CC BY
15
траты по памяти, а с другой стороны, необходимо учитывать, что при пространственном отображении ЦМР на компьютерах (обычно такие программы для 3D визуализации используют OpenGL или Direct3D из состава DirectX) все равно необходимо формировать нормали в узлах триангуляции. При отсутствии информации нормали системы 3D визуализации определяют как среднее значение нормалей по граням, инцидент-
ным данному узлу. Непосредственный ввод значений нормалей позволяет более качественно выполнять 30 визуализацию ЦМР.
Библиографический список
1. Шенен П„ Коснар М„ Гардан И, др, Математика и САПР: в 2-х кн. Кн. 1, Пер. с франц. - М.: Мир, 1988, - 204 с,
Н.А.Архипов, Н.С.Груничев» А.Ю.Давыденко
Оценка использования жёстких зернистых фильтров Аля отчистки аспирационного воздуха от пыли
Жёсткие зернистые фильтры нашли применение на предприятиях химической и металлургической промышленности при улавливании мелких фракций пыли [1].
Нами изучалась возможность использования жёстких зернистых фильтров с фильтрующими элементами в виде плоских пластин в системах аспирации технологического оборудования (дробилок, грохотов и др.), занятого добычей и переработкой калийной соли и таких крепких горных пород, как мрамор. Такое решение обосновывается тем, что плоские фильтрующие пластины со скреплёнными между собой зёрнами хорошо компонуются в секции, обеспечивая простоту обслуживания зернистых фильтров и равномерное распределение запылённого воздуха по их фильтрующей площади, выдерживают большие механические нагрузки, возникающие при их регенерации, а для установки в фильтр не требуют подложки в виде часто забивающейся пылью мелкоячеистой сетки.
Исследования показали, что осаждение рассматриваемой пыли в упомянутых аппаратах подчиняется общим закономерностям, характерным для всех зернистых фильтров: эффективность отчистки воздуха повышается с увеличением толщины фильтруемого элемента (рис. 1), стабильность процесса обеспечивается при коэффициенте равномерности 0,8-1,2, а максимум осаждения пыли приходится на скорость фильтрации воздуха 0,35-0,6 м/с (рис. 2).
Как следует из приведённых данных (см. рис. 1, 2) эффективность осаждения пыли, образующейся при добыче и переработке соли, на 10-15% выше по сравнению с мраморной пылью. По-видимому, это объясняется тем, что пылевые частицы соли при трении о зёрна фильтрующего слоя частично размягчаются и в месте контакта с зёрнами слоя получают дополнительные адгезионно-когезионные силы, удерживающие их в фильтрующем слое.
Сравнение полученных данных с результатами исследований других авторов показывает, что эффектив-
ность осаждения пыли жёсткими зернистыми фильтрами по сравнению с насыпными выше в среднем на 10-20%. Данный факт, по-видимому, объясняется следующим. Фильтрующие зёрна насыпных зернистых фильтров свободны друг от друга и в большей степени зависят от аэродинамических сил потока очищаемого воздуха и вибрационных нагрузок, возникающих при работе механического привода систем аспирации. Зёрна, слагающие жёсткие фильтрующие пластины, наоборот, связаны между собой воедино. Они образуют жёсткую перегородку. Каждая из зёрен пластин в отдельности меньше подвержена указанному воздействию. Поэтому процессы осаждения пыли в жёстких зернистых фильтрах будут протекать более стабильно, а эффективность отчистки вследствие этого будет повышаться.
Установлено, что высокую эффективность очистки воздуха от пыли в зернистых фильтрах можно обеспечить, используя фильтрующие элементы с зёрнами крупностью менее 350 мкм [1]. Например, для улавливания пыли фракций менее 1 мкм практически на 100% в зернистых фильтрах достаточно использовать зёрна крупностью 75-150 мкм [1]. Однако эти действия неизбежно приведут к образованию в слое большого количества мелких пор с трудно разрушаемыми пылевыми отложениями и как следствие увеличению гидравлического сопротивления зернистых фильтров, причём во много раз, Зачастую полученные таким образом высокоэффективные фильтрующие элементы получаются неработоспособными и на производстве не находят применения.
При работе систем аспирации рассматриваемых технологических комплексов не требуется сверхтонкая очистка воздуха от пыли. Обеспечить достаточную эффективность очистки воздуха при относительно небольшом гидравлическом сопротивлении здесь возможно путем варьирования крупностью зёрен и толщиной их фильтрующих элементов при рациональной
0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
Толщина фильтрующего элемента, м
Рис. 1. Зависимость эффективности очистки воздуха от толщины плоского фильтрующего элемента при равномерном потоке со скоростью фильтрации 0,6 м/с, концентрации пыли в воздухе 500 мг/м* для зёрен крупностью 2,5 - 4,0 мм для пыли: 1 - солевой; 2 - мраморной
« 60 —-------с--------------I.....- -
0 50----------------------
* ..]... ч
1 40 ^----------
| 20.................-
Ё ^ а»
-8- 10 ----—--------
■а
Ю
о 4-----------
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Скорость фильтрации, м^с
.......1 -2 —— 3 |
Рис. 2. Зависимость эффективности очистки воздуха в начальный период от скорости фильтрации при толщине фильтрующего элемента 0,04 м, коэффициенте неравномерности 1,2, концентрации солевой пыли в воздухе 3000 мг/м* для зёрен крупностью (мм): 1 - 0,63-1,0; 2 - 1,6-2,5; 3 - 2,5-4
** *<» «о» ____ >
..... ч ч N
N ...... Ч ч
скорости фильтрации. Эти параметры удобны для практической реализации поставленной задачи.
