Printer Friendly

Analysis of experimental research on cyclones with cylindrical and spiral shells/Ciklonu su cilindriniu ir spiraliniu korpusais eksperimentiniu tyrimu analize.

Ivadas

Oro srauto valymas nuo kietuju daleliu yra atliekamas panaudojant duju valymo irenginius. Daleliu gaudytuvai yra skirti technologiniu procesu metu issiskirianciu daleliu is istraukiamo oro srauto vedinimo sistemose atskyrimui.

Dazniausiai sutinkama ciklono tipo konstrukcija, eksploatuojama pramoneje, ekonomiskai palankesne, lyginant su kitomis technologijomis, taciau naudojami irenginiai ne visada geba pasiekti tinkamo duju-oro srauto isvalymo laipsnio (Gujun et al. 2008; Altmeyer et al. 2004; Stairmand 1951).

Ciklonai--tarp uztersto oro srauto kietosiomis dalelemis valymo irenginiu nepalyginami lyderiai. Kainos, paprastumo bei eksploatacijos klausimais ciklonu irenginiai neturi sau lygiu. Del savitos konstrukcijos, kurioje nera jokiu judamuju daliu bei filtruojanciuju pavirsiu, reikalaujanciu nuolatinio aptarnavimo, palyginamai nedidelio aerodinaminio pasipriesinimo ir didelio efektyvumo ciklonai isliks konkurencingi siuolaikineje rinkoje dar ilga laika (Avci, Karagoz 2003; Bernardo et al. 2006).

Ciklonu veikimas yra paremtas iscentriniu jegu veikimu, kurios kinta priklausomai nuo judancio oro srauto charakteristiku. Oro srauto greitis, temperatura ir slegis turi itakos oro srauto judejimo pobudziui ir veikiancios aerodinamines jegos kitimui (Zhoue, Soo 1990; Zhao et al. 2006).

Auksto efektyvumo ciklonai ir filtrai naudojami siekiant sumazinti pramones dulketuma. Dviems svarbiausiems ciklono darbo parametrams--surinkimo efektyvumui ir slegio kritimui--didele itaka turi ileidziamuju daleliu koncentracija (Hu et al. 2005; Vaitiekunas, Jakstoniene 2010; Zhoue, Soo 1990; Clifford et al. 2007).

Pasaulio mokslininkai studijavo kietuju daleliu koncentracijos ir srauto temperaturos, t. y. oro temperaturos nuo 300 K iki 2000 K, duju ileidimo greicio nuo 3 iki 42 m/s ir kietuju daleliu koncentracijos iki 235,2 g/[m.sup.3] poveiki ciklono surinkimo efektyvumui ir nustate, kad daleliu koncentracijos didejimas surinkimo efektyvuma padidina ypac esant aukstai temperaturai (Jakstoniene, Vaitiekunas 2011; Hu et al. 2005).

Pagrindinis ciklono irenginiu veikimo trukumas--nepakankamas duju srauto nuo skirtingo dispersiskumo kietuju daleliu, ypac mazesniu nei 10 um skersmens, isvalymas. Todel sie irenginiai dazniausiai naudojami pirminiam oro nuo sausu, nelipniu daleliu valymui. Didejant oro srauto greiciui virs 15 m/s, del atsirandancio pasiurbimo surinkimo bunkerio bei ciklono konusines korpuso dalies sujungimo vietoje oro valymo efektyvumas taip pat mazeja. Daznai irenginiai pasizymi dideliu pasipriesinimu, o tai didina energijos islaidas veikimo metu bei apriboja irenginio nasuma (Hu et al. 2005; Curtis et al. 2006; Kenny, Gussman 1995; Pushnov, Berengarten 2011).

Nagrinejamieji ciklonai suprojektuoti irengus tangentini oro srauto itekejima, panaudojant aerodinamines ciklonu savybes, kuriu nasumai bei efektyvumai yra didesni nei iprastu ciklono irenginiu. Sie irenginiai, kuriu konstrukcija yra zymiai tobulesne nei iprastu ciklonu irenginiu analogu, skirti sausu kietuju daleliu is duju-oro srauto atskyrimui (Eaoufi et al. 2008; Bernardo et al. 2006; Jakstoniene et al. 2009; Jakstoniene et al. 2011).

Sio darbo tikslas--nustatyti bei palyginti sesiakana-lio ciklono su cilindriniu ir spiraliniu korpusais irenginiu veikimo parametrus, judant dvifaziam oro srautui, siekiant atskirti smulkiadisperse kietuju daleliu faze.

Metodika

Nagrinejamieji oro valymo irenginiu eksperimentiniai stendai irengti Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VGTU) Aplinkos apsaugos technologiju laboratorijoje.

