Исследование эффективности работы панели равномерного всасывания

Общие указания

Панель равномерного всасывания применяется при работах, связанных с выделением газов и аэрозолей. Конструкция исследуемой панели представлена

на рисунке 5.1.

Рис. 5.1 Схема установки для исследования панели равномерного всасывания

Задачи исследования:

1. Определение скорости движения потока в различных точках, расположенных в пространстве между лопатками панели.

2. Определение осреднённой скорости потока по площади живого сечения.

3. Определение расхода воздуха.

4. Построение эпюр скоростей всасывания.

Измерение скорости производится с помощью анемометров. Точки замеров располагаются в просветах панели, определяются их координаты. Зная скорость v_i в i-й точке, определяют среднюю скорость по сечению панели:

(5.1)

Затем можно вычислить коэффициенты, показывающие отклонения скорости в точках измерений относительно осреднённой скорости, по формуле:

(5.2)

Зная величины скоростей всасывания панели в точках, а также координаты этих точек, строят эпюры скоростей. На оси ординат откладывают точки замера по высоте панели, а на оси абсцисс – величину скорости всасывания.

Расход воздуха, проходящего через панель, м³/с, определяют по формуле:

L = v_ср×F; (5.3)

где: F – площадь живого сечения панели, м².

По значениям k_vi определяется эффективность работы панели с точки зрения равномерности всасывания. Значения k_vi не должны превышать 10%.

Порядок выполнения работы

1. Измеряют скорости движения потока в заданных точках v_i.

2. Вычисляют среднюю скорость на заданной высоте.

3. Рассчитывают осреднённую скорость по площади панели v_ср.

4. Определяют значения коэффициентов неравномерности k_vi.

5. Находят расход воздуха через панель L.

6. Строят эпюру скоростей.

Все измерения заносятся в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 – Результаты измерений и расчетов параметров панели равномерного всасывания

Точка замера	Мгновенная скорость, м/с				Осреднённая скорость v_ср, м/с	Коэффициент не-равномерности k_v	Координаты точек, м				Расход воздуха L, м³/с
	v₁	v₂	v₃	v_i			x			y
	v₁	v₂	v₃	v_i			1	2	3	y
1
2
3
4
5

Лабораторная работа 6

Определение запыленности воздуха

Цель работы: определение запыленности воздуха прямым методом.

Общие указания

В технике пыле- и золоулавливания запыленность принято определять как выраженную в граммах массу частиц, содержащихся в 1 м³ газа, приведенного к нормальным условиям. Счетная концентрация, т.е. число частиц, приходящихся на единицу объёма газа, представляет интерес, главным образом, при оценке биологической вредности аэрозолей, а также при изучении отдельных тепло- и массообменных процессов, протекающих в потоках дисперсных сред.

Запыленность газа может быть определена прямым или косвенным методом. Прямой метод заключается в отборе пробы запыленного газа и взвешивании осаждённых из неё частиц с последующим отнесением их массы к единице объёма газа. Для определения запыленности газов косвенными методами используется зависимость физических свойств запыленного потока от степени поглощения световых и тепловых лучей, цвета, способности вопринимать электростатический заряд. При этом требуется произвести предварительную тарировку используемого для определения запыленности устройства по прямому методу.

При проведении испытаний пылеулавливающих установок для определения запыленности газов всегда используется прямой метод, дающий наиболее достоверные результаты. Косвенные методы могут быть использованы для эксплуатационного контроля.

Запыленность газов может изменяться как во времени (из-за колебания нагрузок и режимов технологического оборудования), так и по сечениям газоходов. Неравномерность концентрации пыли в различных точках сечения связана с расслоением пылегазового потока под действием инерционных сил, возникающих при движении газов внутри колен, несимметричных участков и других препятствий. Повышение скорости газов вызывает соответствующее увеличение расслоения пылегазового потока, причём чем крупнее и тяжелее частицы, тем в большей степени наблюдается их сегрегация на неровных участках газового тракта.

В горизонтальных газоходах большой протяжённости может наблюдаться повышенная концентрация крупной пыли в нижней части их сечений за счёт гравитационных сил.

