Исследование эффективности пылеулавливания в вихревой камере
Гистограммы распределения угольной и породной пыли по фракциям. Пылеобразующая способность горных пород Карагандинского бассейна. Фракционный состав угольной пыли, схема улавливания пыли в вихревой камере. Значение улавливания мелких витающих частиц.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.01.2020 |
| Размер файла | 906,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
|
2 |
Труды университета |
Исследование эффективности пылеулавливания в вихревой камере
А.В. Ким
Для оценки эффективной работы современных пылеулавливающих установок типа УПЦ-1 при работе высокопроизводительных проходческих комбайнов типа 4ПУ, ПК3М, серии ГПК, 4ПП-2, 4ПП-2М и КСП-32 в подготовительных выработках с различными характеристиками вмещающих горных пород необходимо знать такие параметры, как интенсивность пылевыделения и дисперсность пыли. Эти установки включают в себя вентилятор, трубопровод и пылеотделитель вихревого типа. Исследования показали, что эффективность пылеулавливания в вихревых камерах значительно повышается при применении в качестве дополнительной меры впрыскивания распыленной воды в поток аэрозоля с помощью зонтичных форсунок.
Интенсивность пылевыделения при работе проходческих комбайнов определяется, прежде всего, пылеобразующей способностью горного массива j, которая в свою очередь зависит от влажности W, плотности с, крепости угольных пластов и вмещающих пород f [1]. Для условий Карагандинского бассейна их значения табулированы (табл. 1). Кроме того, на интенсивность пылевыделения оказывает влияние мощность проходческого комбайна. Из приведенных данных видно, что интенсивность пылеобразования варьируется в достаточно широких пределах от 0,72 до 3,28 кг на одну тонну вынимаемой горной массы. Экспериментально было установлено, что чем выше величина j, тем ниже, как правило, эффективность работы пылеулавливающей установки.
Следует отметить, что в сравнении с интенсивностью пылеобразования, еще большее влияние на эффективность пылеулавливания оказывает фракционный состав пыли, который для различных материалов варьируется в достаточно широких пределах.
Таблица 1
Пылеобразующая способность горных пород Карагандинского бассейна
|
Наименование пород |
W, % |
f |
с, т/м3 |
J, кг/т |
|
|
Крупнозернистый песчаник |
1,50…2,15 |
2,8…3,8 |
2,53 |
1,94…2,20 |
|
|
Среднезернистый песчаник |
2,3…5,00 |
3,0…5,7 |
2,35 |
1,56…2,52 |
|
|
Мелкозернистый песчаник |
1,5…3,60 |
2,4…5,2 |
2,52 |
0,76…1,48 |
|
|
Крупнозернистый аргиллит |
1,66…2,50 |
2,0…4,4 |
2,67 |
1,68…2,72 |
|
|
Мелкозернистый аргиллит |
1,9…3,00 |
1,9…3,0 |
2,7 |
2,8…3,68 |
|
|
Углистый аргиллит |
2,5…4,10 |
2,1…4,0 |
2,43 |
0,72…2,86 |
|
|
Углистый алевролит |
2,15…6,00 |
1,3…1,9 |
2,24 |
1,71…3,30 |
|
|
Крупнозернистый алевролит |
3,7…4,10 |
2,8…4,1 |
2,43 |
1,58…2,36 |
|
|
Мелкозернистый алевролит |
2,35…4,10 |
2,5…5,6 |
2,43 |
1,18…3,28 |
Существуют стандартные методики исследования фракционного состава пыли, который определяется по массовой доле частиц определенного размера p(д) в навеске [2]. К примеру, данные по шахтной пыли (табл. 2).
Таблица 2
Фракционный состав угольной пыли
|
д, мкм |
0,7...7,4 |
7,4...15 |
15...30 |
30...64 |
64...95 |
95...150 |
150...180 |
|
|
p(д) |
4,7 |
21 |
11,3 |
18 |
8 |
20 |
17 |
Как видно из табл. 2, в пределах 1…180 мкм плотность распределения достаточно равномерная. В большинстве случаев график плотности распределения шахтной угольной и породной пыли, в зависимости от размеров частиц, имеет вид нормальной или асимметричной кривой (рис. 1).