Nagrinejamieji daugiakanaliai ciklonai--naujos kartos irenginiai su cilindriniu ir spiraliniu korpusais, galinciais pasalinti labai smulkias kietasias daleles nuo 2 mikronu dydzio bei pasiekti virs 98 % bendra efektyvuma. Daugiakanalis ciklonas yra alternatyva elektrostatiniam filtrui. Oro valymas gali vykti esant padidejusiai temperaturai ir dregmei.

Ciklono irenginiu principine schema pavaizduota 1 paveiksle.

[FIGURE 1 OMITTED]

Dvifazis oro srautas tangentiskai iteka pro iejimo anga (1) ir patenka i separavimo kamera, i pirmaji ciklono kanala, kuris yra ribojamas periferine sienele bei pirmuoju kreivalinijiniu pusziedziu. Tokiu budu tekedamas oro srautas pasiskirsto skirtingo kreivumo kanaluose bei filtruojasi per tarpus, esancius tarp pusziedziu. Iscentriniu jegu veikimu, sukurtu sukurinio srauto, kietosios daleles yra nusodinamos ant sesiakanalio ciklono dugno bei patekusios i segmentinius ziedinius plysius (9) krenta bei kaupiasi ciklono bunkeryje (10). Isvalytas oras, praejes pro visus sesis ciklono kanalus, isteka is sistemos per oro srauto isejimo anga (8). Dulketas oras yra filtruojamas del kanalu tarpu aktyviojoje zonoje bei paciu kietuju daleliu saveikos, joms koaguliuojant.

Dinaminiu slegiu aerodinaminio pasipriesinimo tyrimai buvo atliekami su vienfaziu oro srautu. Ciklonu oro valymo efektyvumas buvo nustatomas, ileidziant tinkamai iki 20 um apdorotas kietasias stiklo bei molio daleles. Dinaminiai oro srauto slegiai ismatuoti, naudojant Pito-Prandtlio dinamini vamzdeli, prijungta prie daugiafunkcio Testo-400 matuoklio atitinkamuose ciklono konstrukcijos vidaus kanaluose.

Matuojant dinaminius slegius Pito-Prandtlio vamzdelis guminemis zarnelemis, kuriu vidinis skersmuo lygus 6 mm, isorinis--8 mm, buvo sujungiamas su Testo-400 matuokliu. Ciklonu separavimo kameru dangciuose padarytos kiaurymes suteike galimybe istatyti dinaminio slegio matavimo vamzdeli reiksmingiausiose vietose: pusziedziu bei periferijos pasienio sluoksniuose 2 mm atstumu nuo kiekvieno kreivalinijinio pusziedzio pavirsiaus, pirmajame kanale, tarpe tarp pusziedziu (atstumo viduryje). Ismatuotas asinis irenginio dinaminis slegis, kuris patenka i sestaji kanala.

Sesiakanaliu ciklonu aerodinaminiai pasipriesinimai parodo, koks slegis yra prarandamas, pratekant oro srautui per daugiakanalius ciklonus. Aerodinaminis pasipriesinimas buvo ismatuotas panaudojant diferencialini slegio matuokli DSM-1 (matavimo ribos 0-20 000 kPa; paklaida [+ or -]5Pa). Guminemis zarnelemis buvo sujungti matavimo prietaisas ir atvamzdziai, imontuoti i ieinancio ir iseinancio oro srauto ortakius, kuriu skersmuo parinktas, remiantis "LAND 27-98/M-07. Duju srauto greicio ir turio debito ortakyje matavimas" metodika. Tokiu budu buvo registruojami diferencialinio slegio matuoklio rodmenys.

Dinaminiu slegiu bei aerodinaminio pasipriesinimo matavimu dydziai matuojami po tris kartus--taip isvengiama sisteminiu klaidu bei sumazinama gauto triju bandymu rezultatu vidurkio paklaida.

Cilindriniam ciklonui yra parenkamas maksimalus srautas, kuriam esant itekejimo greitis lygus 21,9 m/s. Spiraliniame ciklone irengtas asinis ventiliatorius, kurio puciamo oro srauto reguliavimas nera numatytas, todel parenkamas nominalus nasumas, kuriam esant sukuriamas 17,8 m/s itekejimo greitis.

[FIGURE 2 OMITTED]

Reguliuojant kreivalinijiniu pusziedziu kanalu tarpus, atliekami dinaminiu slegiu ir aerodinaminio pasipriesinimo tyrimai--buvo parinktos trys padetys. Taikant si reguliavimo buda, siekiama nustatyti tinkamiausia pusziedziu isdestyma, norint pasiekti optimalias irenginio aerodinamines savybes bei oro valymo efektyvuma.

Reguliuojant pusziedziu padetis, jie buvo isdestomi su 10 mm poslinkiu i kaire puse--esant I padeciai ir su 10 mm poslinkiu i desine--esant III padeciai nuo pateiktos 2 paveiksle II pusziedziu padeties. Reguliavimo metu buvo perstatomi: antrasis pusziedis--175 mm spindulio cilindrinio korpuso ciklone ir 100 mm--spiralinio korpuso ciklone; treciasis--atitinkamai 160 mm ir 90 mm ir ketvirtasis--130 mm ir 72 mm.