Из-за неравномерности концентрации пыли в разных точках сечения для определения средней по сечению газохода запыленности замеры должны производиться с разбивкой сечения на равновеликие площади так же, как при определении динамических давлений.

Подсчёт средней по сечению запыленности газов производится по формуле:

(6.1)

где: c₁, c₂, …, c_n – значения запыленности газов в отдельных точках сечения газохода, г/м³;

v₁, v₂, …, v_n – скорости газа в отдельных точках сечения газохода, м/с.

Подобное определение запыленности газа весьма трудоёмко, так как требует замеров во многих точках сечения. Поэтому в тех случаях, когда можно предполагать постоянное распределение пыли по сечению газохода, средняя запыленность газа при последующих замерах может быть определена замерами в одной точке сечения газохода и умножением полученных значений запыленности в этой точке на так называемый коэффициент поля запыленности. Коэффициент поля запыленности К_п находят по следующему соотношению:

К_п = с_ср/с₀; (6.2)

где: с₀ – запыленность газов в выбранной основной точке (обычно в геометрическом центре сечения), г/м³.

Это же соотношение используют в дальнейшем при повторных замерах для нахождения средней запыленности по замеренной величине:

с_ср= К_п×с₀. (6.3)

Аппаратура для определения запыленности газов прямым методом должна состоять из пылезаборной трубки, устройства для осаждения пыли, устройства для измерения расхода отбираемых газов и средства для отсоса газов.

Заборные трубки, как правило, снабжаются электрическим (реже паровым) обогревом. При температуре обогрева выше температуры отбираемого газа за счет термофореза уменьшается осаждение пыли на её стенках, при высоком влагосодержании газов обогрев необходим для предотвращения конденсации водяных паров. Наиболее распространены заборные трубки, используемые НИИОГазом и Гинцветметом. Применение заборных трубок с водяным охлаждением позволяет использовать их при неограниченно высоких температурах запыленного газа.

Устройства для осаждения пыли. При умеренной запыленности для осаждения пыли служат различные фильтры. При большей запыленности фильтры быстро забиваются. Для того, чтобы исключить влияние случайных, кратковременных изменений запыленности, перед фильтром устанавливается небольшой циклончик, в котором происходит осаждение большей части пыли, а фильтр служит лишь для учёта массы мелких частиц, проскочивших через циклончик.

При осаждении пыли вне газохода к заборным трубкам могут быть присоединены заключённые в специальные патроны бумажные или тканевые фильтры или цилиндрические стеклянные фильтровальные патроны (алонжи) соответствующих размеров, набитые стеклянной ватой и асбестовым волокном, просушенным при 40°С.

Чаще всего для осаждения пыли используют аналитические аэрозольные фильтры типа АФА, которые предназначены для контроля и анализа загрязннности воздуха аэродисперсными примесями (мелкими, твёрдыми и жидкими частицами при температуре до 60°С). Фильтры АФА изготавливаются из фильтрующих материалов типа ФП (фильтр Петрянова). Эти фильтры имеют высокую удерживающую способность, которая даёт возможность улавливать практически все находящиеся в воздухе частицы независимо от их размеров; фильтры не смачиваются водой, стойки к химически агрессивным газам.

Фильтры АФА представляют собой плоские диски из фильтрующего материала типа ФП с рабочими поверхностями 3, 10, 18 и 20 см². В бумажном фильтре можно осадить от 1,5 до 7 г пыли.

Для фильтрации газов с температурой до 100°С применяются ворсистые шерстяные ткани, а выше 100°С (до 350°С) – ткань из стекловолокна.

Порядок выполнения работы

1. Вынимают из кассеты за выступ комплект аналитичсекого фильтра.

2. Вскрывают пакетик и разворачивают защитные кольца.

3. С помощью пинцета складывают фильтр вчетверо и кладут в центр чашечки аналитических весов, следя за тем, чтобы он не свешивался через край чашечки.

4. Взвешивают фильтр.

5. Взвешенный фильтр осторожно расправляют за спресованные края пинцетом и помещают снова в защитные кольца.

6. Укладывают комплект фильтра в пакетик и затем в кассету.

7. На месте отбора пробы вынимают комплект взвешенного фильтра из кассеты и пакетика и вставляют в патрон установки для отбора пробы, плотно закрепляя фильтр в нём.

