Підписано до друку 13
ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ
К О С Е Н К О Н а т а л і я О л е к с і ї в н а
УДК 697.94+621.928.6
О Ч И С Т К А В Е Н Т И Л Я Ц І Й Н И Х В И К И Д І В У В И Х Р О В И Х
П Р Я М О Т О Ч Н И Х А П А Р А Т А Х
05.23.03 -Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання
АВТОРЕФЕРАТ ДИСЕРТАЦІЇ
на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Х а р к і в – 2 0 0 4Дисертацією є рукопис
Робота виконана на кафедрі “Безпеки життєдіяльності та інженерної екології” Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України
Науковий керівник: | доктор технічних наук, професор, зав. кафедри “Безпека життєдіяльності та інженерна екологія в будівництві” Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури
Шеренков Ігор Аркадійович
Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор кафедри теплотехніки, теплогазопостачання і вентиляції Донбаської державної академії будівництва і архітектури
Качан Володимир Миколайович
кандидат технічних наук доцент кафедри теплогазопостачання, вентиляції та використання теплових вторинних ресурсів Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури
Шушляков Олександр Васильович
Провідна установа: | Київський національний університет будівництва і архітектури, кафедра теплогазопостачання та вентиляції Міністерства освіти і науки України
Захист відбудеться 23 червня 2004 року об 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.03 у Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40
Автореферат розісланий 14 травня 2004 року.
Вчений секретар спеціалізованої
вченої ради Д 64.056.03 Колотило М.І.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. В звязку зі зростанням промисловості захист оточуючого середовища стає все більш складною та актуальною проблемою. Прискорення науково-технічного прогресу в хімічних та інших промисловостях висуває в ряд актуальних проблему підвищення ефективності процесів очистки все більш зростаючих обсягів виробничих газопилових викидів.
Суха очистка промислових газів є найбільш перспективною та економічною, тому що дозволяє отримувати вловлений продукт без подальшої очистки. Серед газоочисного обладнання цього класу слід виділити прямоточні циклони, які мають невеликі гідравлічні опори, просту конструкцію та невеликі експлуатаційні витрати.
Пошук та реалізація шляхів підвищення ступіня очистки та зменшення гідравлічного опору газу в прямоточних циклонах є актуальною задачею в техніці пиловловлювання.
Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Робота виконувалась у рамках державної програми “Економія і раціональне використання сировинних, паливно-енергетичних та інших матеріальних ресурсів у будівництві”.
Мета досліджень. Розробка нових схем конструкцій, методу інженерних розрахунків підвищення ефективності пиловловлювання та зниження гідравлічного опору прямоточних циклонів.
Обєкт дослідження - процеси очищення газових потоків від зважених часток в прямоточних циклонах.
Предмет дослідження - прямоточний циклон-класифікатор та циклон з периферійним відведенням часток.
Методи дослідження - теоретичний аналіз, експериментальні та теоретичні дослідження руху зважених часток в полі відцентрової сили та очистки газових потоків від зважених часток.
Задачі дослідження:
1. Проведення теоретичного аналізу руху газопилового потока в закручених течіях, розробка основних положень сепарації диспергованих твердих часток для очистки газових потоків в прямоточних циклонах.
2. Розробка конструктивної схеми експериментальної установки.
3. Визначення ефективності очистки газових потоків в прямоточних циклонах.
4. Розробка методу розрахунку запропонованої нової конструкції прямоточного циклону.
Наукова новизна:
1.
Теоретично обгрунтована доцільність відведення твердих часток в закрученій течії, які потрапляють під дією відцентрової сили до корпусу апарата крізь щільові отвори, що дозволяє використовувати прямоточну схему руху закрученої газової течії, знижає опір апарату та зменшує знос корпусу.
2.
Запропоновано новий метод сепарації часток в прямоточному циклоні шляхом безпосереднього відведення твердих часток, що потрапляють на внутрішню стінку циклону крізь щілини.
3.
Розроблені та досліджені нові схеми конструкцій апаратів для очищення газових викидів, захищені деклараційними патентами України.
4.
Одержана експериментальна інформація результатів дослідження прямоточних циклонів.
5.
На основі теоретичного аналізу та експериментальних досліджень розроблено метод розрахунку прямоточного циклона з периферійним відведенням часток крізь щільові отвори.
