ВАК 05.17.00 Химическая технология
ВАК 05.23.00 Строительство и архитектура
УДК 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
Представлена зависимость полного гидравлического сопротивления концентратора. Проведен анализ зависимости влияния объема аспирируемого воздуха на гидравлическое сопротивление при различных значениях концентрации запыленного воздуха, постоянной ширине камеры рабочей зоны и угле наклона лопаток концентратора.
концентратор, гидравлическое сопротивление, объем аспирируемого воздуха, концентрация запыленного воздуха
Введение. При производстве строительных материалов на современном этапе большое значение имеет эффективность оборудования, которое уже устарело и не отвечает требованиям современного производства. В связи с этим разрабатываются новые и модернизируются уже работающие системы и оборудование обеспыливания при производстве строительных материалов [1, 2, 3, 4]. Главной характеристикой такого оборудования является гидравлическое сопротивление, возникающее в процессе работы [5, 6, 7, 8, 9]. Одним из таких оборудований является концентраторы, предназначенные для улавливания грубой пыли.
С помощью модернизации конструкции и изменение режимных параметров работы концентратора возможно уменьшение гидравлического сопротивления. Полное гидравлическое сопротивление складывается из таких составляющих как потери напора на входе в концентратор, потери на преодоление трения газового потока о стенки концентратора, потери на поворот потока и потери на выходе из концентратора [10].
Основная часть. Полное гидравлическое сопротивление концентратора будет равно [10]:
|
|
(1) |
Формула (1) дает возможность определить полное гидравлическое сопротивление концентратора при различных геометрических размерах концентратора и различных углах наклона отражающих лопаток.
Вклад в гидравлическое сопротивление слагаемых формулы (1) при скорости входящего потока 25 м/с показан на рис. 1 [10].
Диаграмма (рис. 1) показывает, что наибольший вклад в гидравлическое сопротивление концентратора дает входное сопротивление и сопротивление на поворот потока. Эти сопротивления, в основном, зависят от скорости входящего потока. Потери на трение и сопротивление межфазового взаимодействия не превышают 2 %.
Детальный анализ изменения гидравлического сопротивления инерционного концентратора с регулируемыми параметрами можно сделать при рассмотрении графиков зависимости:
|
|
(2) |
На рисунке 2 представлена зависимость влияния объема V аспирируемого воздуха на гидравлическое сопротивление Δp при различных значениях концентрации β запыленного воздуха, постоянной ширине камеры рабочей зоны a = 0,36 м и угле наклона лопаток α = 40°.
Рис. 1. Диаграмма вклада (в %) в гидравлическое сопротивление различных слагаемых
На рисунке 2 видно, что все представленные зависимости имеют возрастающий характер, т.е. с увеличением объема аспирируемого воздуха, определяемого параметром V, возрастает гидравлическое сопротивление Δp.
Рис. 2. Зависимость гидравлического сопротивления Δp от объема V аспирируемого воздуха
при различных значениях концентрации β запыленного воздуха, постоянной ширине камеры рабочей
зоны a = 0,36 м и угле наклона лопаток α = 40°
Например, при минимальном значении объема V аспирируемого воздуха V = 200 м3/ч (см. рисунок 2, линия β = 0,2 г/м3) параметр Δp составляет 89 Па. Дальнейшее увеличение объема V аспирируемого воздуха до значений V = 300 м3/ч и V = 400 м3/ч приводит к увеличению значений гидравлического сопротивления Δp и составляет, соответственно, 183,5 и 324 Па. При дальнейшем увеличении объема V аспирируемого воздуха до V = 500 м3/ч гидравлическое сопротивление Δp возрастает и составляет 510,5 Па. При максимальном объеме V аспирируемого воздуха V = 600 м3/ч, гидравлическое сопротивление Δp составит 743 Па. Значение гидравлического сопротивления Δp от минимального значения до максимального значения объема V аспирируемого воздуха увеличится на 654 Па.
Дальнейшее увеличение концентрации β запыленного воздуха увеличивает параметр Δp, о чем говорят кривые, характеризующие эффективность пылеулавливания. Например, при минимальном значении объема V аспирируемого воздуха V = 200 м3/ч (см. рисунок 2, линия β = 0,25 г/м3) параметр Δp составляет 87,6 Па. Дальнейшее увеличение объема V аспирируемого воздуха до значений V = 300 м3/ч и V = 400 м3/ч приводит к увеличению значений гидравлического сопротивления Δp и составляет, соответственно, 196,4 и 351,2 Па. При дальнейшем увеличении объема V аспирируемого воздуха до V = 500 м3/ч гидравлическое сопротивление Δp возрастает и составляет 552 Па. При максимальном объеме V аспирируемого воздуха V = 600 м3/ч, гидравлическое сопротивление Δp составит 798,8 Па. Значение гидравлического сопротивления Δp от минимального значения до максимального значения объема V аспирируемого воздуха увеличится на 711,2 Па.