8. Включают установку и производят отбор пробы аэрозолей в течение определённого времени. С помощью расходомера определяют количество воздуха, прошедшего через фильтр за это время L, м³.

9. После отбора пробы вынимают фильтр из патрона за выступы, сворачивают вдвое осадком внутрь и помещают в пакетик.

10. Переносят фильтр к месту взвешивании.

11. Перед взвешиванием вынимают фильтр из пакетика и выдерживают 10-15 минут в условиях первоначального взвешивания.

12. Освобождают фильтр от защитных колец, складывают вчетверо пинцетом и помещают в центр чашечки весов.

13. Взвешивают фильтр.

14. По данным опыта и результатам взвешивания фильтра вычисляют весовую концентрацию аэродисперсных примесей.

15. Результаты измерений повторяют 3 раза.

Обработка результатов

1. В результате взвешивания фильтров до и после замеров определяется величина привеса:

DG = G₂ - G₁; (6.4)

где: G₁ – масса фильтра до опыта, мг;

G₂ – масса фильтра после опыта, мг;

2. Определяют количество воздуха, просасываемого за время отбора L, м³/с.

3. Вычисляют концентрацию пыли в потоке:

c = DG/L₀; (6.5)

где: L₀ – объём воздуха, просасываемого через фильтр при нормальных условиях, м³/с;

(6.6)

где: t – температура воздуха, °С;

P_б – барометрическое давление, кПа.

Результаты опытов и расчётов сводятся в таблицу 6.1.

Таблица 6.1 – Результаты измерений и расчетов запыленности потока

Номер опыта	L, м³	t, °С	P_б, кПа	L₀, м³	G₁, мг	G₂, мг	DG, мг	c, мг/м³	P_д, Па	v, м/с	c_ср, мг/м³	K_п
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1
2
3
4

Лабораторная работа 7

Испытание пылеуловителя

Цель работы: испытание циклона с целью определения его эффективности и величины гидродинамического сопротивления, оказываемого циклоном при прохождении через него газового потока.

Общие указания

Циклоны являются простейшими центробежными пылеуловителями и применяются в вентиляционной практике, главным образом, для очистки отработанного воздуха, имеющего большое начальное пылесодержание. В циклонах наиболее совершенных конструкций можно достаточно полно улавливать частицы размером от 5 мкм и больше. Улавливание пыли в циклонах основано на использовании центробежных сил.

Циклон (рис. 7.1) сотоит из цилиндрической части корпуса 3, входного патрубка прямоугольного сечения 2, присоединённого тангенциально к цилиндрической части циклона, выхлопной трубы 1, установленной вертикально по оси цилиндра, конической части 4, пылеотводящего патрубка 5 и бункера 6.

Рис. 7.1 Схема потоков воздуха в циклоне

Запыленный газовый поток со скоростью 15-25 м/с поступает в цилиндрическую часть через входной патрубок. Входя тангенциально в цилиндрическую часть через входной патрубок, поток приобретает вращательное спиралеобразное движение вокруг выхлопной трубы, спускаясь вниз. Частицы пыли, стремясь сохранить своё первоначальное направление движения при входе, а также под действием центробежных сил, возникающих при круговом движении, перемещаются к стенкам цилиндра и конической части. Соприкасаясь со стенками циклона, частицы теряют свою скорость и, увлекаемые спиралеобразным движением потока и силой тяжести, достигают нижней части конуса. Приблизившись к конусу циклона, газовый поток поворачивает и движется вверх к выхлопной трубе, образуя внутренний вращающийся вихрь.

Частицы пыли, достигшие стенок циклона, перемещаются вместе с газами вниз, откуда через пылеотводящий патрубок выносятся из циклона.

Движение частиц пыли вниз к пылеотводящему патрубку обусловлено не только влиянием силы тяжести. В первую очередь оно вызвано тем, что газовый поток у стенок цилиндрической и конической частей корпуса циклона не только вращается, но и движется вдоль оси циклона к конической части его корпуса.

Таким образом, эффективность пылеотделенин в циклоне является прежде всего функцией центробежной силы, которая определяется из выражения:

F = (m×v²)/ R; (7.1)

где: m – масса частиц пыли, кг;

v – окружная скорость вращения частицы внутри полости циклона, м/с;

R – радиус врещения, м.