Sesiakanalio ciklono, skirto uzterstam oro srautui valyti, efektyvumo nustatymo eksperimentiniams tyrimams pasirinktos kietosios daleles, kurios susidaro pramoneje.

Ciklonu efektyvumo nustatymo eksperimentiniams tyrimams daleliu padavimui i ieinancio oro srauto ortaki buvo panaudojamas auksto slegio kompresorius, kuriuo sudaromas oro slegis siekia 6 barus. Kompresorius sujungiamas su tiekimo purkstuku, kuriuo yra isiurbiamos dulkiu daleles, tiesiogiai tiekiant jas i ieinanti oro ciklono ortaki, kurio skersmuo siekia 200 mm (cilindrinis korpusas) ir 160 mm (spiralinis korpusas), tokiu budu sudarydamas issklaidytaji dvifazi oro srauta. Tyrimams naudojami: stikliniai indeliai, i kuriuos sudedami bandiniai, svarstykles bandiniu svoriui nustatyti (paklaida [+ or -]; sekundmatis Sekonda--buvo fiksuojamas oro traukimo laikas (paklaida [+ or -]0,2 s).

Ciklonu valymo efektyvumo eksperimentiniai tyrimai buvo atliekami, remiantis "LAND 28-98/M-08 Dulkiu (kietuju daleliu) koncentracijos nustatymas. Svorinis metodas" metodika. Bandiniu sijojimui yra panaudojami 20, 50, 100, 500 [micro]m akuciu dydzio sietai. Eksperimentiniams bandymams panaudojami tik 0-20 [micro]m daleliu dydzio daleliu dalis. Likusioji dalis yra pakartotinai sijojama. Eksperimentiniu tyrimu metu aplinkos temperatura kito nuo 20,1[degrees]C iki 22,2[degrees]C, o santykine dregme sieke 52 %.

Eksperimentiniai tyrimai atlikti ir panaudojant patobulinta kreivalinijiniu pusziedziu konstrukcija--langelio irengimas pusziedzio konstrukcijoje (2 pav.). Tokiu konstrukciniu sprendimu padidinamas uztersto oro srauto filtracijos ciklono kanaluose laikas.

Langelis suteikia galimybe oro srautui pakartotinai patekti i ankstesniojo kanalo dali. Langelis yra ispjautas zemiau horizontalios pusziedzio simetrijos linijos tam, kad uztikrintu butent kietuju daleliu patekima i sienele ribojanti kita kanala, taciau neuztvertu kelio svariajam orui patekti kanalu toliau link oro istekejimo angos. Imanoma langelio reguliavimo galimybe, keiciant ispjauto langelio islenkimo ploti. Eksperimentuose buvo tiriamas atvejis su pirmaisiais trimis isoriniais pusziedziais, kuriuose irengti langeliai, esant 2 cm langelio islenkimo plociui, isliekant vidinei sesiakanalio ciklono konstrukcijai su likusiais nepatobulintais kreivalinijiniais pusziedziais.

Kietuju daleliu sugavimo efektyvumas buvo nustatomas, kintant ileidziamam pasirinktu kietuju daleliu kiekiui. Kietuju daleliu koncentracijos uzterstame ore kito nuo 500 mg/[m.sup.3] iki 10 g/[m.sup.3].

Kietuju daleliu mases koncentracija ore apskaiciuojama pagal (1) formule (LAND 26-98/M-06 ... Dulkiu (kietuju daleliu) koncentracijos nustatymas. Svorinis metodas):

C =([m.sub.2]-[m.sub.1])/[V.sub.0], (1)

cia: C--dulkiu koncentracija, mg/[m.sup.3]; [m.sup.1]--filtro be kietuju daleliu mase, mg;[m.sup.2]--filtro su kietosiomis dalelemis mase, mg; [V.sub.0]--per filtra prasiurbto oro turis, perskaiciuotas normaliomis salygomis, [m.sup.3].

Kadangi tyrimai buvo atlikti su skirtingos prigimties stiklo ir molio dulkemis, atlikus tyrimus su pirmojo tipo meginiais, visa sistema (zarneles, ciklono konstrukcija) yra isvaloma, prapuciant ja didelio greicio srautu.

Rezultatai ir ju analize

Atlikus eksperimentinius aerodinaminiu charakteristiku tyrimus, nustatyti vidutiniai dinaminiai slegiai ciklonu kanaluose, esant tokiems itekejimo i ciklonus greiciams: cilindrini--21,9 m/s ir 17,8 m/s--spiralini. Rezultatai pateikiami 1 lenteleje.

