The effects of dust extraction on multi-cyclone and non-woven fabric panel filter performance in the air filters used in special vehicles

• Autorzy: Dziubak T.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2016.3.5

Warianty tytułu

PL

Wpływ odsysania pyłu na charakterystyki multicyklonu i włókninowej przegrody filtracyjnej filtru powietrza pojazdu specjalnego

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Common impurities found in the inlet air to the internal combustion engine of motor vehicles are characterized. Dust concentrations in the air were analysed for different operating conditions of a motor vehicle. It is shown that the most common and the most harmful air impurity for the technical machinery is a mineral dust from roads. The benefits of using the inertial filter (multicyclone) as a first stage of air filtration, including extended engine life are presented. The methods of dust extraction from a dust collector of the air filter multi-cyclone are shown. The necessity of regular ejection dust extraction from the multi-cyclone dust collector is shown. A dust extraction rate m0 is defined and its effects on the cyclone separation efficiency and flow resistance are shown. The test method and the test conditions for a two-stage filter in multi-cyclone - non-woven fabric filter element configuration are developed. The characteristics of the separation efficiency and flow resistance of the cyclone and the non-woven fabric filter were determined as a function of dust mass supplied with the inlet air to the two-stage filter for three different extraction rates and without dust extraction from the multi-cyclone dust collector. The separation efficiency and flow resistance were determined for a multi-cyclone and a non-woven fabric filter without dust extraction from the multi-cyclone dust collector and with or without periodical maintenance. The benefits of periodical cleaning of the dust collector were shown.

PL

Scharakteryzowano zanieczyszczenia powietrza wlotowego silnika spalinowego pojazdu mechanicznego. Przeanalizowano wartości stężenia pyłu w powietrzu dla różnych warunków eksploatacji pojazdów. Przedstawiono korzyści w postaci wydłużenia czasu eksploatacji silnika wynikające ze stosowania filtru bezwładnościowego (multicyklonu), jako pierwszego stopnia filtracji powietrza. Pokazano metody usuwania pyłu z osadnika multicyklonu filtru powietrza. Wykazano konieczność bieżącego, poprzez ejekcyjne odsysanie, usuwania pyłu z osadnika multicyklonu. Zdefiniowano stopnień odsysania pyłu m0 oraz wykazano jego wpływ na skuteczność filtracji i opory przepływu cyklonów. Opracowano metodykę i warunki badań filtru dwustopniowego pracującego w układzie: multicyklon-włókninowy wkład filtracyjny. Wyznaczono charakterystyki skuteczności filtracji i oporów przepływu multicyklonu oraz włókniny filtracyjnej w zależności od masy pyłu dostarczonej wraz z powietrzem wlotowym do filtru dwustopniowego dla trzech wartości stopnia odsysania m0 = 5%, m0 = 10%, m0 = 20% oraz bez odsysania pyłu z osadnika multicyklonu. Wyznaczono charakterystyki skuteczności filtracji i oporów przepływu multicyklonu oraz włókniny filtracyjnej bez odsysania pyłu z osadnika multicyklonu i z okresowym obsługiwaniem oraz bez obsługiwania. Wykazano konieczność okresowego czyszczenia osadnika pyłu.

Słowa kluczowe

EN

engines; performance; air cleanness; non-woven fabric filter; separation efficiency; separation performance; surface wear; filter life

PL

silniki; eksploatacja; czystość powietrza; włóknina filtracyjna; skuteczność i dokładność filtracji; zużycie powierzchni; trwałość filtru

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 18, no. 3
• Strony: 348--357
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dziubak T.

