CC BY
22
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОНКОСТИ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ В ЦЕНТРОБЕЖНОМ ОЧИСТИТЕЛЕ
Капустин Р.П. (БГИТА, г. Брянск, РФ)
The technique of definition of speeds and subtleties of clearing is reduced Hydraulic fluid of a hydraulic system in a centrifugal cleaner.
На рисунке 1 показано движение жидкости в зоне разделения центробежного очистителя [1].
Рисунок 1- Движение жидкости в роторе центрифуги в зоне разделения
При вращении ротора на механические частицы действует центробежная сила. При повороте и вхождении жидкости, как видно из рисунка, в междисковое пространство на частицы будет действовать и сила инерции. Под действием этих сил частицы, преодолевая вязкое сопротивление жидкости, будут перемещаться к стенке ротора и откладываться на нём и нижнем основании в виде плотного осадка, а освобождённая от них уже чистая рабочая жидкость возвращаться в систему.
Для определения тонкости очистки рабочей жидкости от механических примесей необходимо, прежде всего, иметь выражения радиальной и осевой скоростей жидкости, предполагая, что скорость частиц механических примесей совпадает со скоростью жидкости.
Выражения радиальной и осевой скоростей жидкости определим из функции тока [1].
q
W = Vr2 - qodr 4z2 + r2 r(z-zi)
кд
1+£ И(И + 1,5b 1 un+1 n=0 (n + 1)(n + 2)
r(z-z2)
(2)
(г - г0)у1(г-21)2 +(г-г0)2 (г - г0- г2)2 + (г - г0)2
где Г-скорость равномерного потока; г,z-цилиндрические координаты; г0 -радиус кольцевого источника; г, - координата расположения кольцевого источника; -координатарасположения кольцевого стока; ^-интенсивность
осевого диполя; дкд - интенсивность кольцевого диполя; м-независимая переменная ряда;
и =
2 , 2 г +г
п- порядковый номер члена ряда.
Скорость равномерного потока V равна средней скорости потока в коль цевом пространстве между колпаком 1 и верхним диском 2 (рис. 1).
4<2о
У =
(2)
где 0() -расход жидкости через очиститель; б/,,б/2 - диаметры соответственно колпака и верхнего диска.
Интенсивность осевого диполя дод определяется из условия, что больший
радиус обтекаемого сфероида должен быть равен радиусу верхнего диска, т.е. имеем условие
4>х 2 -додтЧг2 + г2 При г = 0 получаем
^Чод Гд
1+ Е
п(п +1,5)-1
1+ Е
или
Чод=-
о (п + \){п + 2)
п(п +1,5)-1 п=1 (п + 1)(п + 2)
V
( „2 Л
2 , 2 +Г ,
п+1
= 0.
1+Т.
п(п +1,5)-1
(3)
(4)
(5)
=1 (п + 1)(п + 2) где гд - радиус верхнего диска.
Задавая точность вычисления суммы членов ряда, которой необходимо придерживаться и в дальнейших расчётах, получаем интенсивность осевого диполя цод.
Интенсивность кольцевых источника и стока предпочтительнее определять при помощи компьютера построением линий обтекания верхнего диска. Подбором , ^, в (1) необходимо добиваться наибольшего приближения нулевой линии тока к контуру верхнего диска, как, например, показано на рисунке 2.
Для определения тонкости очистки нас интересует течение жидкости в зоне между верхним диском и колпаком ротора и около нижней кромки верхнего диска.
Выражения радиальной и осевой скоростей жидкости в указанной зоне имеют вид
2
г
г
К = чод
Г 2
4
2 2+ Г 2
2(^-1X4^1,5^-1) ^п+! "=0 (п + 1)(п + 2)
~чкд (г"го>
V (^-21У+(Г-Г0)2 _1_
V +(г-г0)2
■> (6)
У.=У + аМ.
Чод^ 22+ Г2
^ ^2(п + Щп + 1,5)-1)ц -1
п=0 (п + 1)(п + 2)
» 2(п + 1)(п(п + 1,5Ь1)Ц
п=0 (п +1)(п + 2)
~Якд (2"20
( 2-21)2+2(Г-ГоУ
(г~ г0у (2"21)2 +(г-го)
2 3
( 2 — 2 2)2+2(г-ГО)2
(г- Г0 ^ ( 2)^(^Г0)
2 3
(7)
На механическую частицу действует центробежная сила
/2
17 / Ч 2
где с1ч - эквивалентный диаметр частицы; рч, рж- плотность частицы и жидкости; со - угловая скорость вращения ротора
ЯП
со =
(8)
30
п-частота вращения ротора.
При движении частица испытывает сопротивление со стороны жидкости
рс=ъжцауг, (9)
где /¿-динамическая вязкость жидкости.
М = РЖУ ,
1
3
2
Г
1
у-кинематическая вязкость жидкости.
Приравнивая уравнения (8) и (9) определим диаметр осаждаемых частиц
< =
60
7ГП
р„
(10)
Рч
-1
Пример расчёта: г0=5,5см; V = 0,5 ст; рч = 2,8 г / см3; рж = 0,85 г / см3; г0 = 5,5 см; V = 280,7 см/с; = 0,35 см; = 1,1 см; дод = 285 см3 /с; дкд = ОД см3 /с. Диаметр осаждаемых частиц равен йч =0,014 см=14 мкм.
г
Литература
Капустин Р.П. Кинематика жидкости в центрифуге.//Новые материалы и технологии в машиностроении. Сб. научн. Трудов. Выпуск 3. - Брянск: БГИТА. с.46-50.
