CC BY
23
УДК 622.794.7
К ВЫБОРУ КОНСТРУКЦИЙ ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩИХ АППАРАТОВ СИСТЕМ АСПИРАЦИИ СОЛЕВЫХ РУДНИКОВ
1 9
Н.С.Груничев1, Н.А.Архипов2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрены перспективы использования в аспирационных системах солевых рудников гравитационных камер и инерционных пылеуловителей-циклонов, устанавливаемых перед мокрыми пылеуловителями. Показано, что для эффективной работы аспирационных систем солевых рудников перед мокрыми пылеуловителями целесообразна установка аппаратов-циклонов, позволяющих эффективнее, чем гравитационные камеры, снизить пылевую нагрузку на мокрые пылеуловители. Ил. 3. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: аспирационные системы; пыль; гравитационные камеры; циклоны; солевые рудники.
ON THE DESIGN SELECTION OF DUST COLLECTING APPARATUSES OF SALT MINE ASPIRATION SYSTEMS N.S. Grunichev, N.A. Arkhipov
National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The article deals with the application prospects of gravity chambers and inertial dust collectors-cyclones, which are installed before wet dust collectors, in aspiration systems of salt mines. It is shown that the installation of cyclones before wet dust collectors is advisable for the efficient operation of the aspiration systems of salt mines. They are more efficient than gravity chambers in reducing the dust load on wet dust collectors. 3 figures. 4 sources.
Key words: aspiration systems; dust; gravity chambers; cyclones; salt mines.
При производстве товарной продукции на солевых рудниках наибольшее распространение получила очистка запыленного воздуха в мокрых пылеуловителях. Пыль из-под укрытий таких систем аспирации подается в мокрые пылеуловители, а затем вместе с использованной водой сбрасывается в очистные сооружения.
Совершенствование аспирационных систем рассматриваемого типа возможно дополнительным размещением в них аппаратов гравитационного или центробежного типа [1]. Это позволяет снизить пылевую нагрузку на мокрые пылеуловители, существенно интенсифицировать процесс очистки воздуха и значительно уменьшить расход воды на пылеулавливание.
Пыль аспирационных систем солевых рудников является полидисперсной. На очистку в них подается среднедисперсная пыль с преобладанием частиц крупных и средних размеров. В статье рассматриваются перспективы использования в аспирационных системах гравитационных камер или инерционных аппаратов-циклонов, устанавливаемых перед мокрыми пылеуловителями.
Работа гравитационной камеры зависит от ее размеров и аэродинамических параметров потока очищаемого воздуха. Эффективное осаждение в камере будет иметь место тогда, когда вертикальный путь, пройденный частицей в камере осаждения, будет больше высоты выходного патрубка этой камеры (рис.1). Это условие выполнимо при определенных
соотношениях размеров камеры осаждения и скорости проходящего пылевоздушного потока (ио).
Параметр ио может быть определен как (м/с) [2,
3]:
U — 3,6-10"
z Q
вх
Рч
■Ä
(1)
где гвх - концентрация пыли в воздухе, поступающем в камеру осаждения, мг/м3; Овх - количество запыленного воздуха, поступающего в камеру осаждения, м /с; рч - плотность аспирационных частиц пыли, кг/м ; Л - степень выделения пылевых частиц из пылевоздушного потока в камере осаждения, ед.
Величина Л равна
i —n
D
_r
D
где 0„ - процент пылевых частиц /-фракции, осаждаемых камерой осаждения, %; й, - процент пылевых частиц /-фракции в общей массе аспирационной пыли, %; п - количество осаждаемых в камере пылевых фракций.
Значение Овх может быть получено через скорость движения воздуха Уг в камере осаждения пылеуловителя (м3/с):
Овх = Уг . Р ,
где Р - площадь поперечного сечения камеры оса-
2
ждения, м .
1Груничев Николай Сергеевич, доктор технических наук, профессор кафедры общеинженерных дисциплин, тел.: (3952) 405514.