Dinaminiai slegiai buvo matuojami taskuose, nurodytuose 2 pav., kiekviename kanale, tarpe tarp kreivalinijiniu pusziedziu (atstumo viduryje). Visi duomenys sugrupuoti pagal kanalus, i kuriuos patenka, apskaiciuotos vidutines dinaminiu slegiu reiksmes. Galima matyti, kad didesni dinaminiai slegiai nustatyti cilindriniame ciklone. Cilindrinio ciklono turis yra daugiau kaip 7,3 karto didesnis uz spiralini ciklona, taciau irengtas ventiliatorius, nustatytas maksimaliu galingumu, sukuria didesni oro srauta. Maksimali dinaminio slegio reiksme ismatuota esant III pusziedziu padeciai sestame cilindrinio ciklono kanale, kuri lygi 180,3 P a. Tuo tarpu spiraliniame ciklone maksimali reiksme gauta esant I pusziedziu padeciai sestame ciklono kanale, kuri lygi 177,5 Pa. Esant kitoms pusziedziu padetims, gautos reiksmes buvo nustatytos taip pat sestame kanale: cilindriniame ciklone--177,0 Pa ir 179,5 Pa (I-oji ir II-oji padetys) ir spiraliniame ciklone--176,8 Pa ir 175,1 Pa.

[FIGURE 3 OMITTED]

Maksimalus dinaminiai slegiai ciklonu konstrukciju viduje nustatyti irenginiu asyse sestuose kanaluose. Didziausios reiksmes nustatytos cilindriniame ciklone, kuriu maksimalus dydis siekia 225,1 Pa. Spiraliniame ciklone si verte siekia tik 187,5 Pa.

Pagal gautus rezultatus pastebima, kad oro srautui pereinant is vieno ciklono kanalo i kita vidutinis dinaminis slegis pakinta vidutiniskai 1,05-1,45 karto, taip atsitinka del kanalo skerspjuvio sumazejimo, tuo paciu padideja dinaminis slegis bei greitis.

Sukurinio srauto judejimui itakos turi kintamo spindulio spiralinio ciklono konstrukcija. Del sios konstrukcijos ypatybiu pastebimas dinaminiu slegiu skirtumas, keiciant kreivalinijiniu pusziedziu padetis. Dinaminiai slegiai spiraliniame ciklone pirmajame ir lyginiuose kanaluose (II, II, VI) yra didziausi, esant I pusziedziu padeciai, o nelyginiuose (III, V)--esant III padeciai. Tuo tarpu cilindriniame ciklone dinaminiai slegiai gauti didziausi, esant III padeciai lyginiuose kanaluose, ir atvirksciai, esant I padeciai--nelyginiuose.

Ismatuoti aerodinaminiai valymo irenginiu pasipriesinimai, priklausomai nuo vidinio pusziedziu isdestymo (3 pav.), esant nominaliu galingumu ijungtiems ventiliatoriams. Pagal gautus eksperimentiniu bandymu rezultatus galima spresti, kad irenginiai sukuria maza pasipriesinima, maksimalus slegis, esant itekejimo greiciui i cilindrini ciklona --21,9 m/s, siekia tik 432 Pa, spiralinio ciklono-382 P a, esant itekejimui 17,8 m/s. Keiciant pusziedziu padetis, priklausomai nuo krypties keiciasi ir aerodinaminis pasipriesinimas. Didziausias cilindrinio ciklono pasipriesinimas yra gautas esant I pusziedziu padeciai, t. y., kai jie yra pastumiami 10 mm nuo II padeties link tangentinio itekejimo deflektoriaus (2 pav.).

Tolstant nuo itekejimo deflektoriaus sieneles i desine, esant II padeciai, susidaro maksimalus aerodinaminis pasipriesinimas--408 Pa, o esant III padeciai maziausias--395 Pa. Tokia pat priklausomybe kinta ir spiralinio ciklono pasipriesinimas. Isdescius pusziedzius II padetyje, didziausias pasipriesinimas siekia 351 Pa, o III padetyje--336 Pa. Pasipriesinimui turi itakos ir irengti kreivalinijiniuose pusziedziuose langeliai, kurie padidina sia reiksme vidutiniskai 4 %. Taciau del sios pusziedziu geometrijos pakeitimu yra padidinamas filtracijos efektas, o tuo paciu irenginio valymo efektyvumas.

Ciklono pasipriesinimas susidaro del srauto nuslopinimo, iscentrines jegos susidarymui, del sieneliu trinties bei vidines fluidu srautu trinties. Pagal reiksminguma pirmieji mineti nuostoliai yra svarbiausi, todel atliekant apskaiciavimus, dazniausiai tik tai jos itaka yra paisoma (Jakstoniene, Vaitiekunas 2009).

