цилиндрическую часть и глубоко введенную выхлопную трубу, а также больший угол раскрытия конической части. В циклонах конструкции СИОТ отсутствует цилиндрическая часть, а входной патрубок имеет треугольную форму. Данные циклоны также нормализованы, и любой их размер может быть выражен в долях диаметра. По эффективности пылеулавливания эти циклоны мало отличаются от циклопов конструкции НИИОгаза.

Помимо цилиндрических, применяют конические циклоны конструкции НИИОгаза серии С (сажевые) типа СДК- ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22, которые отличаются от циклопов серии ЦН улиточным вводом газа, удлиненной конической частью и меньшим отношением диаметров выхлопной трубы и циклона (соответственно 0,33; 0,34 и 0,22). По сравнению с циклонами серии ЦН они характеризуются не только значительно большим гидравлическим сопротивлением, но и более высокой эффективностью. При одинаковой производительности размеры циклонов типа СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22 намного больше размеров циклонов серии ЦН. Эти циклоны можно применять диаметром до 3000 мм.

Циклоны являются весьма распространенным типом пылеуловителей. Уже в течение нескольких десятков лет их применяют для выделения из газовых потоков твердых и капельных частиц. В циклонах наиболее совершенных конструкций можно достаточно полно улавливать частицы размером от 5 мкм и больше. Как было отмечено выше, улавливание пыли в циклонах основано на использовании инерции частиц (центробежной силы).

Запыленный газовый поток обычно вводится в верхнюю часть корпуса циклона, представляющего собой в большинстве случаев цилиндр (диаметр D ), заканчивающийся в нижней части конусом (рис. 5.7). Патрубок входа газа в циклон – в большинстве случаев прямоугольной формы – обязательно располагают по касательной к окружности цилиндрической части циклона.Газывыходят из аппарата через круглую трубу (диаметрd ), расположенную по оси циклона. После входа в циклон газы движутся сверху вниз, вращаясь сначала в кольцевом пространстве между наружной цилиндрической поверхностью циклона и центральной выходной трубой, а затем и в основном корпусе циклона, образуя внешний вращающийся вихрь. При этом развиваются центробежные силы, под воздействием которых частицы пыли (или капли жидкости), взвешенные во вращающемся газовом потоке, отбрасываются к стенкам корпуса циклона как цилиндрической, так и конической его части. На этой стадии процесс осаждения пыли осуществляется за счет центробежных сил.

На второй стадии у конической стенки циклона на газовый поток, имеющий очень высокую и предельную концентрацию частиц пыли (особенно возле стенок циклона), начинает сказываться перепад давления между входным и выходным патрубками циклона, сжимающее усилие которого значительно превышает центробежные силы. Концентрация частиц в газовом потоке начинает предельную нагрузку, т.е. то количество пыли, которое в состоянии переносить газовый поток в данных условиях. В итоге происходит выделение частиц пыли из основного потока и их дальнейшее осаждение за счет вторичного пристенного вихря, который увлекает за собой основную часть пыли в бункер. Очищенный основной газовый поток, освобожденный от пыли, за счет перепада давления начинает поворачиваться и двигаться вверх к выходной трубе, образуя внутренний вращающийся вихрь.

5.4.3. Теоретические основы расчета циклонов

Сложность процесса улавливания пыли в циклонах не позволяет пока рассчитывать их конструкции и эффективность только на основе теоретических разработок. Это объясняется тем, что в теоретических положениях допускается ряд упрощений, в результате которых расчетные данные не совпадают с данными, полученными на практике. В то же время с помощью теоретических положений можно отчетливо выявить влияние факторов на процессулавливания пыли в циклонах.

Расчетная схема циклона представлена на рисунке 5.10. При выводе теоретических формул для расчета циклона рассматривают движениечастицымассойm ч в радиальном направлении (к стенкам циклона), происходящее при равновесии действующей на частицу пыли центробежной силы F ЦБ и силы сопротивления F С газовой среды движению частицы. После того как эти две силы уравновесятся, частица будет двигаться к стенке циклона по инерции с постоянной скоростью v R .

Величина центробежной силы, выбрасывающей частицу из вращающегося газового потока к стенкам аппарата, выражается следующей формулой:

где v г = v ч – скорость газового потока в циклоне, принимаемая равной скорости газов во входном патрубке циклона и скорости частиц v ч, находящихся в газах, м/сек;

R – текущее расстояние от центра вращения газового потока (оси циклона) до частицы, м;

m ч – масса частицы, кг.

Под действием центробежной силы частица движется в радиальном направлении к стенке циклона со скоростью v R . Этому движению газовая среда оказывает сопротивление, величину которого определяют по формуле Стокса:

. (5.2)

При входе в циклон центробежная сила F ЦБ значительно превышает силы сопротивления среды F С, так как начальное значение скорости пылинки в радиальном направлении было равно нулю. Но по мере возрастания этой скорости, практически через сотые доли секунды, эти силы становятся равными, и с этого момента частица продолжает двигаться в радиальном направлении с постоянной скоростью v R , которую определяют из равенства

.