Grunichev Nikolai, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of General Engineering Disciplines, tel. (3952) 405514.
2Архипов Николай Афанасьевич, доцент кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, тел.: (3952) 405216.
Arkhipov Nikolai, Associate Professor of the Department of Exploitation of Mineral Deposits, tel. (3952) 405216.
3
i—1
Рис. 1. К расчету параметров гравитационной камеры:
1 - входной патрубок; 2 - выходной патрубок;
3 - камера осаждения пыли
Полагая, что скорость движения пылевоздушной смеси Уг в камере осаждения не превышает 3 м/с, основные ее параметры можно определить, используя методику расчета пылеосадительных камер [3].
Общая длина камеры Ц определится так:
Ц + Ц
(2)
где - часть длины камеры, учитывающая переход потока запыленного воздуха из режима турбулентного в ламинарный, м.
Величина Цн может быть найдена с помощью зависимости, полученной С.Е. Бутаковым [3]:
Н V Ь = 0,115-г.,
н ' '
V
где Н - высота камеры осаждения, м; V - кинематическая вязкость воздуха, м2/с; Цх - часть длины камеры с устойчивым вертикальным перемещением пылевых частиц за счет гравитационных сил, м.
Значение Цх может быть найдено из условия, что при скорости V* пылевая частица, пребывая в камере осаждения, преодолевает вертикальный путь Нх со скоростью с (см. рис. 1), т.е.
Н Ь
х _ х
V'
тогда
Ь = Н
V
ш
(3)
В выражении (3) скорость со может быть найдена через равенство сил веса движущейся частицы в и сопротивления воздушной среды Р, т.е.
в = Р.
(4)
Принимая значения в и Р для шаровой частицы диаметром б по данным [3], выражение (4) можно переписать:
1 з Ж Л2 с2 -ж Л (рч -р)я = РЩ—---—Рг, (5)
где а - плотность частиц пыли, кг/м ; рг - плотность газа, кг/м3; <рщ - коэффициент лобового сопротивления частицы.
Решая зависимость (5) относительно скорости со, имеем
ш =
V
4(рч-р) •Л • Я
3
А
(6)
Зависимость (6) характеризует скорость выпадения частиц пыли из воздушного потока под действием гравитационных сил.
Тогда длину камеры Ц в выражении (2) можно записать так:
Ь = Ь + Н • V
I 0,15рг •фщ
Ач -р У-я ■(7)
Анализ выражения (7) показывает, что пылевая частица, перемещающаяся в камере осаждения длиной Ц со скоростью V;,, будет выделена из потока запыленного воздуха, если ее пройденный вертикальный путь Нх будет больше высоты выходного патрубка камеры Н, т.е. Нх > Н (рис. 1).
На рис. 2, 3 приведены результаты оценки эффективности выделения пыли из аспирационного воздуха под действием гравитационных сил в зависимости от скорости его движения и длины гравитационной камеры. При проведении эксперимента за основу были взяты скорости оседания пыли в воздухе, рассчитанные Б.Ф.Кириным и изложенные в [4].
Из представленных зависимостей видно, что с уменьшением скорости движения аспирационного воздуха и увеличением длины камеры осаждения эффективность выделения пылевых частиц увеличивается. Например, частицы пыли крупностью 250 мкм будут полностью выделены из потока воздуха (рис. 2) при следующих сочетаниях длины камеры и скорости движения воздуха: длина камеры 0,5 м - скорость воздуха 1 м/с; длина камеры 1,0 м - скорость 2 м/с. В случае выделения из потока более мелкой пыли, например, размером 100-250 мкм, рассматриваемые параметры должны быть существенно другими: при длине камеры 0,5 м скорость должна быть не более 0,5 м/с, а при длине 1,0 м - не более 1 м/с. Для этих параметров очистки пропускная способность камеры составит 1-2 м3/с. Указанные объемы очищаемого воздуха не позволяют рекомендовать камеры для использования в системах аспирации солевых рудников, где очищается в 7-10 раз больше загрязненного воздуха. Повышение пропускной способности гравитационных камер за счет увеличения их габаритов неизменно приведет к громоздкости системы пылеулавливания.
