ВЕРОЯТНОСТЬ УЛАВЛИВАНИЯ ЧАСТИЦ В ИНТЕНСИВНЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ПОЛЯХ

1. Вероятность улавливания частиц в
интенсивных центробежных полях

2. Актуальность
На предприятиях химической, нефтегазовой,
металлургической промышленностей очень остро
стоит вопрос экологической безопасности с точки
зрения отчистки жидкостей и газов от взвешенных
частиц различных дисперсных составов (пыль, дым,
туман, суспензии, эмульсии и их комбинации). Данная
работа посвящена исследованию батарейных
циклонов и гидроциклонов, как более энергетически
эффективных и обеспечивающих высокую степень
очистки различных видов оборудования.

3. Основное положение исследования
Цели и задачи:
• Изучение гидродинамики циклонных процессов;
• Проведение численного эксперимента по вероятности улавливания
частиц в интенсивных центробежных полях циклонов и
гидроциклонов;
• Разработка перспективных технических решений для повышения
степени разделения.
Основное положение исследования заключается в вариативном
снижении гидравлических сопротивлений батарейных циклонов,
гидроциклонов и в выравнивании поля скоростей по сечению аппаратов
за счёт компенсации сил вязкого трения потоков по периферии каналов,
что поддерживает инерционность потоков и положительно влияет на
качество разделения.

4. Циклоны и гидроциклоны
Циклоны и
гидроциклоны – это
аппараты отчистки
жидкостей и газов в поле
центробежных сил,
которые создаются,
используя энергию потока
поступающей жидкости
или газа, и геометрия
аппарата.

5. Баланс сил, действующих на частицу.
G
F
Ф ц

g
R2





18
)( gd сч
ос


G
Fц.б.


- Фактор разделения
(число Фруда)
- Скорость осаждения
- Окружная скорость
- Скорость центробежного
осаждения

6. Батарейные циклоны и гидроциклоны
Увеличение частоты вращения потока
жидкостей и газов приводит к активному
росту фактора разделения, а
соответственно и степени разделения
(очистки). Это положение реализовано в
батарейных циклонах и гидроциклонах,
где вместо одного большого циклона
устанавливают большое количество
элементов циклонов. Частота вращения
в каждом из них гораздо выше, чем в
одиночном циклоне.

7. Вероятность улавливания частиц цемента
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 2 4 6 8 10 12 14
Концентрация,доли
Dэкв, мкм
Do = 5 мкм
92%
8%

8. Вероятность улавливания частиц асбеста
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 2 4 6 8 10 12
Концентрация,доли
Dэкв, мкм
66%
34%

9. Техническое решение
Данное техническое
решение проявляется в
наличии газовой
прослойки, которая
образуется за счет газа,
подаваемого в аппарат
под давлением. С
помощью нее
уменьшаются силы
вязкого трения.

10. Техническое решение
Качество очистки
возрастает за счет
повышения скорости
жидкости у стенок по
внутреннему и внешнему
радиусу цилиндрического
канала и выравниванию
фактора разделения по
сечению, за счет
компенсации сил вязкого
трения у стенок
цилиндрического канала

11. Заключение
• Рассмотрены гидродинамические особенности интенсивных
центробежных полей в аппаратах разделения жидких и газовых
неоднородных систем на примере промышленных циклонов и
гидроциклонов.
• Проанализированы дисперсные составы частиц цемента и асбеста
предприятий строительной промышленности.
• Рассчитана вероятность улавливания частиц цемента и асбеста в
батарейных циклонах.
• Разработаны перспективные технические решения для повышения
качества работы промышленных циклонов и гидроциклонов,
направленные на снижение гидравлического сопротивления,
поддержание поля скоростей по периферии цилиндрического канала и
существенное повышение степени очистки.

12. Список используемой литературы
• Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник в 3-х томах
• Биргер М.И. Справочник по пыле- и золоулавливанию 1983 г.
• П. м. 145044 РФ, МПК В04С5/107. Гидроциклон / Голованчиков А.Б.,
Меренцов Н.А., Балашов В.А., Мишта Е.А., Марышев А.Ю., Столяров С.В.;
ВолгГТУ. - 2014.
• Голованчиков, А.Б. Гидроциклон : инф. листок № 34-021-11 / Голованчиков
А.Б., Меренцов Н.А., Дулькина Н.А. ; ВолгГТУ, Волгогр. ЦНТИ. – [Волгоград],
2011. – 3 с.
• Столяров, С.В. Гидроциклон / Столяров С.В., Меренцов Н.А., Голованчиков
А.Б. // Тезисы докладов смотра-конкурса научных, конструкторских и
технологических работ студентов Волгоградского государственного
технического университета, Волгоград, май 2014 г. / редкол. : А.В. Навроцкий
(отв. ред.) [и др.] ; ВолгГТУ, СНТО. - Волгоград, 2014. - C. 84.