Батареялық циклондарды таңдау және есептемесі.

Батареялық циклондардың есептемесі кезінде алдымен циклон диаметрін емес, газдың көлемдік жылдамдығына қарай қажетті циклон элементтерінің санын анықтайды.

Батареялық циклондар типі және циклондық элемент типі таңдалған соң, есептеме реті мынадай:

1. Циклондық элемент жұмысының оңтайлы жағдайы қамтамасыз етілетін газ шығысын анықтайды, м³/с:

q_оңт= 0,785D²ν_оңт, (5.39)

мұндағы ν_оңт – элементтегі ағынның оңтайлы жылдамдық, м/с (5.20-кесте); D- циклон элементінің ішкі диаметрі, м (5.19-кесте).

Ескерту: «розетка» немесе «винт» типті циклондық элементтерге жататын мәліметтер мына жұмыс жағдайына сәйкес келеді: элементтегі газ ағынының орташа жылдамдығы ν_т=4,5 м/с; динамикалық тұтқырлығы μ_т=23,7 · 10^-6Па · с; бөлшектер тығыздығы ρ_чт=2200 кг/см³.

2. Батареялық циклонның оңтайлы жұмыс жағдайы үшін қажетті циклондық элементтер санын есептейді:

(5.40)

мұндағы Q-жалпы газ шығысы, м³/с.

3. 5.20-кесте бойынша батареялық циклонның n циклондық элементтердің n_онт санына жақын санын таңдап алады. Таңдалған батареялық циклон элементтерінің n санын n_онт санынан 10%-дан айрықшаланбайтындай етіп таңдаған дұрыс.

Бұдан әрі элементтегі ағынның шынайы ν жылдамдығын анықтайды, м/с:

(5.41)

 

4. Батареялық циклондағы Па қысым шығынын есептейді:

 

(5.42)

мұндағы ξ- батареялық циклондағы гидравликалық кедергінің коэффициенті (5.20-кесте); ρ_г-газ тығыздығы, кг/м³.

5. Қайтарымды-ағынды батареялық циклон элементіндегі газды тазалау коэффициентін анықтайды, бұл үшін әдеттегі циклондар үшін келтірілген есептеу схемасын пайдаланады. Бұл үшін қажетті d^т₅₀ және lgσ_η мәндері 5.19-кестеде берілген. тазартылатын газ бірқалыпты бөлінді деген жағдайда жалпы тиімділік бір элементтегі тазалау тиімділігіне тең болады.

Құйынды шаң тұтқыштар. Құйынды шаңтұтқыштардың циклондардан негізгі айырмасы - қосалқы бұрушы газ ағынының болуы. 5.33-суретте құйынды шаңтұтқыштардың негізгі екі түрі көрсетілген.

Шүмек (сопло) типті құйынды аппаратта (5.33,а-сурет) шаңдалған газ ағыны қалақты құйындатқышпен шыр айналады да жоғары қозғалады, бұл кезде екіншілік газ (ауа) ағыстарының тангенциалды орналасқан шүмектерінің 3 әсеріне қалады. Ортадан тепкіш күштердің ықпалымен ағында асылып тұрған бөлшектер шеткері қарай лақтырылады, бұдан ағыстан қозған екіншілік газдың спиралды ағынына түседі, осы тұстан шеңберлі тұрбааралық кеңістікке төмен қарай бағытталады.

 

5.19-кесте - Батареялық циклондардың тиімділігін көрсететін параметрлер.

Параметрлер	Циклондық элементтің типі
«розетка» α=25º,D=250мм	«розетка» α=30º, D=250мм	«винт» α=25º,D=250мм
dт50, мкм	3,85	5,0	4,5
lgση	0,46	0,46	0,46

 

5.20-кесте - Батареялық циклонның техникалық сипаттамасы

Циклон типі	Секциядағы элементтер саны n	Газдың элементтегі оңтайлы жылдамдығы ωонт, м/с	Бір секциядағы газ шығысы, м3/с	Гидравликалық кедергі коэффициенті,ξ
ЦБ-254Р	25;30;40;50;60;80	4,5	5,6-16,2
ЦБ-231У	12;16;20;25;30;42;56;63	4,5	2,2-11,7
ЦБ-2	20;25;30;36;42;56	4,5	4,84-13,6
ПБЦ	24;36;48;96	3,5	4,2-16,7

 

Екіншілік газ тазаланатын газдың спирал бойымен аққан ағыны барысында оған еніп кетеді. Кіріс келтеқұбырдың айналасындағы шеңбер кеңістігі тіреуші шайбамен 6 жабдықталған, бұл шаңның бункерге 7 қайтусыз түсуін қамтамасыз етеді.

