Абразивная пыль, действуя на стенки циклона в процессе вращательного движения вызывает истирание и разрушение стенок.
Исследование характера износа показывает, что наиболее высокий износ наблюдается на участке входа запыленного газа в циклон и внизу конической части циклона.
Эмпирическая зависимость, определяющая факторы действующие на износ циклона выражается в виде:
(2.27)
где: Ка - коэффициент абразивности пыли>
a - угол атаки воздействия пыли на изнашиваемую поверхность. При углах атаки - 30-450 происходит наибольший износ, при 00и900 наименьший.
Z - запыленность газа
Vвх - скорость газа на входе в циклон, м/ок.
А - коэффициент учитывающий температуру газа, химический состав газа. С увеличением температуры газа износ возрастает, Анализ представленного выражения показывает - величина износа в основном зависит от скорости газа на входе в циклон пропорционально третьей степени, а также от абразивности пыли - "Ка": величины запыленность газа - Z
Запыленность в данном случае влияет на износ неадекватно -износ повышается пропорционально величине запыленности до определенного предела (50 г/м3), при более высоких запыленностях в циклоне образуется пристенный слой пыли, защищающий стенки от износа.
На основании вышесказанного был разработан циклон повышенной надежности - ЦПН-50. Цифра - 50 показывает соотношение диаметра выхлопной трубы к диаметру циклона, %.
Схема циклона ЦПН-50 показана на рис.2.45
Конструктивные особенности: наличие спирального входа газа с углом поворота спирали-3600, увеличенное сечение входного патрубка. Наличие переходника внизу циклона на пылевыпускном отверстии. Благодаря переходнику снижается конусность циклона и величина центробежных сил, действующих на частицы пыли, истирающих стенки циклона в зоне пылевыпускного отверстия.
Циклон ЦПН-50 по характеристикам эффективности улавливания и гидравлическому сопротивлению соответствует циклону ЦН-15. Фракционная эффективность улавливания мелких частиц пыли для этого циклона получается несколько выше. Коэффициент гидравлического сопротивления z пл =190.Скорость в плане циклона 2,5-3,5 м/сек.
Абразивостойкость циклона повышена в несколько раз по сравнению с известными циклонами.
Существуют разработки абразивостойких циклонов с пылеотводящим каналом. С помощью этого канала грубая пыль на участке входа в циклон, отводится прямо в бункер, минуя цилиндрическую и коническую часть циклона.
Абразивостойкость данного циклона наиболее высокая, однако эти циклоны трудоемки в изготовлении и менее надежны в эксплуатации.
Прямоточные циклоны.
Прямоточные циклоны в основном применяются для предварительной очистки газов, имеют небольшие габариты, в прямоточном циклоне процесс сепарации пыли происходит по ходу движения газа.
Корпус циклона может иметь вертикальное или горизонтальное расположение.
При горизонтальном расположении осевая скорость должна быть не менее 12м/сек. В противном случае снижается степень очистки газа и образуются отложения пыли на стенках.
Закручивание газа в прямоточном циклоне производится путем тангенциального или спирального входа газа, а также с помощью разеточного закручивателя.
Схемы прямоточных циклонов с вертикальным корпусом, имеющих тангенциальный вход газа и осевой разеточный закручиватель показан соответственно на рис 2.56 и рис2.57. Коэффициент гидравлического сопротивления для циклонов с тангенциальным входом газа-45-50, с разеточным закручивателем-20-30. Соответственно осевая скорость в корпусе-5-8м/сек, с разеточным закручивателем - не менее 12м/сек.
| 
|
Эффективность улавливания грубой пыли для циклонов с диаметром корпуса 300 мм составляет 65-75 %.
За последнее время появились новые разработки прямоточных циклонов с нижним выходом газа через бункер, тип - НВГ рис.2.58 Применение выхлопной трубы проходящей через бункер позволяет устранить конденсацию влаги в бункере при очистке горячих газов. Уловленная пыль, в этом случае, не будет зависать при выгрузке. Циклоны типа НВГ менее чувствительны к подсосам постороннего воздуха в бункер, т.к. величина разрежения в бункере в несколько раз меньше обычных циклонов. Эффективность улавливания пыли с размером частиц более 20мин. составляет 75-80% [23].
| Коэффициент сопротивления - z пл= 80-90 Эти циклоны хорошо компонуются в аспирационных системах в случае установки их перед вентилятором. Осевые скорости в корпусе циклона -5-6 м/сек. С увеличением скорости эффективность очистки газа повышается. Существуют разработки прямоточных циклонов с горизонтальным расположением циклонных элементов небольшого диаметра- 50мм с отсосом уловленной пыли из бункера. Такие компоновки используются в виде блоков для очистки воздуха газотурбинных двигателей объем очищаемого воздуха - 1200 м3/час, гидравлическое сопротивление - 250 кгс/м2. Степень очистки воздуха от дорожной пыли d50=30мкм - 95%. |