Рис. 1. Гистограммы распределения угольной и породной пыли по фракциям: 1 -- угольная; 2 -- мелкозернистый
алевролит; 3 -- крупнозернистый песчаник
Распределенная в воздушном потоке пыль (рис. 1) содержит в себе частицы разного размера, и эффективность улавливания этих частиц по фракциям неодинаковая. Уголь имеет малую прочность и в процессе разрушения массива рабочим органом комбайна представлен, как правило, более мелкими фракциями, от 20 до 80 мкм. Более прочный алевролит образует в процессе разрушения более крупные фракции (60… 120 мкм). Еще более крепкий песчаник представлен уже фракциями от 100 до 160 мкм. Необходимо отметить, что фракционный состав пыли, образующийся при работе комбайна, может меняться в зависимости от мощности и скорости вращения рабочего органа, природной влажности пород и ряда других факторов.
Теперь рассмотрим схему улавливания пыли в вихревой камере (рис. 2). Пылевая частица вместе с потоком воздуха попадет в камеру через боковой патрубок, имеющий площадь сечения S0. Частица пыли движется по касательной к окружности и входит в камеру в координатной точке А. Далее за счет действия центробежной силы частица получает радиальное перемещение и соприкасается со стенкой в точке В, улавливаясь таким образом. Различают, как уже отмечалось выше, сухое и мокрое пылеулавливание.
Входной патрубок имеет прямоугольное сечение и размеры S0=?RЧ?L, где ?R -- размер в радиальном направлении; ?L -- размер патрубка в продольном, осевом направлении. При заданной величине длины зоны вращения воздушного потока L (зоны улавливания пыли) частицы пыли, перемещаясь в осевом направлении, совершат не менее n оборотов, прежде чем коснутся стенки камеры и будут уловлены. Величину n нашли аналитическим путем и её можно рассчитать по формуле
(1)
где R -- внутренний радиус камеры, м;
R0 ? R - ?R -- радиус застойной зоны, м.
Рис. 2. Схема улавливания пыли в вихревой камере
Формула (1) получена при допущении, что в продольное перемещение вовлекается не весь объем потока аэрозоля, а преимущественно её периферийная по площади поперечного сечения часть. За пределами области интенсивного вращения потока можно принять, что величина R0 ? 0.
С другой стороны, проведенные теоретические исследования показали, что для улавливания мелких витающих частиц необходимо учитывать действие на траекторию движения частицы, находящейся в потоке, вращающемся с постоянной скоростью, центробежных и вязких сил. Таким образом, угольная породная пыль фракция
(2)
Формула (2) позволяет рассчитать число оборотов, необходимое стоксовской частице, имеющей размер до 10 мкм, для её касания со стенкой камеры. Если преобразовать уравнение (2), можно получить уравнение, позволяющее найти величину дmin -- минимальный размер частицы, попадающей в камеру длиной L через точку А c координатой у. Учитывая, что массовая доля стоксовских частиц в общей массе пыли невелика (рис. 1) и обычно не превышает 1…2 %, рассмотрим процесс улавливания более крупных частиц. Для этих частиц траектория движения не будет зависеть от величины скорости потока и вязких свойств среды, а только от координаты точки А и размера частицы д. Число оборотов до момента касания частицы со стенкой n получим аналогично формуле (2).
(3)
Если формулу (1) приравнять к (2) и решить её относительно д, получим формулу для определения минимального размера частицы дmin, улавливаемой в камере:
(4)
В зависимости от координаты точки входа частиц пыли у и длины камеры величина дmin будет варьироваться в широких пределах. Расчеты проводились при следующих условиях: R=0,3 м; R0=0,2 м; S0=0,02 м2; kл=1 (табл. 3).
Таблица 3
Результаты расчета значений величин дmin, мкм
|
L, м |
Координата у, м |
|||||
|
0,20 |
0,22 |
0,24 |
0,26 |
0,28 |
||
|
0,5 |
121,1 |
80,7 |
47,2 |
21,7 |
5,63 |
|
|
1,0 |
30,31 |
20,2 |
11,8 |
5,44 |
1,41 |
|
|
2,0 |
7,58 |
5,05 |
2,95 |
1,36 |
0,35 |
Если установлены пределы изменения величины д[0, дmax], то эффективность улавливания пыли kу, попадающей в камеру по линии, проходящей через координатную точку уА, можно найти, интегрируя функцию p(д) в области [дmin, дmax].