Практичне значення:
1. Розроблені нові схеми конструкцій апаратів для очищення газових викидів. Їх використання в якості першого ступеня очистки в системах пиловловлювання дозволить:
- підвищити ефективність та знизити гідравлічний опір пиловловлюючих установок;
- підвищити строк служби пиловловлювачів наступних ступенів очистки;
- зменшити забруднення навколишнього середовища.
2. Результати проведених досліджень та розроблена методика розрахунку ефективності сепарації циклонів рекомендовані для використання в практиці.
Особистий внесок автора:
1. Розроблено проект і здійснено монтаж експериментальних установок циклона-класифікатора та циклона з периферійним відведенням часток.
2. Проведено експериментальні дослідження на моделях прямоточних циклонів.
3. Самостійно здійснено експерименти з оцінки ефективності процесу очищення газових викидів від зважених часток.
4. Виконано теоретичний аналіз основних положень очистки газових потоків від зважених часток в закручених потоках в прямоточному циклоні.
5. Розроблено метод розрахунку прямоточних циклонів з периферійним відбором пилових часток.
Впровадження результатів роботи.
Результати проведених досліджень та розроблена методика розрахунку ефективності сепарації циклонів рекомендовано для використання в практиці на підприємстві ДП “Дослідний завод державного наукового центру лікарських засобів” ДАК “Укрмедпром” в м. Харків.
Апробація роботи.
Основні результаты роботи та головні положення дисертаційної роботи доповідалися автором на 55 - 58 науково-технічних конференціях Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури (ХДТУБА), 4 міській науково-практичній конференції “Практичні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених Харківщини” Харківського національного університету ім. В.Каразіна, обласній виставці “Наука Харківщини – 2002”, першій обласній конференції молодих науковців “Тобі Харківщино, - пошук молодих”.
Публікації.
За результатами роботи опрубліковано 11 друкованих праць, у тому числі 3 без спіаваторів, отримано 2 патенти України на розроблені конструкції.
Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, 4 розділів, загальних висновків, списку літератури і додатків. Всього 202 сторінки, серед них 133 машинописного тексту, 16 таблиць, 30 рисунків, 4 додатки; бібліографія містить 177 джерел вітчизняної та зарубіжної літератури.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ
Вступ. Обгрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету дисертаційного дослідження, наукову новизну, практичну значущість, відзначено особистий внесок автора роботи, наведено відомості про апробацію результатів досліджень та публікації.
Розділ 1. Виконано аналітичний огляд стану питання і вибір напрямку досліджень. Розглянуто використання процесів очистки газових потоків від зважених часток.
???????? ?????? ???????? ??????? ??????? ???????? ??????? ??????? ??? ???????? ??????. ?????????? ??? ???????, ??? ?????????????? ??? ??????, ????? ?? ??????????? ????????. ??? ?????????? ????? ?? ?????? ??????? ??????? ??????? ??????? ???? ????????, ?? ???????? ??????????? ? ???? ?????? ???????. ???? ??????? ??????????? ????? ? ???????? ????????????? ?? ???????????, ??? ?? ???????? ?????????? ????????? ??????? ??? ????????? ???????. ???????? ???????? ?????????? ??????? ????? ???????, ???? ?? ???????, ???????, ?????? ?????????.
Наведено схематичну класифікацію конструкцій запропонованих на цей час циклонів за найбільш суттєвими відзнаками. Приведено різноманітні конструкції циклоних апаратів за основними технологічними схемами, з характеристикою найбільш оригінальних і таких, що застосовуються в практиці. Аналіз конструктивних схем циклонів показав, що для прямоточних циклонів найліпшим варіантом є їх удосконалення за рахунок змін конструктивних параметрів цих апаратів та зменшення гідравлічного опору усередині апаратів.
Встановлена перспективність удосконалення прямоточних циклонів, які мають невеликий гідравлічний опір та дуже компактні. Розглянуті шляхи підвищення ефективності сепарації цих пиловловлювачів.
Встановлено, що обладнання для очистки газових викидів має при задовільній ефективності високу вартість та великі енерговитрати. В звязку з цим необхідно розробити апарати які б задовольняли вимогам достатньої ефективності вловлювання дрібнодисперсного пилу та мали б при цьому відносно невеликі енерговитрати.
На основі аналізу літературних даних визначено коло нерозвязаних питань і сформульовано мету й задачі досліджень (розробка схем нового апарату для ефективної очистки газових викидів та зменешення гідравлічного опору).