Фильтрующие элементы, сложенные из зёрен крупностью более 1 мм (рис. 3), имеют относительно небольшое гидравлическое сопротивление, а увеличение крупности зёрен не вызывает его резкого возрастания. Так, сопротивление фильтрующего элемента толщиной ОД м с зёрнами крупностью 2,0 мм при скорости фильтрации 0,35 м/с составляет 420 Па, а с зёрнами крупностью 3 мм - 300 Па. Следует заметить, что эффективность фильтрующих элементов данной группы зёрен относительно низкая [1].
Зёрна крупностью менее 0,63 мм отличаются высокой эффективностью работы, Между тем, они обладают стабильно большим сопротивлением. Причём сопротивление существенно увеличивается с уменьшением размера зёрен. Например, гидравлическое сопротивление элементов толщиной 0,1 м с зёрнами крупностью 0,5 мм при скорости фильтрации 0,35 м/с составляет 1400 Па, а с зёрнами крупностью 0,4 мм -2000 Па. Уменьшение размера мелких зёрен с 0,5 до 0,4 мм (в 1,25 раза) приводит к повышению сопротивления фильтрующих элементов на 500 Па, т.е. в 1,4 раза.
Существенная разница гидравлического сопротив-
ления для рассмотренных групп зёрен объясняется
следующим. Гидравлическое сопротивление фильтрующих элементов и крупность зёрен находятся между собой в обратной зависимости [1]. Причём, областью действия крупных зёрен (крупностью более 1 мм) является пологая часть этой зависимости, а мелких (крупностью менее 0,63 мм) - её "крутая ветвь". Поэтому гидравлическое сопротивление элементов и скорость его роста для зёрен рассматриваемых групп крупности различны.
Фильтрующие элементы с зёрнами крупностью 0,63-1,0 мм (см. рис. 3) обладают сравнительно небольшим сопротивлением. Для рассматриваемых условий работы фильтрующих элементов оно составляет 800-1300 Па. Такая величина сопротивления в производственных условиях вполне приемлема при эксплуатации зернистых фильтров. Другим преимуществом таких элементов является достаточно высокая эффективность осаждения пыли, Она всего на 20-30 % меньше эффективности работы фильтрующих элементов, собранных из зёрен крупностью 0,25-0,35 мм.
Как следует из данных рис. 4 толщина фильтрующих элементов зернистых фильтров должна быть по возможности меньшей во избежании их высокого гидравлического сопротивления.
2000
0,63
2 3
Крупность зёрен, мм
Рис. 3. Зависимость гидравлического сопротивления фильтра перед очисткой от крупности зёрен элемента для скорости фильтрации 0,35 м/с, при толщине элемента (м): 1 - 0,1; 2 - 0,15
га
1600
га с
О. 1400 ь-
JQ
Ц
1200
о
5
5 юоо
ц
ш s н
о
О. 1= О
о ф
о
ж о о т S
с; со га о. «5 s
800 600 400 200 0
I 1 / У / / /
I / / У / / г
I I / / / / / / *
I / У / / / >> ✓ г- X ✓
/ / ✓ / / к X /
/// к.-:: .......-у ' г'
0
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 Толщина фильтрующего элемента, м
0,3
-----1
2 —
в]
Рис. 4. Зависимость гидравлического сопротивления фильтра перед очисткой от толщины фильтрующего элемента при скорости фильтрации 0,35 м/с для зёрен крупности: (мм) 1 - 4-6; 2 - 2,5-4; 3 - 1,6-2,5; 4 - 0,63-1; 5 - 0,4-0,63; 6 - 0,25-0,4
На основании выполненных исследований нами разработан способ очистки воздуха от пыли в зернистых фильтрах [2], при котором поток запылённого воздуха пропускают через фильтрующую среду со скоростью 0,3-0,6 м/с, при этом в качестве фильтрующей среды используют слой зернистого материала со скреплёнными между собой зёрнами фракций 0,63-1,0 мм и толщиной, равной 30-40-кратному размеру фракций зёрен.
Библиографический список
1. Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю., Мягков Б,И., Решидов И.К. Очистка промышленных газов от пыли. - М,: Химия, 1981. - 392с,
2. Груничев Н.С., Архипов H.A., Давыденко А.Ю. Способ улавливания пыли в зернистых фильтрах. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2002129968/15 (031688). Дата начала отсчёта действия патента 10.11.2002 г.