(5)
Получаемый в этом случае график функции kу(у) будет характеризовать не общую эффективность улавливания пыли Кэ, а только частиц, попадающих в камеру через точку c координатой, находящейся в области у[R0, R].
Например, для данных по угольной пыли (табл. 2) получим: kу=0,27 при у=0,20 м; kу=0,41 при у=0,22 м; kу=0,55 при у=0,24 м; kу=0,69 при у=0,26 м; kу=0,95 при у=0,28 м. Эти данные получены при L=0,5 м. При длине зоны улавливания пыли L=1,0 м: kу=0,63 при у=0,20 м; kу=0,71 при у=0,22 м; kу=0,85 при у=0,24 м; kу=1,00 при у=0,26 м; kу=1,00 при у=0,28 м.
Для того чтобы найти величину Кэ, необходимо решить интегральное уравнение
(6)
Интегрируя приведенные выше данные, при L=0,5 м получим величину Кэ=0,574 (57,4 %). Соответственно при L=1,0 м, Кэ=0,837, при L=2,0 м, Кэ=0,989.
Анализ данных по дисперсности пыли (рис. 1) показал, что расчетная эффективность улавливания алевролитовой и песчаниковой пыли, представленных более крупными, в сравнении с углем, фракциями частиц, значительно более высокая, Кэ=0,96…0,99. Численный эксперимент показал, что полученные уравнения (5) и (6) позволяют с высокой достоверностью определять эффективность работы пылеулавливающей установки вихревого типа. Экспериментальная проверка полученных результатов проводилась на установке УПЦ-1, в составе которой был применен центробежный вентилятор типа ВРЭ-6-2 с пылеотделителем типа НТ/16-10Д. Проверка показала, что при длине камеры 3 м длина зоны пылеулавливания обычно не превышает 1…2 м, а эффективность в среднем составляет 86 %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Справочник по борьбе с пылью в горно-добывающей промышленности / Под ред. А.С. Кузьмича. М.: Недра, 1982.
2. Богатых С.А. Циклонно-пенные аппараты. Л.: Машиностроение, 1978.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Основные физико-химические свойства пыли. Оценка пылеулавливания батарейного циклона БЦ 250Р 64 64 после модернизации. Анализ метода обеспыливания газов для обеспечения эффективного улавливания с использованием физико-химических свойств коксовой пыли.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 09.11.2014Методы и технологические схемы очистки пылевоздушных выбросов от каменно-угольной пыли с применением пылеосадительных камер, инерционных и центробежных пылеуловителей, фильтровальных перегородок. Расчет материального баланса калорифера, циклона, фильтра.
курсовая работа [191,1 K], добавлен 01.06.2014Технология механической, влажной и пневматической уборки пыли. Аллергенные свойства пыли. История появления и тенденции развития пылесосов. Принцип работы пылесосов. Центральная система пылеудаления, пневмовыхлоп, внутренние воздуховоды, пневморозетка.
реферат [28,7 K], добавлен 10.02.2010Образование пыли при производстве цемента, экономическая необходимость ее регенерации. Получение цемента из обжиговой пыли и остатков товарного бетона. Экологический мониторинг атмосферного воздуха в зонах загрязнения отходами цементного производства.
курсовая работа [270,8 K], добавлен 11.10.2010Изучение основных направлений использования зольной пыли, которая является наиболее важным из продуктов сгорания угля и используется в качестве добавки к цементу, заменяя некоторую его часть для производства бетона. Получение пуццолана из зольной пыли.
контрольная работа [193,7 K], добавлен 11.10.2010Выбор, разработка технологической схемы процесса улавливания этилового спирта. Описание технологической схемы улавливания. Технологический расчет вертикального кольцевого адсорбера. Схема общего вида, устройство и принцип действия адсорбционной установки.
