РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА УЛАВЛИВАНИЯ ПЫЛИ В РОТОРНОМ ВИХРЕВОМ АППАРАТЕ
2.1 Описание общей методики исследования
Для выявления закономерностей процесса улавливания пыли в роторном вихревом аппарате принята следующая последовательность действий:
* Изучение состояния вопроса по литературным источникам. Обоснование выбора перспективной конструкции аппарата для дальнейших исследований и достижения высокой степени очистки газовых выбросов. Определение множества входных и выходных параметров, являющихся необходимыми при разработке, проектировании и изготовлении физической модели, а также при математическом моделировании процессов в роторном вихревом аппарате.
* Экспериментальное и теоретическое исследование потоков жидкой и газовой фаз в аппарате, а также влияние технологических параметров на эффективность улавливания пыли.
* Разработка математической модели улавливания пыли, которая учитывает специфику роторного вихревого аппарата.
* 4. Разработка математической модели движения жидкой фазы и на основании этого выявление различных режимов работы аппарата.
* Проведение экспериментальных исследований роторного вихревого аппарата в промышленных условиях. Уточнение результатов теоретических исследований. Определение коэффициентов, входящих в математические модели.
* Обоснование выбора области оптимальных режимных параметров, а также области рационального применения роторного вихревого аппарата.
* Разработка методики расчета основных конструктивных и технологических параметров и выдача практических рекомендаций по усовершенствованию конструкции роторного вихревого аппарата.
* Оценка экономической эффективности внедрения роторного вихревого аппарата для достижения максимальной эффективности очистки газовых выбросов.
Предложенная последовательность предполагает итерационный процесс. В этом случае возникают этапы уточнения параметров математической модели, усовершенствование физической модели.
2.2. Методика разработки математической модели улавливания пыли
Последовательность решения задач при математическом моделировании следующая:
* Описание механизма улавливания пыли в роторном вихревом аппарате.
* Оценка общей эффективности в роторном вихревом аппарате.
* Рассмотрение доминирующих механизмов, действующих на процесс улавливания пыли.
* Установление взаимосвязи между механизмами улавливания пыли в роторном вихревом аппарате.
* Определение граничных условий и численное решение полученной системы. Обобщение полученных расчетных данных.
* Получение расчетных зависимостей для проектирования промышленного образца роторного вихревого аппарата.
При определении доминирующих механизмов и в дальнейшем общей эффективности улавливания пыли в роторном вихревом аппарате использовался метод итерационных вычислений. Данный расчет реализован в виде программы (электронной таблицы) в среде MS Excel.
2.3. Разработка математической модели движения жидкой фазы и выявление режимов работы аппарата
Последовательность решения задач при математическом моделировании следующая:
* Теоретическое выявление существования режимов движения жидкой фазы в роторном вихревом аппарате.
* Экспериментальное и математическое подтверждение существования режимов движения жидкой фазы в аппарате.
* Определение безразмерного критерия, который обеспечивает существования капельного режима в роторном вихревом аппарате.
2.4. Выбор отрасли для проведения исследований роторного вихревого аппарата
В качестве отрасли для проведения исследований по определению эффективности очистки отходящих газов выбрано: очистка дымовых газов в котельной и очистка воздушного потока от цементной пыли в процессе помола. Это обусловлено следующими причинами [146-150, 12, 52].
* Актуальностью исследований, направленных на улучшение эффективности очистки газовоздушного потока, снижение энергоемкости производства.
* Объёмами очищаемого воздуха и его свойствами.
Поскольку в экспериментальных исследованиях использовался роторный вихревой аппарат непрерывного действия, то провести их можно было только в условиях действующего производства. Как известно, на промышленных предприятиях эффективность работы очистного оборудования составляет от 50 до 80 %. Поэтому включение экспериментальной установки роторного вихревого аппарата в такую цепь не окажет существенного влияния на технологические параметры цепи и значительно повысит эффективность очистки газовоздушного потока.
Состав отходящих дымовых газов в процессе сжигания угля имел следующий состав: диоксид серы, диоксид азота, оксид азота, оксид углерода, механические примеси (зола).
Состав отходящего запыленного потока, образующегося в процессе помола (производство цемента) следующий: цементная пыль.
Процесс очистки газовоздушного потока в роторном вихревом аппарате не получил достаточного теоретического освещения, что еще раз подчеркивает необходимость исследований в этой области.
2.5. Методика экспериментальных исследований
2.5.1. Описание работы роторного вихревого аппарата.
Для проведения экспериментальных исследований роторный вихревой аппарат был собран и включен в работу (рис.2.1).
Рис.2.1 Роторный вихревой аппарат
где 1 - корпус, 2 - ротор, 3 - рабочее колесо; 4 - полая торообразная камера, 5 - патрубок ввода жидкости и газа; 6 - патрубок вывода жидкости и газа. 7 - прямые лопатки; 8 - электродвигатель.
Принцип работы роторного вихревого аппарата заключается в следующем.
Газ и жидкость подают через патрубок 5 в торообразную проточную часть 4. Газожидкостная смесь за счет вращения ротора 2 с колесом 3 на котором расположены прямые лопатки 7 и образования центробежных сил отбрасывается с периферии колеса в радиальном направлении и совершает движение по кругу. Газожидкостная фаза переходит в турбулизованную дисперсную систему, благодаря чему возникают благоприятны