Шаң тұту тиімділігі жағынан ең жақсы нәтижеге екіншілік газды шашырататын шүмектерді 30º бұрышпен төрт қатардан кем етпей орналастырғанда қол жетеді. Оңтайлы ету үшін құйындатқыш диаметрінің аппарат диаметріне қатынасы 0,8-0,9 болған кезде құйындатқыш қалақтарын 30º-40º бұрышпен орнату ұсынылады.

5.33-сурет. Құйынды шаң тұтқыштар конструкциясы.

а-шүмек типті; б-қалақ типті; 1-камера; 2-шығыс келтеқұбыр; 3-шүмектер; 4-«розетка» типті қалақты құйындатқыш; 5-кіріс келтеқұбыр; 6-тіреуші шайба; 7-шаң бункері; 8-шеңберлі қалақ құйындатқыш.

 

 

5.34-сурет. Екіншілік газды құйынды шаңтұтқыштарға жеткізу нұсқалары.

а-сыртқы газды жеткізу; б-тазартылған газды жеткізу; в-шаңды газды жеткізу.

 

Циклондар тәрізді құйынды шаң тұтқыштарды да топтарға құрастыруға (біріктіруге) болады. Бұл аппараттың диаметрін азайту есебінен шаң тұту тиімділігін ұлғайту мақсатында жасалады.

Құйынды шаңтұтқыштың газ бойынша өндіргіштігі номинал мәнге қарағанда 0,5-1,15 аралығында өзгеріп тұруы мүмкін. Бұл тазалау тиімділігіне екіншілік газ параметрлерінің өте күшті әсерінен болады, мұның оңтайлы шығысы әртүрлі деректер бойынша біріншілік газдың 30-50%-ы болуы керек.

Тура ағынды циклондарға қарағанда құйынды шаңтұтқыштарда мынадай артықшылықтар болады: жоғары дисперсиялы шаңнан тазалау дәрежесі жоғары; аппараттың белсенді бөлігінің абразивті тозуы болмауы; температурасы жоғары газдарды екіншілік ауаны пайдалану есебінен шаңсыздандыру мүмкіндігі; екіншілік ауаның шығысын реттеу есебінен сепарация процесін реттеу мүмкіндігі.

Құйынды шаңтұтқыштардың кемшіліктеріне қосымша желдеткіш қажеттігін, екінішілік газ есебінен аппарат арқылы өтетін жалпы газ көлемі ұлғаюын, аппаратты пайдалану қиындығын жатқызуға болады.

Құйынды шаң тұтқыштарды ұсақ дисперсиялы шаңнан болатын вентиляциялық және технологиялық лақтырындыларды тазалау үшін химиялық, мұнай химиялық, тағам, тау-кен және т.б. өнеркәсіп салаларында қолдануға болады. Шетелдерде өндіргіштігі 330-30 000 м³/сағ. құйынды шаңтұтқыштар шығарылады. Отандық конструкцияларда гидравликалық кедергі төмендеу және шетелдік аппараттарға қарағанда екіншілік ауаның үлесі төмендеу болып келеді.

Әртүрлі диаметрлі бөлшектерді тұту тиімділігін шамамен бағалау үшін төменде берілген мәліметтерді пайдалануға болады:

Бөлшек мөлшері,мкм	2,5	5,0	10,0
Тазалау дәрежесі

 

 

Әртүрлі әдеби көздерде құйынды шаң тұтқыштарды химия өнеркәсібінде пайдаланатыны туралы мәліметтер беріледі:

 

Шаң немесе шаңды материал	Медианалық диаметрі, мкм	Шаң тұту тиімділігі
Целлюлоза		96,5
Синтетикалық ұнтақ		98,0
Жуу ұнтағы		98,0
Эпоксидті шайыр		98,0
Кальция карбонаты		98,0
Полиакрилнитрил		98,0

 

5.35-сурет. Бірінші топтың ротациялық шаң тұтқышы.

 

Құйынды шаңтұтқыштарға арналған инженерлік есептеу әдістері әлі әзірленбегендіктен, бұл аппараттардың есептемесі кезінде ұқсастық теориясы әдістерін пайдалану ұсынылады.

Динамикалық шаң тұтқыштар. Динамикалық (ротациялық) шаң тұтқыштарда шаң бөлшектеріне ортадан тепкіш күштерден басқа Кориолис күштері әсер етеді. Динамикалық шаң тұтқыштардың негізгі ерекшеліктері-ауа қозғалысын қозғаушы және шаң тұтқыш функцияларын қабаттастыру. Осының арқасында аппарат жинақы болады және желдеткіш мен шаңтұтқыш құрылғыға қарағанда энергияны аз тұтынады.

Ротациялық әрекеті бар қарапайым шаңтұтқыштар жұмыс дөңгелегі мен тыстан (шаң қабылдағыштан) тұратын механизм болып келеді. Жұмыс дөңгелегі шаң-газ ағынын шыр айналатын қозғалысқа келтіреді, бұл кезде дамушы күштердің (ортадан тепкіш және Кориолис күштерінің) әсерінен тазаланатын газдан шаң бөлініп шығарылады.