Tyrimu metu buvo nagrinejami sesiakanaliu cilindrinio ir spiralinio ciklonu oro srauto, uztersto kietosiomis dalelemis, valymo efektyvumai. Tiriamu kietuju stiklo ir molio daleliu koncentracijos buvo nustatomos svoriniu metodu. Eksperimentiniu tyrimu metu kietuju daleliu koncentracijos pries valyma buvo keiciamos nuo 500 mg/[m.sup.3] iki 15 g/[m.sup.3]. Tyrimais buvo siekiama nustatyti kietuju daleliu atskyrimo laipsni skirtingos koncentracijos uzterstame oro sraute bei palyginti patobulintu sesiakanaliu ciklonu veikimo efektyvuma.

Koncentraciju bei efektyvumo nustatymui maksimalus itekejimo greitis cilindriniame ciklone sieke 21,9 m/s, spiraliniame--17,8 m/s. Valymo efektyvumo tyrimai buvo atlikti esant optimaliai--II kreivalinijiniu pusziedziu padeciai. Nagrinejami sesiakanalio ciklono oro valymo efektyvumai, esant smulkiadispersems dalelems (iki 20 [micro]m) bei skirtingai vidinei irenginio geometrijai (panaudojant istisinius pusziedzius ir kreivalinijinius pusziedzius su langeliais).

Tyrimu metu buvo atliekami tyrimai, panaudojant kreivalinijinius pusziedzius su langeliais. Patobulinimas suteike galimybe uzterstam oro srautui grizti i ankstesni kanala, kad papildoma dalis kietuju daleliu galetu nusesti bei patekti i bunkeri pro segmentinius ziedinius plysius (1 pav.).

Ismatavus kietuju stiklo daleliu koncentracijas pries ir po valymo oro srauto ortakiuose, apskaiciuotas didziausias isvalymo efektyvumas spiraliniame ciklone sieke 87,3 %, esant 15 g/[m.sup.3] kietuju daleliu koncentracijai, panaudojant patobulintus pusziedzius su langeliais. Esant toms pacioms salygoms cilindrinio ciklono efektyvumas lygus 78,4 %. Kintant ileidziamai kietuju daleliu koncentracijai, santykis tarp skirtingu korpusu ciklonu islieka gana vienodas. Spiralinio ciklono isvalymo laipsnis vidutiniskai yra 11,3 % didesnis uz cilindrini ciklona.

Maziausias efektyvumas gautas, esant 500 mg/[m.sup.3] koncentracijai, stiklo dalelems ir yra lygus 48,5 % veikiant cilindriniam ciklonui ir 53,1%--spiraliniam. Tiriant efektyvuma, esant iprastai vidinei geometrijai, panaudojant istisinius kreivalinijinius pusziedzius, maksimalus isvalymo laipsnis taip pat gautas, esant didziausiai ileidziamai koncentracijai--15 g/[m.sup.3], ir siekia 81,7 %--spiraliniam bei 74,1 %--cilindriniam ciklonui. Minimalus efektyvumas-48,5 % (spiralinio) ir 53,1 % (cilindrinio), nustatytas esant pradinei 500 mg/[m.sup.3] koncentracijai (4 pav.).

Mothes ir jo kolegu (1988) atlikti efektyvumo tyrimai parode, kad ciklono darbas esant didelei koncentracijai pagerejo del daleliu aglomeracijos (Jakstoniene, Vaitiekunas 2011; Mothes, Loffler 1988).

Maziausias efektyvumas gautas, esant 500 mg/[m.sup.3] koncentracijai, stiklo dalelems ir yra lygus 48,5 % veikiant cilindriniam ciklonui ir 53,1 %--spiraliniam. Tiriant efektyvuma, esant iprastai vidinei geometrijai, panaudojant istisinius kreivalinijinius pusziedzius, maksimalus isvalymo laipsnis taip pat gautas, esant didziausiai ileidziamai koncentracijai--15 g/[m.sup.3], ir siekia 81,7 %--spiraliniam bei 74,1 %--cilindriniam ciklonui. Minimalus efektyvumas - 48,5 % (spiralinio) ir 53,1 % (cilindrinio) nustatytas esant pradinei 500 mg/[m.sup.3] koncentracijai (4 pav.).

Lyginant molio kietuju daleliu gautus eksperimentiniu tyrimu duomenis, didziausias isvalymo efektyvumas pasiektas, esant taip pat didziausiai ileidziamai koncentracijai (15 g/[m.sup.3]), yra mazesnis uz stiklo daleliu sugavimo efektyvuma: cilindriniame ciklone, panaudojant istisinius pusziedzius siekia 64,5 %, o panaudojant pusziedzius su langeliais--69,3 %, gauti efektyvumai atitinkamai 1,16 ir 1,13 karto mazesni, negu naudojant stiklo daleles. Spiraliniame ciklone, panaudojant istisinius pusziedzius, efektyvumu skirtumas tarp ciklonu siekia 20 %, pasiekus 68,1 % valymo efektyvuma, o panaudojant pusziedzius su langeliais--18 %, esant 74,1 % efektyvumui (5 pav.).