Розділ 2. Наведено подальше обгрунтування напрямку досліджень на основі аналізу класифікації методів дисперсійного аналізу за масою фракцій та за числом часток у фракціях.
Для формування основної ідеї та робочої гіпотези в дисертації виходили з припущення про гіпотетичний “ідеальний” пристрій для сепарації твердої дисперсної фази з закрученного газового потоку в полі відцентрових сил. В такому “ідеальному” пристрої тверді важкі частки по досягненні межі потоку відразу ж повинні вилучатися з апарату. Газовий закручений потік повинен бути плавним без різких деформацій, що призводять до місцевих втрат опору та додатковій обурювальній дії на частки, що рухаються до периферії осесиметричного потоку, та по осі апарату повинна підтримуватись певна закрутка, тобто момент кількості руху для збереження необхідного відцентрового прискорення часток.
????? ??????? ???????? ?? ??? ?????????? ?????? ? ????? ????????? ???????? ???? ?????, ??? ?????? ????????? ??????, ?? ??? ???? ???????????? ???? ???????????? ?? ????????? ???????????? ???????? ???????, ??????? ? ??????????? ? ??????? ?? ?? ?????????? ???????????? ???? ? ??????? ? ??? ????? ????????????? ? ???????????? ??????? ??? ?????? ??? ???? ????????? ?? 1800. ?? знизило б гідравлічний опір та абразивний знос корпуса апарата. Суміщення прямоточного циклону з відведенням відкинутих часток з полості апарату відразу ж після наближення часток до внутрішньої поверхні корпуса дозволяє досягти достатньої ефективності, знизити гідравлічний опір апарата та підвищити строк експлуатації апарата.
Аналіз конструктивних та аеродинамічних особливостей прямоточних циклонів та умов сепарації часток пилу в них доводить, що є можливості їх удосконалення, що доведено одержанням двох патентів. На рис.1 та рис.2 приведено схеми запропонованих апаратів.
Рис.1. Схема відцентрового циклона-класифікатора:
1 – корпус; 2 – кришка; 3 – підвод запиленого газу; 4-8 – циліндричні трубчасті вставки; 9 – вставка для відводу очищеного повітря; 10 – піскові отвори; 11 – пластини для відведення часток. | Рис.2. Схема циклона с периферійним відведенням часток:
1 – зовнішній конічний корпус; 2 – кришка; 3 – підвод запиленого повітря; 4 – внутрішній конічний корпус зі щільовими отворами; 5 – відвідна труба; 6 – регулюючий клапан; 7 – пісковий отвір.
Підвищення ступіня очистки газу та зниження гідравлічного опору прямоточних циклонів може бути виконано за рахунок більш правильного відводу концентрованої пилогазової суміші з вихрової камери крізь продольні щілини.
Розділ 3. Наведено методику і техніку експериментальних досліджень, описано лабораторні установки і результати досліджень. Метою експериментальних досліджень була оцінка ефективності вибраних апаратів для очистки газових викидів та зниження гідравлічного опору апаратів. Ефективність очистки визначалася за кількістю входної та виходної речовини.
Експерименти проводились на лабораторних установках.
В лабораторних дослідженнях першої установки використовувались дисперсні частки (пил), якості яких наведено в табл. 1.
Таблиця 1.
Якості промислового пилу
Род пилу | Концентрація пилу, г/м3 | Дисперсний склад, , мкм
Пісчаний пил | 80 | 100
Кварцевий пил | 16,7 | 120
Наждачний пил | 2,5 | 60
Пробковий пил | 12,9 | 50
Для експериментальних досліджень другої установки використовували різноманітні за ступенем дисперсності сорта кварцевого пилу, які було отримано при розмолі одного й того ж матеріалу.
Обидві моделі циклонів відрізняються одна від другої конструктивними особистостями, тому було вирішено здійснити наступні задачі:
·
Виявити вплив концентрацій запиленості повітря на ступінь очистки його в дослідних циклонах;
·
Виявити вплив змінення швидкості повітря в циклонах на ступінь його очистки;
·
Визначити ступінь очистки повітря при різних видах пилу;
·
Дати оцінку двох типів циклонів з різними конструктивними особливостями при однакових габаритах.