Рис.2. Зависимость эффективности выделения мраморной пыли от скорости потока запыленного
воздуха в камере осаждения при крупности пыли 100 мкм, высоте выходного патрубка 0,3 м, скорости оседания пыли 0,4 м/с и длине камеры (м): 1 - 0,5;
2 - 1,0; 3 - 1,5; 4 - 2,0
По сравнению с гравитационными камерами инерционные аппараты обладают большей пропускной способностью и повышенной эффективностью в работе. Так, циклоны НИИОГаза ЦН-15 диаметром 0,8 м очищают от 2,6 до 3,7 м3/с запыленного воздуха, а эффективность улавливания пыли, представленной крупными, средними и мелкими частицами, в 3-6 раз выше, чем в гравитационных аппаратах [3].
Рис.3. Зависимость эффективности выделения мраморной пыли от скорости потока запыленного воздуха в камере осаждения для пыли крупностью 250 мкм при высоте выходного патрубка 0,3 м, скорости оседания пыли 0,9 м/с и длине осаждения (м): 1 - 0,5; 2 - 1,0
Поэтому для эффективной работы аспирационных систем солевых рудников перед мокрыми пылеуловителями целесообразна установка циклонов. При небольших габаритах и существенной пропускной способности они обладают достаточной эффективностью работы для снижения пылевой нагрузки мокрых пылеуловителей.
Библиографический список
1. Очистка промышленных газов от пыли / В.Н.Ужов [и др.]. М.: Химия, 1981, 392 с.
2. Нейков О.А., Логачев И.Н. Аспирация при производстве порошковых материалов. М.: Металлургия, 1973. 222 с.
3. Руденко К.Г., Калмыков А.В. Обеспыливание и пылеулав-
ливание при обработке полезных ископаемых. 2-е изд., пе-рераб. и доп. М.: Недра, 1971. 352 с. 4. Справочник по рудничной вентиляции / под ред. К.З.Ушакова. М.: Недра, 1977. 328 с.
УДК 621
РЕЛЕ КОНТРОЛЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ СЕКЦИОННЫХ НАСОСОВ ТИПА ЦНС
Л о о
М.В.Корняков1, Е.А.Дмитриев2, А.И.Найденов3
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 666074, г. Иркутск, ул. Лермонтова,83.
Рассмотрены вопросы повышения надежности работы реле контроля производительности типа ЦНС за счет использования принципа контроля недопустимого снижения веса воды, выходящей из камеры гидравлического разгрузочного устройства многоступенчатого секционного насоса. Ил. 6. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: реле контроля; секционные насосы; надежность; производительность; недопустимое снижение веса воды.
1Корняков Михаил Викторович, доктор технических наук, доцент, проректор по инновационной деятельности; тел.: (3952) 405080, e-mail: [email protected]
Kornyakov Mikhail, Doctor of technical sciences, Associate Professor, Pro-Rector for Innovation, tel.: (3952) 405080, e-mail: [email protected]
2Дмитриев Евгений Алексеевич, доцент кафедры горных машин и электромеханических систем, тел.: (3952) 405101, e-mail: [email protected]
Dmitriev Evgeny, Associate Professor of the Department of Mining Machinery and Electromechanical Systems, tel.: (3952) 405101, email: [email protected]
3Найденов Алексей Иванович, доцент кафедры горных машин и электромеханических систем, тел.: (3952) 405101, e-mail: [email protected]
Naidenov Aleksei, Associate Professor of the Department of Mining Machinery and Electromechanical Systems, tel.: (3952) 405101, e-mail: [email protected]