• Military University of Technology Faculty of Mechanical Engineering ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. Azadi M, Azadi M. An analytical study of the effect of inlet velocity on the cyclone performance using mathematical models. Powder Technology 2012; 217: 121-127, http://dx.doi.org/10.1016/j.powtec.2011.10.017.
• 2. Baczewski K, Hebda M. Filtracja płynów eksploatacyjnych. Radom: MCNEMT, 1991/92.
• 3. Cernecky J, Plandorova K. The effect of the introduction of an exit tube on the separation efficiency in a cyclone. Brazilian Journal of Chemical Engineering 2013; 30 (3): 627-641, http://dx.doi.org/10.1590/S0104-66322013000300020.
• 4. Cenrtisep Air Cleaner.: Materiały informacyjne firmy PALL Corporation, USA 2004.
• 5. Chłopek Z. Testing of hazards to the environment caused by particulate matter during use of vehicles. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2012; 2: 160-170.
• 6. Chłopek Z, Jakubowski A. A study of the particulate matter emission from the braking systems of motor vehicles. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2009; 4: 45-52.
• 7. Chu K W, Wang B, Xu D L, Chen Y X, Yu A B. CFD–DEM simulation of the gas–solid flow in a cyclone separator. Chemical Engineering Science 2011; 66: 834-847, http://dx.doi.org/10.1016/j.ces.2010.11.026.
• 8. Chuah L A, Gimbun J, Choong T S Y, Fakhru'l-Razi A. A CFD analysis on the effect of vortex finder and cylindrical length on cyclone hydrodynamics and centrifugal forces. Journal - The Institution of Engineers, Malaysia 2009; 71 (2): 51-58.
• 9. Durst M, Klein G, Moser N. Filtration in Fahrzeugen. Materiały informacyjne firmy Mann+Hummel GMBH. Ludwigsburg, Niemcy 2005.
• 10. Dziubak T. The assessment of the possibilities of improvement of the extraction evenness, in multicyclone dedusters fitted in special vehicles. Combustion Engines 2012; 4 (151): 34-42.
• 11. Dziubak T.: A study on the improvement of uniformity of dust extraction from multicyclone dust collectors. Combustion Engines 2011; 4(147): 69-78.
• 12. Dziubak T.: The research of air filtration process on paper partition in the Cyclone-porous partition" system. Journal of KONES Powertrain and Transport 2007; 2(14): 115-124.
• 13. Dziubak T., Szwedkowicz S.: Operating properties of non-woven fabric panel filters for internal combustion engine inlet air in single and two-stage filtration systems. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2015; 17(4): 519-527, http://dx.doi.org/10.17531/ein.2015.4.6.
• 14. Dziubak T, Szwedkowicz S. Experimental research on filtering fibers in a cyclone–porous barrier system. Combustion Engines 2014; 3(158): 45-55.
• 15. Elsayed K. Optimization of the cyclone separator geometry for minimum pressure drop using Co-Kriging. Powder Technology 2015; 269: 409-424, http://dx.doi.org/10.1016/j.powtec.2014.09.038.
• 16. Fitch J. Clean Oil Reduces Engine Fuel Consumption. Practicing Oil Analysis Magazine 2002; 11-12.
• 17. Gawali S S, Bhambere M B. Computational fluid dynamics approach for prediction of cyclone separator pressure drop. International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research 2015; 4 (1): 374-377.
• 18. R. Nanofibers in Filtration Applications in Transportation. Filtration International Conference and Exposition, Chicago – Illinois, December 3-5, 2001.
• 19. Greenfield R. R. The Use of Cyclones for Control of Solids Emission from Fluidised Bed Boilers. Filtration & Separation 1986; 22 (1): 38-39.
• 20. Jaroszczyk T. Air Filtration in Heavy-Duty Motor Vehicle Applications. Proc. Dust Symposium III Vicksburg MS, 15-17 September 1987.
• 21. Jiao J, Zheng Y, Sun G, Wang J. Study of the separation efficiency and the flow field of a dynamic cyclone. Separation and Purification Technology 2006; 49: 157-166, http://dx.doi.org/10.1016/j.seppur.2005.09.011.
• 22. Karagoz I, Avci A, Surmen A, Sendogan O. Design and performance valuation of a new cyclone separator. Journal of Aerosol Science 2013; 59: 57-64, http://dx.doi.org/10.1016/j.jaerosci.2013.01.010.
• 23. Kim H T, Zhu Y, Hinds W C, Lee KW. Experimental study of small virtual cyclones as particle concentrators. Journal of Aerosol Science 2002; 5(33): 721-733, http://dx.doi.org/10.1016/S0021-8502(01)00212-9.
• 24. Koszałka G, Suchecki A. Changes in performance and wear of small diesel engine during durability test. Combustion Engines 2015; 3(162): 34-40.
• 25. Koszałka G. Model of operational changes in the combustion chamber tightness of a diesel engine. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2014; 1: 133-139.
• 26. Ma L, Ingham D. B, Wen X. Numerical modelling of the fluid and particle penetration through small sampling cyclones. Journal of Aerosol Science 2000; 9(31): 1097-1119, http://dx.doi.org/10.1016/S0021-8502(00)00016-1.
• 27. Pui D Y H, Chen S Ch, Zuo Z. PM2.5 in China: Measurements, sources, visibility and health effects, and mitigation, Particuology 2014; 13: 1-26, http://dx.doi.org/10.1016/j.partic.2013.11.001.
• 28. Qian F, Zhang J, Zhang M. Effects of the prolonged vertical tube on the separation performance of a cyclone. Journal of Hazardous Materials 2006; 136: 822-829, http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.01.028.
• 29. Reddy G C, Kuppuraj U. Numerical study of flue gas flow in a multi cyclone separator. Int. Journal of Engineering Research and Applications 2015; 5(1): 48-53.
• 30. Rybak P. Operating loads of impulse nature acting on the special equipment of the combat vehicles. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2014; 3: 347-353.
• 31. Sage P W, Wright M A. The Use of Bleeds to Enhance Cyclone Performance. Filtration & Separation 1986; 1(23): 32-36.
• 32. Wang B, Xu D L, Chu K W, Yu A B. Numerical study of gas–solid flow in a cyclone separator. Applied Mathematical Modelling 2006; 30: 1326-1342, http://dx.doi.org/10.1016/j.apm.2006.03.011.