Для вирішення цих задач у процесі досліджень було проведено багатофакторний експеримент, для здійснення якого було обрано повний факторний експеримент за трьома факторами.
Для циклона-класифікатора вибирали такі фактори:
1. Витрата газу від Q0 =10 м3/г до Q0 =30 м3/г;
2. Концентрація від С0=1 г/м3 до С0=10 г/м3;
3. Діаметр циклонів від D0=0,22 м до D0=0,3 м;
Для циклону з периферійним відведенням часток:
1. Витрата газу від Q0 =10 м3/г до Q0 =30 м3/г;
2. Концентрація від С0=1 г/м3 до С0=10 г/м3;
3. Розмір часток пилу від 0=5 до 0=100 мікрометрів.
Було здійснено перехід від фізичних змінних C, Q, Р, до безрозмірних кодованих змінних X1, X2, X3, нормованих так, щоб вони приймали значення “+1” для верхнього рівня і “-1” для нижнього рівня.
Для циклона-класифікатора
. | (1)
Для циклона з периферійним відведенням часток
. | (2)
Значущість коефіцієнтів рівняння регресії перевірялася за критерієм Стьюдента, адекватність - за критерієм Фішера. Отримані рівняння регресії (розбіг результатів не перевищує 10 %)
-
для циклона-класифікатора
(3)
-
для циклона з периферійним відведенням часток
(4)
У результаті проведення багатофакторного експерименту одержано криві, які добре узгоджуються з результатами експериментів.
За допомогою розрахунків, що цілком відтворюють нормативні “Вказівки до вибору циклонів” були порівняні значення гідравлічних опорів для прямоточних циклонних установок та стандартних циклонів типу ЦН-11 і РІСІ за умовами наших лабораторних досліджень. Порівняння даних досліджень показали, що ефективність циклонів ЦН-11 та РІСІ завжди вище (98,7-99,8% проти 95%), але й вище гідравлічний опір (573-955 Па проти 200-300 Па). Тому для достатньо крупного пилу з метою зниження гідравлічного опору доцільно використовувати запропоновані прямоточні установки.
Розділ 4. Наведено теоретичний аналіз аеродинаміки газового потоку та руху диспергованих часток в прямоточному циклоні і на цій основі дано рішення задачі сепарації твердих диспергованих часток в закрученій течії газового потоку, запропоновано метод інженерного розрахунку прямоточного циклону.
Виходячи з загальнотеоретичних задач очистка газоповітряного потоку в циклоні розглянута як комплексний детермінований та стохастичний процес на основі відомого рівняння Колмогорова-Ейнштейна та показана необхідність враховувати стохастичні фактори (турбулентність течії, нечітка визначеність форми часток та відповідно коефіцієнт їх опору, зміна швидкості газової течії).
Розглянута кінематична структура течії газу в прямоточному циклоні на основі загальних рівнянь руху течії в осесиметричних координатах, при переході до безрозмірних перемінних і з урахуванням кінематичної структури. Виконано аналіз експериментальних даних розподілу тангенціальних, осьових і радіальних швидкостей, наведених в багатьох роботах (Л.А. Вуліса, Б.П. Устименко, К.В. Гришаніна, Гофмана та Джоберта), а також власних експериментів пошукувача (рис.3).
Показано, що розподіл тангенціальної складової швидкості досить добре підчиняється закономірності
, (5)
де - середня осьова швидкість; - безрозмірна радіальна координата ( - радіус циклона); - безрозмірна радіальна координата, на якій .
Рис.3. Розподіл тангенціальної швидкості в закрученому потоці в циліндричному циклоні:
І – ядро потока; ІІ – область переходу до квазіпотенційної течії; ІІІ – область квазипотенційної течії; ІV – область пристінного прикордонного шару.
Експерименти Устименко Б.П. показали, що радіальна компонента швидкості газу дуже мала і міняє знак.
Для осьової компоненти швидкості газу в циліндричному корпусі (рис.4) одержано рівняння
, (6)
де величина показує можливу розбіжність експериментальних даних.
Значення швидкостей течії газу дозволяє розрахувати радіальний розподіл тиску.
Рис. 4 Розподіл відносних осьових швидкостей в закрученому потоці в циліндричній трубі з тангенційним впуском:
- для значень =2,5; - =5,0; - =9,8; - =13,1; - =19,8; 1 – межі інтервалу розкиду експериментальних точок; 2 – усереднена залежність.