Analizuojant smulkiadispersiu kietuju daleliu sugavimo laipsni, pastebima, kad abiejuose ciklonuose molio daleles yra sugaudomos ne taip efektyviai, lyginant su stiklo dalelemis, taciau skirtingu daleliu tipu atskyrimo laipsnis yra tolygesnis cilindriniame ciklone negu spiraliniame. Nagrinejant skirtingu korpusu ciklonus bei vidines geometrijos atvejus, valymo efektyvumo vidurkis, ileidziant stiklo ir molio daleles, skiriasi 1,17 karto.

Maksimalus oro valymo efektyvumas nuo molio kietuju daleliu, naudojant istisinius pusziedzius cilindriniame ciklone, lygus 64,5 %, t. y. 9,6 % maziau negu stiklo daleliu, spiraliniame ciklone si reiksme lygi atitinkamai 68,1 % ir 13,6 %. Oro valymo efektyvumo priklausomybiu nuo koncentracijos tendencija islieka ta pati, isvalymo laipsnis dideja, didejant koncentracijai.

Panaudojant patobulintus kreivalinijinius pusziedzius su langeliais, gauti valymo efektyvumai tiriant stiklo ir molio kietasias daleles abieju konstrukciju ciklonuose skiriasi 1,07 karto. Siu pusziedziu konstrukcija labiausiai padidino valymo efektyvumus, panaudojant juos cilindriniame ciklone, atskiriant molio daleles.

Nagrinejant istirtu kietuju daleliu sugavimo efektyvuma, galima spresti, kad molio dalelemis uzterstas oro srautas nera taip efektyviai valomas nagrinetuoju oro valymo irenginiu, o to priezastis galetu buti nagrinejamuju daleliu savybiu, tokiu kaip tankis, forma, aglomeracijos procesu laipsnis, savitumas. Tyrejai Mothes ir kiti (1988), atlike eksperimentinius tyrimus su iprastos konstrukcijos ciklonais apie daleliu koncentracijos itaka duju srautui ir daleliu atskyrimui, nustate, jog esant didelei daleliu koncentracijai sumazeja iscentrine jega ciklono viduje (Jakstoniene, Vaitiekunas 2011; Mothes and Loffler 1988). Kreivalinijiniu pusziedziu isdestymas sesiakanalio ciklono konstrukcijos viduje veikia sistemos aerodinamines savybes--dinamini slegi, o tuo paciu ir greiti bei aerodinamini sistemos pasipriesinima. Mazejant tarpams tarp pusziedziu ir periferines sieneles, dideja veikiancios dinamines jegos, o tai sukelia kitu parametru kitima. Pakite dinaminiai slegiai veikia dulkiu daleliu sugavimo efektyvuma, kai daleles i bunkeri yra isnesamos istisiniu srautu pro dugne esancius segmentinius ziedinius plysius. Dinaminiu slegiu pasiskirstymas patvirtina literaturoje aprasytas bei bandymais irodytas aerodinamines irenginio konstrukcijos savybes, kurios leidzia nustatyti galimus konstrukcijos ypatumus, defektus bei tobulinti sukurtus irenginius.

Didinant ileidziamos daleliu koncentracijos lygi, oro valymo efektyvumas dideja, o tai atsitinka del didejanciu iscentriniu jegu veikimo. Sesiakanalio ciklono konstrukcija ypatinga tuo, kad oro srautui tekant kanalais, susidaro dinaminis duju-dulkiu sluoksnis kreivalinijiniu pusziedziu tarpuose. Uzterstam oro srautui filtruojantis pro si sluoksni, yra sulaikoma dalis kietuju daleliu, o tuo paciu didinamas isvalymo efektyvumas.

Isvados

1. Atlikus eksperimentinius ciklonu dinaminiu slegiu tyrimus, nustatyta didziausia verte, ismatuota cilindrinio ciklono sestame kanale, lygi 180,3 Pa. Spiraliniame ciklone reiksme yra lygi 177,5 Pa.

2. Nustatytas spiralinio ciklono didziausias pasipriesinimas siekia 382 Pa, cilindrinio korpuso ciklonui--432 P a. Kreivalinijiniu pusziedziu isdestymas ir geometrija lemia aerodinaminio pasipriesinimo verte, pastaroji dideja, artejant link itekejimo deflektoriaus sieneles, esant I padeciai, bei panaudojant kreivalinijinius pusziedzius su langeliais.

[FIGURE 4 OMITTED]

[FIGURE 5 OMITTED]

3. Oro valymo efektyvumo tyrimams buvo panaudotos tik iki 20 [micro]m dydzio kietosios stiklo ir molio daleles, kurias atskirti is oro srauto tipines konstrukcijos ciklonai negali. Naudojant kietasias stiklo daleles, pasiektas maksimalus valymo efektyvumas spiralinio korpuso ciklone lygus 87,3 %, esant 15 g/[m.sup.3] ileidziamai koncentracijai, panaudojus kreivalinijinius pusziedzius su langeliais. Cilindrinio korpuso ciklone efektyvumas yra vidutiniskai 11,3 % mazesnis ir maksimalus yra lygus 78,4 %.