Пайдалану тәжірибесі көрсеткендей, динамикалық шаңтұтқыштар мөлшері 10 мкм асатын бөлшектерді тұтқан кезде тазалаудың жоғары дәрежесін қамтамасыз етеді.

Ротациялық шаң тұтқыштардың бұрыннан бар конструкциялары екі топқа бөлінеді.

Бірінші (ең көп) топ аппараттарында бөлініп шыққан бөлшектердің қозғалыс бағыты газ бағытымен сәйкеседі (5.35-сурет). Тазаланатын газ 4 қабыладуыш келте құбыр 5 арқылы спираль тәрізді тыста 3 шырайналып тұрған орталық дөңгелекке 2 түседі. Ортадан тепкіш және Кориолис күштерінің әсерінен шаң бөлшектері тыстың қабырғасына лақтырылады да шаңжинағышқа 6 бұрылады, ал тазаланған газ шаңтұтқыштан таза газ келтеқұбыры 1 арқылы шығарылады.

 

5.36-сурет. Екінші топтың ротациялық шаңтұтқышының схемасы.

 

Бұл топтың ротациялық шаңтұтқыштарына арналған шаңды бөлу процесі желдеткіш қалақтарың еңкею бұрышына көп дәрежеде байланысты болады.

Екінші топтың аппараттарында (5.36-сурет) тұтылатын бөлшектер ағыннан газ қозғалысына қарама-қарсы бағытта бөлініп шығады.

Тазаланатын газ тыста 3 орнатылған ортадан тепкіш дөңгелектің 2 көмегімен айналып тұрған барабанның 1 жанында орналасқан тесіктер арқылы сорылады. Шекаралық қабатта шаң-газ ағынының айналу жиілігі барабанның шеңберлік айналу жиілігіне жетеді, соның арқасында шаң бөлшектері аэродинамикалық кедергі күштерін жеңе отырып, барабан бетінен радиал бағытта лақтырылады.

Отандық өнеркәсіпте кеңінен таралған - ДП шаң тұтқыш - түтін сорғыш (5.37-сурет).

5.37-сурет. Шаңтұтқыш - түтін сорғыш

 

Шаң тұтқыш - түтін сорғыштың жұмысы мына принципке негізделген. Біліктегі 1 жұмыс дөңгелегі 2 туындатқан қысымдар айырмасы есебінен шаңды ағын иірімге 5 түседі және қисық сызықты қозғалысқа ие болады. Ортадан тепкіш күштердің әсерінен шаң бөлшектері шеткеріге лақтырылады да газдың шағын (8-10%) көлемімен түпкілікті бөлу үшін келтеқұбыр 9 арқылы иірім арқылы газоходпен жалғанған шағын габаритті циклонға 8 әкетіледі. Циклонды жыпылықтауыш қақпағы 10 бар түсіретін тікқұбыр арқылы босатады. Тазартылған газ ағыны циклоннан иірімнің орталық бөлігіне қайтады. Иірім орталығы мен шеткері жағының көмекші қалақша 6 жұмысы есебінен артатын қысымдар айырмасы әсерінен аэрозоль циклон арқылы өтеді. Иірімнің орталық аймағынан тазартылған газдар бағыттаушы аппарат 4 арқылы түтінсорғыштың жұмыс дөңгелегіне түседі, содан кейін тыс арқылы түтін тұрбасына 11 лақтырылады.

Қазіргі уақытта өнеркәсіп сериялы түрде ДП-8; ДП-10; ДП-12; ДП-13,5 түтін сорғыштарын шығарады (сан жұмыс дөңгелегінің диаметрін білдіреді,дм) бұлардың өндіргіштігі 8000 нан бастап 55 000 м³/сағ. дейін. Диаметрі 15-20 мкм шаң бөлшектерін тұту тиімділігі 80-90% құрайды. Аппараттың дамытатын толық қысымы 1400-4700 Па құрайды.

Шаңтұтқыш - түтін сорғыштар шағын қазандықтардың түтін газдарын иазалау үшін, балқыту өндірісінде аспирациялық түтіндерді тазалау үшін, асфальтбетон зауыттарында кептіру барабандарының газдарын тазалау үшін қолданылады.

Ротациялық шаңтұтқыштар жинақы, жұмыста тұрақты, қосымша газ қоздырғыштарды қажет етпейді. Бұлардың кемшілігіне- тазалау дәрежесі жоғары еместігін (80-90%), түтінсорғыш қалақтарының абразивті тозуын, қалақтарда қатпарлардың шөгуін, соның салдарынан, ротор жұмысының дисбалансы мен дайындау қиындығын жатқызуға болады.

Динамикалық шаңтұтқыштардың инженерлік есептеу әдістері әзірленбеген, тек бұл шаңтұтқыштардың кейбір конструкцияларын зерттеу нәтижелері ғана бар.