Вирішальним для процесу очистки газу від диспергованих часток в прямоточному циклоні є переміщення їх в закрученій течії до внутрішньої поверхні корпусу циклону до отворів-щілин, уловлюючих частки. Рух часток під дією відцентрової сили в радіальному напрямі визначається рівнянням динаміки, в якому враховується баланс діючих на частку сил – сили інерції, відцентрової сили, сили лобового опору. Це рівняння після визначення діючих сил має вигляд при записі в безрозмірних перемінних
, (7)
де - безрозмірна радіальна координата; - безрозмірний час; - безрозмірний діаметр частки; та - щільність газу та твердих часток відповідно; - коефіцієнт лобового опору; - радіус циліндричного корпусу циклона.
Рішення цього нелінійного диференційного рівняння наведено в довідниках (відомий довідник Е.Камке) і при початкових і граничних умовах , , ( - безрозмірна радіальна швидкість руху частки)
, (8)
де , а час руху частки в радіальному напрямі від початкової координати до кінцевої (на стінці) відповідно до формули має вигляд
, (9)
де інтегральна функція, яка в роботі розрахована і представлена в графічному вигляді (рис.5, рис.6).
Рис. 5. Значення параметра для
а- при =0,3 м; б – при =1 м.
Рис.6. Залежність при різних значеннях параметра
Значення часу досягнення часткою в її русі в радіальному напрямку внутрішньої поверхні корпусу циклона дозволяє знайти координату положення самої нижньої щілини для відбору диспергованих часток діаметром
(10)
Значення , як показали розрахунки, з достатньою для практики точністю може бути замінено середнім значенням на радіальній координаті в межах і формулу для визначення координати можна записати в вигляді
(11)
де - вугол конусності корпусу циклона ( - для циліндричного корпусу); - коефіцієнт, який дорівнює відношенню середньої осьової швидкості на ділянці до середньої в перерізі швидкості.
Визначення параметрів та в безрозмірних значеннях дозволяє в розрахунках циклона визначити ряд значень характеристик циклона, які будуть забезпечувати сепарацію всіх часток розмірами , де - розрахунковий розмір частки відносно якого визначені та .
Розрахунок циклона рекомендується виконувати в такій послідовності (рис.7). Для врахування стохастичних характеристик рекомендується зробити прорахунки для коефіцієнтів лобового опору, який залежить від форми часток, в межах , а також врахувати можливі відхилення осьової швидкості.
Ефективність очистки, повязана зі значенням розрахункового діаметру частки при відомому фракційному складі диспергованих часток
(12)
В результаті розрахунку можна одержати ряд значень характеристик циклона в діапазоні між граничними значеннями (, , ) і вибрати найбільш раціональний щодо конкретних умов, металовміскості тощо.
Коефіцієнт гідравлічного опору прямоточних циклонів значно менший, ніж у звичайних циклонів і за нашими експериментальними даними лежить в межах .
Дослідницька установка прямоточного циклону по розробленій конструктивній схемі була застосована на дочірньому підприємстві “Дослідний завод державного наукового центру лікарських засобів” ДАК “Укрмедпром”.
Рис.7. Блок-схема розрахунку прямоточного циклону
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
1.
За аналітичним оглядом прямоточні циклони мають значну перевагу перед традиційними циклонами щодо зниження гідравлічного опору за рахунок такої організації руху газопилового потоку, де відсутні протитоки і поворот потоку, що призводить до утворення додаткових вихорів.
2.
Запропонована і захищена патентом № 39617 А конструкція циклона з щілинним відводом дисперсної фази, перевагою якого є безпосереднє відведення твердих дисперсних часток при досягненні ними внутрішньої поверхні корпусу і як слідство зменшення ще й абразивного зносу.
3.
Теоретичний аналіз і експериментальні дані свідчать про те, що в апаратах не виникають поворотні токи, а рух газового потоку аналогічний течії в конфузорі.
4.
Модифікація прямоточного циклона за другим патентом № 35342 А може використовуваться як сепаратор для поділу твердої фази за дисперсним складом і застосовуваться в деяких технологічних процесах, де необхідна сепарація часток (в тому числі для експрес-аналізу дисперсного складу пилюки).
5.