4. Kietuju molio daleliu atskyrimo is oro srauto efektyvumo didziausia verte siekia 74,1 %, ji yra nustatyta, naudojant spiralinio korpuso ciklona, istacius kreivalinijinius 3 pusziedzius su langeliais, esant 15 g/m koncentracijai. Cilindrinio korpuso ciklone didziausias efektyvumas siekia 69,3 %, t. y. vidutiniskai yra 13 % mazesnis.

doi: 10.3846/mla.2012.77

Literatura

Altmeyer, S.; Mathieu, V.; Jullemier, S.; Contal, P.; Midoux, N.; Rode, S.; Leclers, J. P. 2004. Comparision of different models of cyclone prediction performance for various operating conditions using a general software, Chem. Eng. Prog. 43: 511-522. http://dx.doi.org/10.1016/S0255-2701(03)00079-5

Avci, A.; Karagoz, I. 2003. Effect of flow and geometrical parameters on the collection efficiency in cyclone separators, Journal of Aerosol Science 34: 937-955. http://dx.doi.org/10.1016/S0021-8502(03)00054-5

Bernardo, S.; Mori, M.; Peres, A. P.; Dionisio, R. P. 2006. 3-D Computational fluid Dynamics for gas and gas-particle flows in a cyclone with different inlet section angles, Powder Technology 162(2006): 190-200. http://dx.doi.org/10.1016/j.powtec.2005.11.007

Clifford, S. M.; Zhang, J.; Sigsgaard, T.; Jantunen, M.; Lioy, P. J.; Samson, R.; Karol, M. H. 2007. Current state of the Science: health effects and indoor environmental Quality, Environmental Health Perspectives 115: 958-964. http://dx.doi.org/10.1289/ehp.8987

Curtis, L.; Rea, W.; Smith-Willis, P.; Fenyves, E.; Pan, Y. 2006. Adverse health effects of outdoor air pollutants, Environment International 32: 815-830. http://dx.doi.org/10.1016/j.envint.2006.03.012

Gujun, W.; Guogang, S.; Xiaohu, X.; Mingxian, S. 2008. Solids concentration simulation of different size particles in a cyclone separator, Powder Technology (183): 94-104.

Hu, L. Y.; Zhou, L. X.; Zhang, J; Shi, M. X. 2005. Studies on strongly swirling flows in the full space of volute cyclone separator, AIChE Journal 51(3): 740-749. http://dx.doi.org/10.1002/aic.10354

Jakstoniene, I.; Konoverskyte, S.; Vaitiekunas, P. 2009. Aerodinaminiu procesu modeliavimas kuginiame griztamojo srauto ciklone, Izvalgos 2(3): 141-149.

Jakstoniene, I.; Vaitiekunas, P. 2009. Skaiciuojamosios fluidu dinamikos modeliavimo taikymas ciklono tyrime, Mokslas - Lietuvos ateitis 1(4): 51-55.

Jakstoniene, I.; Serebryanskyy, D.; Vaitiekunas, P. 2011. Experimental research on the work of centrifugal filter when eliminating solid particles from clinker cooling system, in The 8th International Conference "Environmental Engineering": selected papers, May 19-20, 2011. Vilnius, Lithuania, Vol. 1. Vilnius: Technika, 134-138. ISBN 978-9955-28-263-1.

Jakstoniene, I.; Vaitiekunas, P. 2011. Daugiakanalio ciklono efektyvumo tyrimai, is 14-osios Lietuvos jaunuju mokslininku konferencijos "Mokslas--Lietuvos ateitis", ivykusios Vilniuje 2011 m. balandzio 14 d., pranesimu medziaga. Aplinkos apsaugos inzinerija. ISBN 978-9955-28-956-2. Vilnius: Technika, 18-22.

Kenny, L. C.; Gussman, R. A. 1995. Characterization and modeling of a family of cyclone aerosol preseparators, Journal of Aerosol Science 26: S777-S778. http://dx.doi.org/10.1016/0021-8502(95)97296-Q

Mothes, H.; Loffler, F. 1988. Prediction of particle removal in cyclone separators, International Chemical Engineering (28): 51-55.

Pushnov, A.; Berengarten, M. 2011. Ecological aspects of industrial cooling towers exploitation and it's influence to environment, Journal of Environmental Engineering and Landscape Management 19(2): 158-166. http://dx.doi.org/10.3846/16486897.2011.583390

Raoufi, A.; Shams, M.; Kanani, H. 2008. CFD analysis of flow field in square cyclones, Powder Technology, 1-9.

Stairmand, C. J. 1951. Design and performance of cyclone separator, Trans. Inst. Chem. Eng. 29: 356-373.

