ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механизм движения пыли в криволинейном газовом потоке из "Пылеконцентраторы в топочной технике " Физический процесс, имеющий место в пылеконцен-траторах, включает движение пыли в газовом потоке до соприкосновения ее с внутренней поверхностью аппарата, взаимодействие пыли с этой поверхностью, движение пыли после ее рикошетирования от данной поверхности. В настоящем параграфе будет рассмотрен первый и наиболее существенный из этих процессов — движение пыли в потоке. [c.40] Устройства, в которых происходит движение твердых частиц в криволинейном газовом потоке, занимают большое место в различных отраслях техники. [c.40] Относительно небольшое количество известных комплексных работ [Л. 37—40], сочетающих эксперимент с математическим исследованием, также проводилось для конкретных устройств (например, циклонные топки, пылеразделители и т. д.) на моделях небольшого размера, что снижало точность эксперимента, сужало диапазон изменений параметров, входящих в дифференциальные уравнения, описывающие процесс, и вынуждало вводить дополнительные упрощения в изучаемое явление. Например, не учитывались радиальные составляющие скорости потока, не определялся гидравлический диаметр частиц неправильной формы, замерялись не траектории частиц, а их проекции и т. д. В некоторых работах вводилось влияние дополнительных факторов, например горящих частиц, температура которых отличалась от температуры несущего потока, а масса изменялась в процессе движения, что еще более затрудняло и без того сложную увязку эксперимента с расчетом. [c.41] В результате указанные работы также не могут с достаточным основанием ответить на вопрос об условиях и пределах возможности использования математических методов для моделирования реальных запыленных потоков. [c.41] В этой связи возникла необходимость в разработке и исследовании модели, не являющейся каким-либо конкретным устройством и в то же время воспроизводящей явление, наиболее характерное для всего класса аппаратов, где происходит относительное движение твердых частиц в криволинейном турбулентном потоке за счет инерционных и преимущественно центробежных сил. [c.41] В уравнениях (2-1)— (2-12) приняты следующие обозначения о и Vi—VI, V2, V3, а также w и wi=w, wa, гдз — усредненные векторы и проекции скоростей твердой частицы и газа vij, Wij — пульсационные скорости твердой частицы и газа т и то — масса частицы и объема газа, занятого ею v и pi — кинематическая вязкость и плотность газа / и р2 — меделево сечение и плотность твердой частицы и с — коэффициенты присоединенной массы и сопротивления среды jio — усредненная концентрация частиц g и G — ускорение и вектор силы тяжести L и I—длина линии тока среды и траектории частицы и — относительная скорость частицы Р — давление t — время Xi — сумма проекций внешних сил на координату Хг, Qi — проекция силы взаимодействия между частицей и газом. [c.43] Поскольку точное решение в общем виде дифференциальных уравнений движения твердой частицы и особенно газодисперсной среды в турбулентном потоке в настоящее время невозможно даже численными методами, при расчетном исследовании были приняты допущения о шарообразности частицы, а также отсутствии влияния на процесс движения частиц турбулентных пульсаций потока, нестационарности относительного движения частицы и силы противодавления.. [c.43] Следует подчеркнуть, что безразмерные параметры St, Fr и R с физической точки зрения являются критериями подобия. [c.46] Зависимость величины Е от критерия Фруда (г) 1- =427 мкм V o= 2 T=i27 мкм l g=l 3 и 3=1б,П мкм V, o=0 и 1. [c.47] Результаты расчетов показаны на рис. 2-1—2-3 в виде линий. Здесь же точками обозначены результаты экспериментальных исследований. [c.48] Тонкая струйк а пыли с помощью специальных питателей вводилась во входной участок модели. Количество пыли, осевшей на отдельных цилиндриках стержня, определялось для пыли катионитов и сульфоугля —фотометрическим методом, для двухромовокислого калия— методом иодометрии, для восстановительного железа — комплексометрическим методом. [c.48] В опытах исключались дробление и комкование частиц в питателе, отрыв осевшей пыли от вязкой пленки. [c.49] Влияние начальной скорости частицы. Для частиц двухромовокислого калия размером от 16,5 до 427 мкм при Wq—5 и 19 м/с в канале г=0,5 м выявлено [Л, 48], что изменение от О до 2 оказывает влияние на траекторию движения частиц. Однако степень этого влияния в свою очередь зависит от величин S и auo. [c.50] Влияние плотности частиц. Исследования [Л. 47] проводились на пыли катионитов и сульфоугля (рг= =1115 кг/м ), двухромовокислого калия (р2=2660 кг/м ), а также восстановительного железа (р2=7800 кг/м ). [c.52] Сравнение результатов расчета и эксперимента (рис 2-1—2-3) показывает, что максимальная степень расхождения между экспериментом и расчетом в среднем составляла 1,8%. Для всех кривых, за исключением кривых 4 на рис. 2-2, в расчете было принято, что скорость потока в пограничном слое изменяется по параболическому закону. Однако непосредственных замеров скоростей в этой области не проводилось. Чтобы выяснить, насколько точно расчет совпадает с экспериментом, расчетный путь пылинки был ограничен радиусом 0,9 г, где скорость была определена экспериментально. [c.52] Таким образом, несмотря на ряд допущений, получено достаточно хорошее подтверждение расчета экспериментальными данными. Тем не менее следует проанализировать влияние принятых допущений в расчетных исследованиях. [c.52] Шарообразность частиц Отличие формы частиц, имевшей место в эксперименте, от шарообразной ведет к отклонению ее коэффициента лобового сопротивления от значений таковых для шара, принимаемого в расчетах, в сторону увеличения. Однако опыты с частицами различной формы показали, что траектории движения как сферических пылинок, так и нылинок, форма которых сильно отличается от шара, практически совпадают между собой, если определяющим размером служит гидравлический (седиментационный) диаметр частиц. Таким образом, указанное допущение (в принципе уменьшающее длину расчетной траектории по сравнению с экспериментальной) не приводит к существенному искажению реального процесса. [c.53] Влияние турбулентных пульсаций. В ряде работ, например [Л. 52—54], показано, что турбулентные пульсации могут оказывать заметное влияние на движущуюся в потоке пылинку. Однако эти исследования, проведенные для самых простых случаев и ограниченного диапазона изменений определяющих факторов, не позволяют пока ввести пульсационные характеристики потока в уравнение криволинейного движения. В [Л. 61] отмечено ухудшенное улавливание пыли в прямоточном циклоне по сравнению с расчетом, что объясняется влиянием турбулентных пульсаций на траекторию движения пыли. Однако неучет в этой работе взаимодействия частиц с поверхностью циклона, полей концентраций твердой взвеси на входе в циклон и т. д. вынуждает подходить к сделанному выводу с определенной осторожностью. [c.53] Проведенный нами эксперимент показал, что при выходе из питателя струйка пыли не остается по мере своего движения постоянной, а непрерывно расширяется (см. рис. 2-А,а, кривые 2), причем тем сильнее, чем мельче пыль. В то же время максимум кривой распределения пыли по высоте канала (кривая 1) совпадает с соответствующей точкой траектории, полученной расчетом, в котором пульсации не учитывались. Это дает основание полагать, что на основное количество пыли, выходящей из точечного источника, пульсации потока оказывают малое влияние или во всяком случае, если их учитывать [Л. 61], удлиняют реальную траекторию твердой частицы по сравнению с расчетной. [c.53] Вернуться к основной статье