На підставі проведених експериментальних досліджень двох модифікацій прямоточних циклонів доведено, що ефективність очищення визначається рівнянням регресії та залежить від концентрації газопилової суміші, витрат газу, діаметру влювлюваних часток та контруктивних параметрів апаратів. Коефіцієнт гідравлічного опору таких циклонів дорівнює 2-2,5 проти 3,5-4 для традиційних циклонів типу ЦН щодо вхідних швидкостей.
6.
На основі теоретичного аналізу рівнянь руху закрученого потоку одержані залежності моменту кільк000000,,ості руху. Аналізом емпіричних даних показано, що для визначення окружної та осьової швидкостей можна застосовувати емпіричні формули Гришаніна, Устименко, Вуліса.
7.
Рішення рівняння руху твердої фази в закрученому потоці,яке одержано в безрозмірних перемінних, дозволяє встановити траєкторію часток і необхідну довжину корпусу прямоточного циклону.
8.
Визначення часу перебування часток заданого діаметра і координати останньої щілини дозволяє розраховувати типорозміри прямоточних циклонів по вихідній витраті пилогазового потоку, радіусу циклона, його конусності і вибрати раціональні типорозміри для конкретних умов.
9.
Приведено методику для розрахунку прямоточних циклонів при заданих витратах газу, фракційному складі і ефективності очищення.
10.
У результаті виконаних досліджень стає доцільною розробка нових типів прямоточних циклонів із подовжнім щілинним відводом часток, що забезпечує зниження гідравлічного опору, зменшення металоємності і тобто експлуатаційних енерговитрат. Також доцільно в подальших дослідженнях провести теоретичний аналіз турбулентних течій у прямоточних циклонах для визначення стохастичних характеристик сепарації твердих дисперсних часток.
Список опублікованих автором праць за темою дисертації
1. Косенко Н.А. Экспериментальное исследование процесса очистки газовых выбросов от взвешенных веществ. // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ.-2001.- Вип. 15.-С. 98-102.
2. Косенко Н.А. Стохастические характеристики очистки потока от пылевых частиц в прямоточном щелевом циклоне.// Вісник Харківського університету. Вип. 506. Серія: Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених м. Харкова, ч.2. Харків, 2001., с. 160-163.
3. Косенко Н.А. Методика расчета прямоточного сепаратора-циклона. // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ.-2003.- Вип. 24.- С. 124-130.
4. Шеренков И.А., Свистунова Н.А. (Косенко Н.А.) Исследование выделения частиц твердой фазы на цилиндрическом корпусе циклона.// Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ.-1999.- Вип. 7. С.242-247.
5. Шеренков И.А., Свистунова Н.А.(Косенко Н.А.) Стратифицированное течение с закруткой в цилиндрической трубе. // Гидравлика и гидротехника. - Киев.: Техника, 1999.- Вып.60.- С.10-15.
6. Шеренков И.А., Свистунова Н.А. (Косенко Н.А.), Дерфель Е.А. Динамические характеристики закрученного осесимметричного потока в конической трубе. // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ.-2000.- Вип. 10.- С.95-101.
7. Шеренков И.А., Свистунова Н.А. (Косенко Н.А.) Время пребывания дисперсных частиц в аппаратах для очистки запыленного воздуха и сточных вод как показатель эффективности очистки. Научно-техническая конференция “Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов”. Труды конференции. Т.ІІ, Харьков, 2000, с.269-270.
8. Шеренков И.А., Косенко Н.А., Кравченко В.И., Дерфель Е.А. Очистка водных и газовоздушных потоков от диспергированных примесей как комплексный детерминированный и стохастический процесс. // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ.-2001.- Вип. 12.- С.77-81.
9. Деклараційний патент № 35342 А, кл. В 01D 45/18 Відцентровий сепаратор-циклон твердої дисперсної фази / Шеренков І.А., Свистунова Н.О. (Косенко Н.О.) - № 99095287, заявл. 24.09.1999, опубл.15.03.2001, бюл.№ 2.
10. Деклараційний патент № 39617 А, кл. В 01D 45/18 Циклон з периферійним відводом частинок / Шеренков І.А., Свистунова Н.О. (Косенко Н.О.) - № 2000116303, заявл. 08.11.2000, опубл.15.06.2001, бюл.№ 5.
11. Інформаційний листок (ХАРПНТЭИ) РГАСНТИ 87.53.81 Исследование процесса очистки газовых выбросов от взвешенных веществ в прямоточных циклонах.