Анализируя зависимость при концентрации β запыленного воздуха β = 0,3 г/м3 (рис. 2) приходим к выводу, что при минимальном значении объема V аспирируемого воздуха V = 200 м3/ч параметр Δp составляет 117 Па. Дальнейшее увеличение объема V аспирируемого воздуха до значений V = 300 м3/ч и V = 400 м3/ч приводит к увеличению значений гидравлического сопротивления Δp и составляет, соответственно, 240,1 и 409,1 Па. При дальнейшем увеличении объема V аспирируемого воздуха до V = 500 м3/ч гидравлическое сопротивление Δp возрастает и составляет 624,3 Па. При максимальном объеме V аспирируемого воздуха V = 600 м3/ч, гидравлическое сопротивление Δp составит 885,4 Па. Значение гидравлического сопротивления Δp от минимального значения до максимального значения объема V аспирируемого воздуха увеличится на 768,4 Па.
Анализируя зависимость при концентрации β запыленного воздуха β = 0,35 г/м3 (см. рисунок 2) получаем, что при минимальном значении объема V аспирируемого воздуха V = 200 м3/ч параметр Δp составляет 177,2 Па. Дальнейшее увеличение объема V аспирируемого воздуха до значений V = 300 м3/ч и V = 400 м3/ч приводит к увеличению значений гидравлического сопротивления Δp и составляет, соответственно, 314,6 и 498 Па. При дальнейшем увеличении объема V аспирируемого воздуха до V = 500 м3/ч гидравлическое сопротивление Δp возрастает и составляет 727,4 Па. При максимальном объеме V аспирируемого воздуха V = 600 м3/ч, гидравлическое сопротивление Δp составит 1002,8 Па. Значение гидравлического сопротивления Δp от минимального значения до максимального значения объема V аспирируемого воздуха увеличится на 825,6 Па.
Максимальные значения гидравлического сопротивления Δp инерционного концентратора наблюдаются при максимальной концентрации β запыленного воздуха 0,4 г/м3 (см. рисунок 2). При минимальном значении объема V аспирируемого воздуха, равного 200 м3/ч, параметр Δp составляет 268,2 Па. Дальнейшее увеличение объема V аспирируемого воздуха до значений
V = 300 м3/ч и V = 400 м3/ч приводит к увеличению значений гидравлического сопротивления Δp и составляет, соответственно, 419,9 и 617,6 Па. При дальнейшем увеличении объема V аспирируемого воздуха до V = 500 м3/ч гидравлическое сопротивление Δp возрастает и составляет 861,3 Па. При максимальном объеме V аспирируемого воздуха V = 600 м3/ч, гидравлическое сопротивление Δp составит 1151 Па. Значение гидравлического сопротивления Δp от минимального значения до максимального значения объема V аспирируемого воздуха увеличится на 882,8 Па.
Выводы. При анализе графиков, изображенных на рисунке 2, можно сделать вывод, что максимальное значение гидравлического сопротивления Δp достигается при объеме аспирируемого воздуха V = 600 м3/ч, концентрации β запыленного воздуха β = 0,4 г/м3 и составляет Δp = 1151 Па.
1. Агарков А.М. Двумерные уравнения динамики потока воздуха в концентраторе // «Интерстроймех-2015» материалы международной научно-технической конференции. Казанский государственный архитектурно-строительный университет. г. Казань, 2015. С. 7-11.
2. Орехова Т.Н., Голубятников А.А. Технология производства сухих строительных смесей // Теоретические и прикладные вопросы науки и образования: сб. научн. трудов Междунар. науч.-практ. конф., (Тамбов 31 янв. 2015 г.), Тамбов: Изд-во ООО «Консалтинговая компания Юком», 2015. Ч.5. С. 75-77.
3. Патент РФ № 2009147741/22 10.05.10. Харламов Е.В. Сепаратор/Патент России № 93785.2009. Бюл. №13.
4. Патент РФ № 2010140830/05, 10.03.11. Орехова Т.Н., Уваров В.А., Качаев А.Е. Пневмосмеситель непрерывного действия для производства сухих строительных смесей/Патент России № 102533.2010. Бюл. №7.
5. Патент РФ № 2011151913/05, 10.05.2012. Орехова Т.Н., Уваров В.А., Качаев А.Е. Пневмосмеситель многокомпонентных сухих строительных смесей/Патент России № 115682.2011. Бюл. №13.
6. Романович А.А., Харламов Е.В.. Строительные машины и механизмы: лабораторный практикум. Белгород: Изд-во БГТУ, 2008. 145 с.
7. Уваров В.А., Орехова Т.Н. Использование пневмосмесителя при производстве дорожно-строительных материалов // Инновационные материалы, технологии и оборудование для строительства современных транспортных сооружений: сб. докладов Междунар. наун.-практ. конф. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2013. Т.II. С. 277-280.
8. Харламов Е.В. Технология обогащения тонкодисперсных смесей на основе проницаемой металлокерамики // «Интерстроймех-2010» материалы международной научно-технической конференции. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. г. Белгород, 2010. С. 107-109.
9. Sharapov R.R., Agarkov A.M., Sharapov R.R.-jn.. Matrix Modeling of Technological Systems Grinding with Closed Circuit Ball Mill // World Applied Sciences Journal Т. 24. 2013. №10. С. 1399-1403.
10. Агарков А.М., Шарапов Р.Р., Бойчук И.П., Прокопенко В.С. Гидравлическое сопротивление концентратора // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2015. №6. С. 160-163.
