Конструкции двухкамерных гидроциклонных насосных установок и некоторые особенности движения в них потоков

Размещено на http://allbest.ru

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати

УДК 532.5: 626.83

Конструкции двухкамерных гидроциклонных насосных установок и некоторые особенности движения в них потоков

Ералиев Д., Даулетбаев Б.У., Ташенова А.

По мнению А.И. Жангарина первым разработчиком напорного гидроциклона является А.К. Востоков. Аппарат изобретенный им, имеет в верхней части цилиндра вращающееся колесо и поэтому его нужно отнести к центриклонам. А конструкцию гидроциклона, которую используют в настоящее время, впервые применял в США М.Г. Дриссен для классификации и сгущения шламов.

Компактные установки, в которых выполняется все функции выше перечисленных гидравлических машин (гидроциклонные насосные установки) нашли широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Интенсивное развитие этого направления требует более глубокой проработки теории таких машин, усовершенствования конструкции ГЦНУ, постановки специальных экспериментов, доводки и серийного внедрения их в производство.

На основе гравитационного осаждения и их использование для очистки воды требуется много времени и большой производственной площади. Ускорение процессов механической очистки воды от наносов и уменьшение занимаемой площади очистными сооружениями привели к жизни различных сооружений и аппаратов, работающих на основе действия центробежной силы инерции.

Одним из таких способов интенсифицирующих процессы классификации и сгущения наносов является гидроциклонный способ улавливания наносов на всасывающей линии насосов (способ Абдураманова - Жангарина). гравитационный осаждение гидроциклон струя

Предпосылками к разработке новых конструкции является прикладные и опытно-конструкторские работы научной школы профессора, д.т.н. А. Абдураманова в области гидравлики, гидроциклонов и гидроциклонных насосных установок, экологии, охраны окружающей среды и рационального использования природных и водных ресурсов.

В напорных гидроциклонах фактор разделения достаточно высокий (табл. 1) и его можно изменить не только путем варьирования диаметра гидроциклона, но и скорости входящей в гидроциклон жидкости.

Таблица 1

Фактор разделения при различных режимах работы гидроциклонов

В случае, когда крупность разделения твердой фазы обеспечивается за счет подбора нужного размера гидроциклона Rц (при ?_вх = const), для производственного расхода возникает необходимость в батарейных гидроциклонах. Однако этого (Q = idem, d_* = idem) можно достичь одним гидроциклоном путем увеличения ?_вх (напора жидкости) при Дц = const.

В вакуумгидроциклонных установках изменение скорости жидкости на входе в аппарат ограничено. Во всех случаях стараются, чтобы ?_вх была максимальна из допускаемых ?_вх = ?_вс = (?_max)_доп, т.е.

Поэтому уменьшение крупности разделения наносов в вакуумгидроциклонных установках достигается за счет уменьшения диаметра циклонных камер и увеличения числа гидроциклонов до заданного расхода. Для гидротехники и мелиорации (с расходом 50 ? Q ? 100 л/с) оказались довольно практичным двухмерные гидроциклонные установки.

На рисунке 1 показаны конструкции ГЦУ, в которых две гидроциклонные камеры соединены между собой сливным (0° ? 2ц ? 180°) или песковым (0° ? 2и ? 180°) патрубками. Гидравлические процессы в каждой циклонной камере происходят как в однокамерном вакуумгидроциклоне (см.главу 6 [1]), в некоторых двухкамерных вакуумгидроциклонах имеются свои особенности.

Рис. 1. Двухкамерные вакуумгидроциклоны

1 - гидроциклон; 2 - гидроэлеватор; 3 - патрубок для подвода двухфазной жидкости; 4 - патрубок для отвода очищенной жидкости; 5 - сливной патрубок; 6 - напорный насадок гидроэлеватора; 7 - камера смешения гидроэлеватора.

В случае, когда 2ц = 0° (ГЦ-1) 0° < 2ц < 180° (ГЦ-2), в сливной трубе 4 полностью нарушается винтообразность потока из-за разного направления вращения очищенной жидкости. При 2ц = 180° (ГЦ-3 и ГЦ-4) установки очень компактны. В ГЦ-3 патрубок 4 расположен тангенциально к сливным патрубкам 5 и очищенная жидкость забирается по ходу ее вращения, а входных патрубков (отверстия) может быть два, четыре или даже восемь. Чем больше число входных патрубков, тем вращение потока будет более осесимметричным. Конструкция ГЦ-4 отличается от ГЦ-3 наклонным входом жидкости к плоскости крышки гидроциклона (рис. 4.3.а [1]), что заметно увеличивает расход очищенной жидкости. Жидкость между крышками гидроциклонов, куда втекают сливы с каждой камеры, не вращается, хотя в обоих сливных патрубках вращение жидкости совершается в одну и ту же сторону.

Важным вопросом в конструировании вакуумгидроциклонов все еще остается разработка более эффективных гидроэлеваторов. Потери воды в них, используемой в качестве рабочей струи, доходят иногда до 3% от расхода очищенной жидкости.

В целях уменьшения относительного расхода эжектирующей струи в ГЦ-5 предложено соединение песковых патрубков двух гидроциклонов под углом 2и к приемной камере гидроэлеватора. Коэффициент эжекции жидкости из циклонных камер будет еще выше, если использовать в аналогичных конструкциях вихревой гидроэлеватор (ГЦ-6).

Для улучшения компактности и уменьшения обшей длины двухкамерных гидроциклонов предложено [3] в цилиндрическую часть корпуса (рис. 2) установить расходящиеся винтовые спирали 6, образующие с ее внутренней поверхностью камеру для легкой фракции. При этом входной и выходной патрубки гидроциклона размещаются в центре цилиндрической части аппарата.

Роль крышек выполняют винтовые спирали, одновременно являюшиеся направляющими. В центрах спиралей имеются сливные патрубки 5.

Вершины конических частей гидроциклонов снабжены гидроэлеваторами 2. Двухфахная жидкость, входящая в цилиндрическую часть гидроциклона, разделяется на два потока вдоль расходящихся винтовых спиралей. В конической части происходит классификация частиц.

Рис. 2. Двухкамерный вакуумгидроциклон (ГЦ-7)

1 - гидроциклон; 2 - гидроэле-ватор; 3 - входной патрубок; 4 - отводящая труба; 5 - сливной патрубок; 6 - винтовые спирали.

гравитационный осаждение гидроциклон струя

Наносы, сконцентрированные в «устьях» конусов, отводятся гидроэлеваторами как в обычных вакуумциклонах, а очищенная жидкость из каждой камеры поступает в межспиральное пространство, образованное наружными поверхностями винтов и цилиндром. Далее она по трубопроводу 4 всасывается насосом.

В работе рассмотрены семи видов конструкции двухкамерных гидроциклонных насосных установок и некоторые особенности движения в них, применяемых в гидромашиностроении и энергетическом оборудовании насосных установок, повышающих эффективность и энергосбережение в механике и технологии.

Литература

1. А.Абдураманов. Гидравлика гидроциклонов и гидроциклонных насосных установок // Издание второе, исправленное и дополненное. Изд. Senim, Тараз 2011. с.292

2. Даулетбаев Б.У. Гидроэлеваторы с циклонными приемными камерами. Ж-л «Механика и технология» №3, 2014. ТарГУ им.М.Х.Дулати. Тараз, 2014.

3. А.С. №441970 СССР. Гидроциклон. А.А.Абдураманов, А.И.Жангарин, А.С.Осипов, Р.П.Помашев. Заявлено 26.12.1973. Опубл. 5.09.1974. Бюл. №33.

Размещено на Allbest.ru