Анотація
Косенко Н.О. Очистка вентиляційних викидів у вихрових прямоточних апаратах. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук з спеціальності 05.23.03. - Вентиляція, освітлення і теплогазопостачання. Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури. Харків, 2004.
Вивчено проблему забруднення навколишнього середовища, розроблено і впроваджено ефективні установки очистки вентиляційних викидів від зважених часток. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення прямоточних циклонів шляхом, по-перше, безперервного відведення часток пилу та піску від циліндричного корпусу, по-друге, відділення твердих часток від газового потоку безпосередньо у внутрішній поверхні корпусу дає можливість руху газового потоку в процесі очищення в апараті в одному і тому ж напрямку, без розвороту потоку на 1800. Проведено лабораторні дослідження ефективності очистки газових викидів у відцентровому циклоні-класифікаторі та циклоні з периферійним відведенням часток. Основні результати роботи використано для промислового проектування. Досліди, проведені на експериментальній установці підтверджують ефективність розроблених апаратів.
Ключові слова: зважені частки, сепарація, прямоточний циклон, очистка вентиляційних викидів, вихрові потоки.
Аннотация
Косенко Н.А. Очистка вентиляционных выбросов в вихревых прямоточных аппаратах. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.03. - Вентиляция, освещение и теплогазоснабжение. Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры. Харьков, 2004.
Изучена проблема загрязнения окружающей среды, разработаны и внедрены эффективные установки очистки вентиляционных выбросов от взвешенных частиц. Определено направление исследований по совершенствованию аппаратов для очистки газовых выбросов.
Предложены новые схемы конструкций аппаратов для очистки газовых выбросов для повышения эффективности очистки. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования прямоточных циклонов путем, во-первых, непрерывного отвода частиц пыли и песка от цилиндрического корпуса, во-вторых, отделение твердых частиц из газового потока непосредственно во внутренней поверхности корпуса дает возможность движения газового потока в процессе очистки в аппарате в одном и том же направлении без разворота потока на 1800.
Разработана методика проведения экспериментов, созданы лабораторные установки. Проведены лабораторные исследования эффективности очистки газовых выбросов в центробежном циклоне-классификаторе и циклоне с периферийным отведением частиц. Получены уравнения регрессии, где функция отклика – эффективность очистки, факторы – расход газа, концентрация, диаметр циклона и размер частиц.
Проведенный теоретический анализ уравнений турбулентной закрутки потока показал, что уравнения изменения момента количества движения, движение окружных скоростей и распределение осевых скоростей необходимы для дальнейшего расчета циклонов. Уравнение движения частиц представлено и решено в безразмерных координатах. Определены уравнениями значения безразмерного времени пребывания частиц заданного диаметра в аппаратах и координаты последней щели, что позволяет рассчитывать типоразмеры прямоточных циклонов по исходным расходам газа, радиусу циклона, его конусности. Представлено методику расчета прямоточного циклона при заданных расходе газа, фракционном составе и эффективности очистки.
Основные результаты работы использованы и рекомендованы для промышленного проектирования. Исследования, проведенные на опытной установке, подтверждают эффективность разработанных аппаратов.
Ключевые слова: взвешенные частицы, сепарация, прямоточный циклон, очистка вентиляционных выбросов, вихревые потоки.
Abstract
Kosenko N.A. Ventilating discharges cleaning in the turbulent uniform devices. Manuscript.
Candidates thesis for a scientific degree in speciality 05.23.03 – Ventilation, lightning, heat and gas supply. Kharkov State Technical University of Construction and Architecture. Kharkov, 2004.
The problem of environmental contamination has been investigated. Effective installations cleaning ventilating discharges from the suspended particles have been developed and inculcated. The task of the invention is the improvement of the uniflow cyclons, first, by the continuous derivation of dust particles and sand from cylindrical body, second, by the separation of solid particles from the gas stream in the inner surface of the body. It enables the gas stream to move in one direction without stream turning over 1800 in the process of device cleaning. Laboratory investigations of the gas discharges cleaning efficiency in the centrifugal cyclon-classificator and in cyclon with periphery particle derivation have been carried out. The main results of the work have been used for industrial designing. Experiments carried out on the experimental installation confirm the efficiency of the developed devices.
Key words: suspended particles, separation, uniflow cyclon, ventilating discharges cleaning, turbulent streams.