Vaitiekunas, P.; Jakstoniene, I. 2010. Analysis of numerical modeling of turbulence in a conical reverse-flow cyclone, Journal of Environmental Engineering and Landscape Management 18(4): 321-328. http://dx.doi.org/10.3846/jeelm.2010.37

Zhao, B.; Su, Y.; Zhang, J. 2006. Simulation of gas flow pattern and separation efficiency in cyclone with conventional single and spiral double inlet configuration, Trans IChemE. PA, Chemical Engineering Research and Design 84: 1158-1165.

Zhoue, L. X.; Soo, S. L. 1990. Gas solid flow and collection of solids in a cyclone separator, Powder Technology 63(1): 45-53. http://dx.doi.org/10.1016/0032-5910(90)80006-K

Aleksandras Chlebnikovas (1), Pranas Baltrenas (2)

Vilniaus Gedimino technikos universitetas

El. pastas: (1) aleksandras.chlebnikovas@vgtu.lt; (2) pbalt@vgtu.lt
1 lentel. Dinaminiu slegiu kitimas cilindriniame ir spiraliniame
ciklonuose, priklausomai nuo pusziedziu padeties ir geometrijos

Table 1. Changes in dynamic pressure in the cyclones of cylindrical
and spiral shells depending on the positions and geometry of
curvilinear semi-rings

Vidutiniai dinaminiai slegiai, esant I,      I kanalas   II kanalas
  II ir III pusziedziu padetims, Pa

Cilindrinis ciklonas, esant istisiniams        60,1         71,5
  pusziedziams                                 57,7         72,8

                                               55,9         74,5
Cilindrinis ciklonas, esant                    61,0         72,5
  pusziedziams su langeliais                   58,7         74,0
                                               57,5         75,5
Spiralinis ciklonas, esant istisiniams         57,7         62,2
  pusziedziams                                 57,1         60,8
                                               56,1         59,6
Spiralinis ciklonas, esant pusziedziams        58,4         62,8
  su langeliais                                57,6         61,6
                                               56,8         60,3

Vidutiniai dinaminiai slegiai, esant I,      III kanalas   IV kanalas
  II ir III pusziedziu padetims, Pa

Cilindrinis ciklonas, esant istisiniams         101,9        125,1
  pusziedziams                                  100,2        127,5
                                                100,8        128,8
Cilindrinis ciklonas, esant                     103,5        125,5
  pusziedziams su langeliais                    101,7        128,0
                                                101,5        129,0
Spiralinis ciklonas, esant istisiniams          66,3          78,8
  pusziedziams                                  67,5          78,0
                                                68,6          77,2
Spiralinis ciklonas, esant pusziedziams         67,1          79,2
  su langeliais                                 68,2          78,5
                                                69,3          77,8

Vidutiniai dinaminiai slegiai, esant I,      V kanalas   VI kanalas
  II ir III pusziedziu padetims, Pa

Cilindrinis ciklonas, esant istisiniams        157,8       176,8
  pusziedziams                                 157,1       179,2
                                               156,8       180,1
Cilindrinis ciklonas, esant                    158,5       177,0
  pusziedziams su langeliais                   157,7       179,5
                                               157,0       180,3
Spiralinis ciklonas, esant istisiniams         99,8        177,3
  pusziedziams                                 101,0       176,5
                                               103,2       175,0
Spiralinis ciklonas, esant pusziedziams        100,1       177,5
  su langeliais                                101,4       176,8
                                               103,5       175,1

Vidutiniai dinaminiai slegiai, esant I,      Asinis
  II ir III pusziedziu padetims, Pa

Cilindrinis ciklonas, esant istisiniams      224,4
  pusziedziams                               222,6
                                             220,5
Cilindrinis ciklonas, esant                  225,1
  pusziedziams su langeliais                 223,6
                                             221,8
Spiralinis ciklonas, esant istisiniams       187,0
  pusziedziams                               183,8
                                             181,3
Spiralinis ciklonas, esant pusziedziams      187,5
  su langeliais                              184,5
                                             182,3
COPYRIGHT 2012 Vilnius Gediminas Technical University
No portion of this article can be reproduced without the express written permission from the copyright holder.
Copyright 2012 Gale, Cengage Learning. All rights reserved.

Article Details
Printer friendly Cite/link Email Feedback
Author:Chlebnikovas, Aleksandras; Baltrenas, Pranas
Publication:Science - Future of Lithuania
Article Type:Report
Geographic Code:4EXLT
Date:Oct 1, 2012
Words:3859
Previous Article:Investigation into the dependence of noise generated by standing cars on the engine power/Stovinciu lengvuju automobiliu keliamo triuksmo...
Next Article:Educational wind tunnel/Mokomasis aerodinaminis vamzdis.
Topics:

Terms of use | Privacy policy | Copyright © 2020 Farlex, Inc. | Feedback | For webmasters