Учитывая, что масса частицы равна
, скорость осаждения частиц на стенки циклона v R можно оценить по следующему выражению:

(5.3)

где d ч – диаметр частицы, м;

ρ ч – плотность частицы, кг/м 3 ;

μ г – динамическая вязкость газовой среды, н · с/м 2 .

Наиболее длинный путь в радиальном направлении будет у той частицы, которая при входе в циклон находилась около внутренней (выходной) трубы. Этот путь равен R 2 – R 1 , где R 2 – радиус циклона, а R 1 – радиус выходной трубы (толщиной стенок пренебрегаем). Оценим время t , которое требуется для того, чтобы такая частица успела пройти путь от R 1 до R 2:

. (5.4)

Заметим, что в выражении (5.3) величина R является переменной величиной, её в среднем можно принять равной
. Учитывая это значение величины R в формуле (5.3) и далее подставляя v R из (5.3) в (5.4), получим

Выражение (5.5) легко также получить учитывая, что

.

Интегрируя это выражение от R 1 до R 2 , получим формулу для времени осаждения частицы t , аналогичную формуле (5.5):

.

Из выражения (5.5) можно найти размер наименьших частиц d ч min , которые успевают пройти путь (R 2 –R 1) за время прохождения циклона газовым потоком, т. е. за время t пребывания пылинки в циклоне:

. (5.6)

Принимая среднее время нахождения частицы в циклоне
, где n – число кругов (оборотов), которые совершает газовый поток в циклоне (обычно его считают равным 2), выражение (5.6) можно переписать в следующем виде:

(5.7)

Рассматривая выражения (5.6) и (5.7), можно проследить влияние различных факторов на степень улавливания пыли в циклоне.

1. С повышением скорости газового потока v ч улучшается улавливание пыли в циклоне. Однако при больших скоростях рост эффективности очистки в циклоне замедляется, а при переходе некоторого предела, зависящего от конструкции циклона и дисперсного составаулавливаемой пыли, начинает даже снижаться. Это вызвано возникновением завихрений, срывающих уже осевшие частицы пыли. Обычно наиболее эффективные скорости входа газа в циклон находятся в интервале 20…25 м/с, но не менее 15 м/с.

2. Крупные частицы пыли осаждаются быстрее. Увеличение плотности вещества частиц ρ ч также ускоряет их улавливание.

3. В (5.6) и (5.7) выражение (R 2 2 – R 1 2) может быть представлено как (R 2 + R 1)·(R 2 – R 1). Таким образом, при уменьшении (R 2 – R 1), сокращается путь, проходимый пылинкой, следовательно, облегчается ее осаждение. Однако если величина (R 2 – R 1) будет очень небольшой, то возможно забивание пыльювходного патрубка. Это следует иметь в виду в тех случаях, когда пыль склонна к слипанию, прилипанию к стенкам и когда концентрация пыли в газовом потоке значительная.

4. Если разность величин (R 2 – R 1) остается постоянной, но растут абсолютные значения R 1 и R 2 , то возрастает и их сумма (R 2 + R 1) и осаждениепыли замедляется. Отсюда следует, что увеличение диаметра циклона ухудшает эффективность его очистки. Для получения высокой эффективности улавливания пыли лучше применять циклоны малого диаметра, но это приводит или к значительному увеличению скорости газа, что не всегда допустимо (см. пункт 1), или к необходимости пропускания газа через несколько параллельно установленных циклонов. При этом рекомендуют устанавливать циклоны диаметром не более 800…1000 мм, группируя их, но так, чтобы в одной группе было не больше восьми циклонов.

5. Вязкость газов μ г увеличивается при повышении их температуры, и это снижает эффективность улавливания пыли в циклоне.

Выше было указано на то, что теоретические расчеты и полученные формулы (5.5) и (5.6) связаны с рядом упрощений и допущений. Например: 1) не учитывается влияние беспорядочного вихревого движения вращающегося газового потока, нарушающего нормальное осаждениечастиц пыли; 2) принимается, что частицы пыли шарообразной формы не изменяются и некоагулируютв процессе осаждения; 3) достигнув стенок циклона, они не вовлекаются повторно в газовый поток; 4) не учитывается влияние конической части циклона; 5) допускается, что пыль равномерно распределена по сечению входного патрубка и т. д.

При рассмотрении работы циклонов следует также учитывать их гидравлическое сопротивлениепрохождению газового потока ∆р , определяемое по формуле

, Па, или
, мм вод. ст.,

где ρ г – плотность газовой среды (в рабочих условиях), кг/м 3 ;

v вх – скорость газа во входном патрубке, м/сек;

ξ΄ коэффициент гидравлического сопротивления.

Часто величину гидравлического сопротивления циклона определяют как функцию условной скорости газа, отнесенной к площади всего сечения цилиндра циклона v усл:

, Па, или
, мм вод. ст.

Значения коэффициентов ξ΄, ξ зависят от конструкции циклонов; их обычно дают при описании данной конструкции. Необходимо заметить, что при установке циклонов и виде группы (батареи) коэффициент сопротивления возрастает примерно на 10 %.