Рассматривая влияние различных факторов на степень улавливания пыли в циклоне, можно сделать следующие выводы:

1. С повышением скорости газового потока улучшается улавливание пыли в циклоне. Однако при больших скоростях рост КПД циклона замедляется, а при переходе некоторого предела, зависящего от конструкции циклона и дисперсного состава улавливаемой пыли, начинает даже снижаться. Это вызвано возникновением завихрений скоагулированных пылевых агрегатов. Обычно наиболее эффективные скорости входа газа в циклон колеблются от 20 до 25 м/с, но составляют не менее 15 м/с.

2. Крупные частицы пыли осаждаются быстрее. Увеличение плотности вещества частиц также ускоряет их улавливание.

3. При уменьшении расстояния между стенками выхлопной трубы и корпуса циклона сокращается путь, проходимый частицей, следовательно, облегчается её осаждение. Однако, если эта величина будет очень небольшая, то возможно забивание пылью входного патрубка. Это следует иметь в виду, когда пыль склонна к слипанию, прилипанию к стенкам и когда концентрация пыли в газовом потоке значительная. При увеличении диаметра циклона ухудшается его КПД. Для получении высокой эффективности улавливания пыли лучше применять циклоны малого диаметра, но это приводит или к значительному увеличению скорости газа, что не всегда допустимо, или к необходимости пропускания газа через несколько параллельно установленных циклонов.

Рекомендуется устанавливать циклоны диаметром не более 800-1000 мм.

4. Вязкость газа увеличивается при повышении температуры, и это снижает эффективность улавливания пыли в циклоне.

Порядок выполнения работы

Испытание циклона с целью выявления его эффективности и величины гидродинамического сопротивления производится на лабораторной установке, схема которой представлена на рисунке 7.2.

Рис. 7.2 Схема установки для исследования работы циклона

Установка состоит из центробежного вентилятора 1, циклона 2, дозатора 3, воздуховода 4, пылесборника 5, пневмометрических трубок 6, микроманометра 7, весов 8 и пылезаборной трубки 9.

1. Определение степени очистки воздуха в циклоне.

Степень очистки воздуха от пыли в циклоне определяется по формуле:

(7.2)

где: с_н – концентрация пыли в воздухе до циклона, мг/м³;

с_к – концентрация пыли в воздухе после циклона, мг/м³.

Начальная концентрация пыли в воздухе с_н при искусственном запылении, что имеет место в лабораторных условиях, определяется как частное от деления взятой массы G пыли на объём воздуха, проходящего через циклон за определённый промежуток времени t :

c_н =G/(L×t). (7.3)

Запыленность воздуха после циклона определяется весовым методом с помощью фильтров АФА, пылезаборной трубки, расходомера.

Методика определения степени очистки воздуха в циклоне на лабораторной установке заключается в следующем.

Пыль массой G, мг, предназначенная для запыления воздуха, засыпается в питатель работающей экспериментальной установки.

Время начала и конца введения пыли в воздуховод, где она смешивается с воздухом, отмечается секундомером.

Для вычисления количества запыленного воздуха L, прошедшего через циклон, определяется динамическое давление Р_д в воздуховоде.

Одновременно с началом запыления воздуха производят отбор проб воздуха на запыленность после циклона через отверстие с помощью пылезаборной трубки 9, фильтров АФА, расходомера, воздуходувки.

Методика определения запыленности воздуха весовым методом изложена в лабораторной работе 6.

Опыты проделывают 3 раза при различных расходах воздуха.

Определив начальную и конечную запыленность воздуха по вышеописанной методике, в каждом опыте находят степень очистки воздуха от пыли.

Расчетные данные и результаты измерений заносят в таблицу 7.1.