курсовая работа [131,9 K], добавлен 15.11.2009Технологическое описание процесса выделения германия из колошниковой пыли цинковых плавильных печей при изучении особенностей доменного процесса, состава выбросов и системы отчистки доменного газа. Влияние доменной шихты на качество колошниковой пыли.
реферат [327,3 K], добавлен 11.10.2010Расчет проекта улавливания бензольных углеводородов из газа производительностью 80000 м3 по газу с учетом анализа различных способов. Характеристика и расчет оборудования при увеличении нагрузки на коксовый газ и пути повышения эффективности улавливания.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 01.12.2010Определение расхода воздуха для проветривания действующих и поддерживаемых выработок шахты, распределение его по выработкам. Расчет производительности вентилятора главного проветривания, мероприятия по недопущению взрыва метана и угольной пыли в шахте.
курсовая работа [24,9 K], добавлен 20.11.2010Организованный ввод угольной пыли и воздуха в топку. Аэродинамический способ ввода. Сведения о пылеулавливающих горелках. Вихревая стабилизирующая горелка. Способ расширения возможностей управления работой вихревых горелок со стандартными завихрителями.
дипломная работа [29,7 K], добавлен 04.10.2008Производственные сферы, в которых применяются сплавы свинца. Извлечение оксида свинца из колошниковой пыли. Процесс рафинирования цинка для обработки остатков. Комплексная переработка содержащих свинец техногенных отходов медеплавильных предприятий Урала.
курсовая работа [95,0 K], добавлен 11.10.2010Технологические этапы процесса извлечения кадмия из колошниковой пыли: рафинирование цинка, плавка цинковых и легкоплавких цинков и извлечение кадмия из установок для рафинирования цинка. Метод вакуумный дистилляции получения кадмия высокой частоты.
реферат [102,0 K], добавлен 11.10.2010Биохимия и минералогия алюминия. Виды алюминиевых руд, их генезы и состав. Производство криолита из угольной пены. Химический состав угольной пены. Назначение смешанного вторичного криолита. Основные направления, повышения эффективности производства.
контрольная работа [212,6 K], добавлен 22.01.2009Анализ схем очистки пылей, образующихся на свинцовом производстве. Токсичность свинцовой пыли. Характеристика эксплуатационных показателей пылеулавливающего оборудования. Расчет размеров аппаратов, используемых для очистки выбросов от свинцовой пыли.
курсовая работа [251,4 K], добавлен 19.04.2011Характеристика методов очистки воздуха. "Сухие" механические пылеуловители. Аппараты "мокрого" пылеулавливания. Созревание и послеуборочное дозревание зерна. Сушка зерна в зерносушилке. Процесс помола зерна. Техническая характеристика Циклона ЦН-15У.
курсовая работа [35,0 K], добавлен 28.09.2009Расчет пылеулавливающей установки двухступенчатой очистки. Дробление воды турбулентным газовым потоком, захват частиц пыли каплями воды с последующей их коагуляцией и осаждением в каплеуловителе (прямоточный циклон ЦН-241) инерционного действия.
контрольная работа [53,7 K], добавлен 11.11.2013Виды углефторсодержащих отходов и пути их образования. Их подготовка к переработке. Гранулометрический состав и зольность хвостов флотации. Стадии процесса их брикетирования. Расчет оборудования для производства флотационного криолита из угольной пены.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 23.07.2016Принцип действия, устройство, схема вихревого насоса, его характеристики. Рабочее колесо вихревого насоса. Движение жидкости в проточных каналах. Способность к сухому всасыванию. Напор и характеристики вихревых насосов. Гидравлическая радиальная сила.
презентация [168,5 K], добавлен 14.10.2013Организация машинного производства. Методы очистки технологических и вентиляционных выбросов от взвешенных частиц пыли или тумана. Расчет аппаратов очистки газов. Аэродинамический расчет газового тракта. Подбор дымососа и рассеивание холодного выброса.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.09.2012Пересыпка пылящих материалов, склады вскрышных пород. Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу при взрывных работах. Описание метода пылеподавления при взрывных работах. Особенности буровых и взрывных работ. Вычисление удельной сдуваемости пыли.
контрольная работа [468,1 K], добавлен 05.06.2019
