Identyfikatory
Warianty tytułu
Odpylacz wirnikowy
Języki publikacji
Abstrakty
The paper presents a new design which can serve as a highly effective dust separator installed within different neibourhoods. To rationalise this design its theory has been developed. It includes the mathematical model of the motion of two phase media taking place in ducted channels rotating with a high angular velocity and conducting the medium such as dusty air. Presented analysis offers also some simplified model which may serve as a basis for the initial design of such devices. In the concluding part of the paper the experimental stand to test the dust separator is also presented. The results obtained in these two independent ways support each other and show satisfying accordance between them.
W pracy omówiono urządzenie wykorzystujące właściwości przepływu dwufazowego w kanałach wirujących do oddzielenia pyłu od gazu określane jako odpylacz wirnikowy. Zasadniczą cechą przepływu dwufazowego jest współistnienie dwóch faz rozdzielonych powierzchniami o zmieniającym się kształcie. Szczególną uwagę zwrócono na przepływy dwufazowe w postaci ośrodka gazowego i silnie rozdrobnionego ciała stałego. Ze względu na rozdrobnienie fazy stałej oraz jej stężenie założono, że ruch cząstek jest nie zakłócony wzajemnymi zderzeniami cząstek, a ich prędkość jest równa lokalnej prędkości ośrodka gazowego, w którym się w danej chwili znajdują. Problematyka pracy dotyczy zagadnień związanych z ruchem cząstek w ośrodku gazowym w kanałach wirujących z przepływem wzdłużnym, poddanych dużemu przeciążeniu. Temat wywodzi się z obserwacji i analizy pracy urządzeń odpylających, a szczególnie komór osadczych i cyklonów. W komorach osadczych, w których wykorzystuje się siły grawitacji, prędkość opadania (unoszenia) cząstek o najmniejszych wymiarach jest zbyt mała, co powoduje, że długość komory musiałaby być bardzo duża. W tabeli nr 2 podano wartości prędkości unoszenia dla cząstek o średnicy 1-10 [um] o kształcie kulistym oraz niekulistym (określonym przez współczynnik kształtu) pod działaniem przyspieszenia ziemskiego. Podobnie w cyklonach skuteczność rozdzielenia faz zmniejsza się w miarę zmniejszania wymiarów cząstek. W obydwu przypadkach podstawową przyczyną niskiej skuteczności rozdzielania faz jest mała prędkość unoszenia tych cząstek. Podjęto poszukiwania nad takim ruchem przepływu dwufazowego, w którym wywoła się dużo większe prędkości unoszenia tych cząstek (np. wskutek przeciążenia) przy jednoczesnym zachowaniu właściwości ruchu uzyskiwanego w komorze osadczej. Urządzenie posiadające takie cechy to odpylacz wirnikowy. Przeciążenie uzyskuje się w wirujących kanałach, wartość przeciążenia zależy od prędkości obrotowej wirnika oraz odległości kanałów od osi obrotu (promienia). Przepływ wzdłużny w kanałach wirujących jest zachowaniem idei komory osadczej z silnie przeciążonymi cząstkami. Główną cechą przepływu dwufazowego w kanałach wirujących jest zwiększenie prędkości unoszenia cząstek pyłu wskutek ich przeciążenia. W tabeli nr 3 podano wartości prędkości unoszenia dla cząstek (o tych samych wymiarach i kształcie jak w tabeli nr 2) poddanych przeciążeniu 4077, tj. przyspieszeniu 4077 razy większemu od przyspieszenia ziemskiego. Przedstawiono równania ruchu cząstek w kanałach wirujących oraz uproszczoną ich postać dotyczącą cząstek o dużym rozdrobnieniu (średnice cząstek d < 10 [um]. Dla ww. cząstek pyłu obliczono ich tory ruchu w kanale wirującym, zilustrowano graficznie z uwzględnieniem rozkładu prędkości w kanale. Możliwość określenia torów cząstek pyłu jest podstawą określenia skuteczności rozdzielania faz. Na skuteczność rozdzielenia faz ma wpływ oprócz przeciążenia również kształt poprzecznego przekroju kanału, jego długość, prędkość średnia przepływu w kanale oraz średnica cząstek, ich gęstość i kształt. Dla zadanych warunków przepływowych oraz geometrii kanału i składu frakcyjnego cząstek przedstawiono sposób przybliżonego określenia skuteczności odpylania. W części eksperymentalnej omówiono stanowisko badawcze oraz budowę odpylacza wirnikowego. Zasada działania odpylacza polega na wywołaniu wymuszonego przepływu przez wirnik odpylacza, na którym wskutek ruchu obrotowego siła odśrodkowa przemieszcza cząstki na zewnątrz wirnika. Wirnik w części wlotowej jest tak ukształtowany, że do wzdłużnych kanałów dostają się tylko cząstki o małych wymiarach, gdzie pod wpływem przeciążenia uzyskują znaczną prędkość promieniową powodującą zakrzywienie toru lotu ku zewnętrznej powierzchni wirnika. Wytrącane na zewnątrz wirnika cząstki opadają do dolnej części obudowy. Weryfikacja eksperymentalna potwierdziła poprawność koncepcji. Różnice wartości skuteczności uzyskanej na drodze obliczeniowej i eksperymentalnej są nieduże. Badania eksperymentalne przeprowadzono na pyle kwarcowym.
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
365--385
Opis fizyczny
Twórcy
autor
- Politechnika Rzeszowska Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa ul. W. Pola 2 32-209 Rzeszów
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BPL9-0001-0020
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.