Таблица 7.1 – Результаты измерений и расчетов степени очистки циклона

Номер опыта	Масса пыли здя запыления G, мг	Время запыления, t, секунд	Масса фильтра до измерения G₁, мг	Масса фильтра после измерения G₂, мг	Динамическое давление в воздуховоде Р_д, Па	Скорость воздуха в воздуховоде v, м/с	Расход воздуха в воздуховоде L, м³/с	Показания расходомера	Расход воздуха через фильтр L_ф, м³	Запыленность воздуха до циклона с_н, мг/м³	Запыленность воздуха после циклона с_к, мг/м³	Степень очистки воздуха h, %
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1
2
3

2. Определение сопротивления циклона

Потери давления в циклоне при прохождении через него запыленного воздуха, могут быть вычислены по формуле:

(7.4)

где: z – коэффициент сопротивления циклона, z = 1¸3;

v_вх – средняя скорость движения воздуха во входном патрубке, м/с;

r – плотность воздуха, кг/м³.

Для определения величины коэффициента сопротивления циклона необходимо:

а) найти среднюю скорость движения воздуха во входном патрубке;

б) определить величину коэффициента сопротивления как отношение потери давления в циклоне к динамическому давлению во входном патрубке.

Методика определения величины коэффициента сопротивления циклона сводится к следующему.

С помощью пневмометрических трубок и микроманометров измеряют статическое давление Р_с₁, во входном патрубке и динамическое давление Р^в_д₁, в воздуховоде. Полученное значение Р^в_д₁ пересчитывают, относя его ко входному патрубку циклона, по формуле:

(7.5)

где: F_в – площадь поперечного сечения воздуховода в измеряемом сечении, м²;

F_вх – площадь сечения входного патрубка, м².

Далее рассчитывают полное давление Р_п₁ во входном патрубке:

Р_п₁ = Р_д₁ + Р_с₁, (7.6)

Аналогично определяется полное давление Р_п₂ в выходном патрубке циклона.

Далее находим потерю давления в циклоне:

DР_ц = Р_п₁ - Р_п₂. (7.7)

После этого вычисляют среднюю скорость во входном патрубке v_вх, м/с, и находят значение коэффициента сопротивления циклона из формулы (7.4).

Опыты по определению коэффициента сопротивления можно совместить с определением степени очистки циклона, так как пыль, содержащаяся в воздухе, практически не влияет на величину сопротивления циклона.

Данные измерений и расчетов сводят в таблицу 7.2.

Таблица 7.2 – Результаты измерений и расчетов коэффициента сопротивления циклона

t, °С	P_с₁, Па	P_с₂, Па	P ^в_д₁, Па	P ^в_д₂, Па	F_в, м²	F_вх, м²	F_вых, м²	P_д₁, Па	P_д₂, Па	P_п₁, Па	P_п₂, Па	DР_ц, Па	v_вх, м/с	r, кг/м³	z
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
1
2
3

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Отопление и вентиляция/Богословский В.Н., Новожилов В.И., Симаков Б.Д., Титов В.П.-М.: Стройиздат, 1976, ч.2 – 439 с.

2. Внутренние санитарно-технические устройства: Справочник проектировщика/Под ред. И.Г.Староверова.-М.:Стройиздат, 1977, ч.2 – 507 с.

3. Проектирование промышленной вентиляции: Справочник/Торговников Б.М., Табачник В.Е., Ефанов Е.М.-Киев: Будівельник, 1983 – 256 с.

4. Отопление и вентиляция жилых и гражданских зданий. Справочник/ Г.В.Русланов, М.Я.Розкин, Э.Л.Ямпольский.-Киев: Будівельник, 1983 – 272 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Правила техники безопасности в лаборатории ............................................. 3

Правила поведения в лабораториях .............................................................. 3

Правила составления отчетов ......................................................................... 4

Лабораторная работа 1. Исследование всасывающего факела .................... 4

Лабораторная работа 2. Исследование изотермической свободной турбулентной струи .......................................................................... 6

Лабораторная работа 3. Определение удельной потери давления в воздуховодах ................................................................................... 10

Лабораторная работа 4. Определение коэффициента местного сопротивления тройника .................................................................. 13

Лабораторная работа 5. Исследование эффективности работы панели равномерного всасывания ............................................................... 16

Лабораторная работа 6. Определение запыленности воздуха ................... 17

Лабораторная работа 7. Испытание пылеуловителя .................................. 22

Список рекомендованной литературы ......................................................... 27

Содержание ................................................................................................... 27

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1101; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 45

Мы поможем в написании ваших работ!