Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ исследований в области совершенствования оборудования для разделения тонкодисперсных порошков 8
1.1. Анализ конструкций аппаратов для сухого разделения тонкодисперсных порошков 8
1.2. Пути совершенствования сепараторов третьего поколения
1.3. Обзор существующих теорий определения эффективности разделения в воздушных сепараторах 29
1.4. Цель и задачи исследований 34
1.5. Выводы 36
2. Теоретические исследования воздушного центробежного сепаратора 38
2.1. Конструктивно-режимные особенности воздушных центробежных сепараторов и обоснование необходимости их аэродинамического усовершенствования 38
2.2. Моделирование и расчет модернизированного газоматериального тракта сепаратора 42
2.3. Определение границы разделения материала, поступающего в сепаратор 58
2.4. Обоснование кривой разделения сепаратора 66
2.5. Прогнозирование показателей работы сепаратора и регулирование дисперсных характеристик цемента 70
2.6. Выводы з
3. Методики проведения исследований. характеристика экспериментальных установок 78
3.1. План экспериментальных исследований 78
3.2. Методики проведения исследований 86
3.3. Экспериментальная установка воздушного центробежного сепаратора тонкодисперсных порошков 88
3.4. Выводы 94
4. Исследование влияния конструктивно технологических параметров на работу воздушного центробежного сепаратора 95
4.1. Влияние параметров работы воздушного центробежного сепаратора на аэродинамические характеристики процесса разделения 95
4.2. Производительность воздушного центробежного сепаратора тонкодисперсных порошков 99
4.3. Эффективность работы воздушного центробежного сепаратора тонкодисперсных порошков 115
4.4. Качество продуктов, получаемых в воздушном центробежном сепараторе тонкодисперсных порошков 129
4.5. Выводы 133
5. Выводы по работе 135
Cписок сокращений и условных обозначений 137
Библиографический список
- Обзор существующих теорий определения эффективности разделения в воздушных сепараторах
- Моделирование и расчет модернизированного газоматериального тракта сепаратора
- Экспериментальная установка воздушного центробежного сепаратора тонкодисперсных порошков
- Эффективность работы воздушного центробежного сепаратора тонкодисперсных порошков
Введение к работе
Актуальность работы. Основной задачей производства любых материалов является повышение эффективности работы как используемого технологического оборудования, так и вновь разрабатываемого. Для установления его недостатков и определения путей их устранения необходимо подробное изучение процессов, происходящих в оборудовании, на основании которых возможно установление основных закономерностей функционирования этого оборудования.
При производстве различных порошкообразных строительных материалов немаловажное место занимает процесс воздушной сепарации. Экономичность производства таких материалов зависит от эффективности процесса разделения, от которой также зависят и конечные свойства готовых материалов. Наиболее эффективным способом получения порошковых материалов с заданным зерновым составом является воздушная сепарация. Однако эффективность современных воздушных сепараторов не превышает уровня 65–75 %. Учитывая то, что конструкции выпускаемых сепараторов ведущих мировых производителей очень похожи, можно утверждать, что эти аппараты достигли своего временного совершенства. А увеличение эффективности разделения на каждый процент может привести существенную экономическую выгоду.
Таким образом, совершенствование режимов работы и технологических параметров воздушных центробежных сепараторов является актуальной задачей диссертационного исследования и имеет важную практическую значимость.
Тематика работы соответствует одному из основных научных направлений БГТУ им. В.Г. Шухова «Разработка оборудования и методов его расчета для повышения эффективности производства строительных материалов».
Объектом исследования является процесс разделения в центробежном сепараторе тонкодисперсных порошков.
Предмет исследования: закономерности процесса разделения тонкодисперсных порошков в центробежном сепараторе.
Цель исследования: повышение эффективности работы центробежного воздушного сепаратора и снижение энергозатрат в процессе разделения тонкодисперсных порошков при производстве цемента за счет совершенствования конструктивно-технологических решений по улучшению аэродинамики сепаратора.
В связи с поставленной целью в работе необходимо решить следующие
задачи:
-
Разработать аэродинамическую схему центробежного воздушного сепаратора, обеспечивающего повышение эффективности разделения.
-
Разработать математическую модель усовершенствованного центробежного сепаратора, позволяющую исследовать влияние дросселирования циркуляционной составляющей сепарационного воздуха на его работу.
-
Установить соотношения для прогнозирования границы разделения материала в зависимости от аэродинамических и конструктивно-технологических параметров центробежного сепаратора.
-
Исследовать влияние аэродинамического режима работы центробежного сепаратора на его функцию (кривую) разделения с учетом полидисперсности и стесненности движения частиц.
-
Аналитически доказать, что предлагаемое изменение аэродинамического режима работы сепаратора позволяет повысить эффективность его работы и выход готового продукта.
-
Исследовать многофакторное воздействие параметров центробежного воздушного сепаратора на его выходные характеристики.
-
Разработать рекомендации для реализации результатов работы в промышленных условиях.
Методы исследования. Общая концепция исследований построена на комплексе теоретических и экспериментальных методов, включающих математическое и компьютерное моделирование с целью подтверждения разработанной теории разделения в усовершенствованном воздушном сепараторе, оценку сходимости результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также методы математической статистики.
Достоверность исследования обеспечивается применением современных математических методов исследований; достоверной аргументированностью принятых допущений; экспериментальных исследований; сравнением теоретических результатов, полученных на основе имитационного моделирования, с результатами экспериментальных данных; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Научная новизна работы представлена системой уравнений, входящих в математическую модель усовершенствованного сепаратора с учетом его конструктивно-технологических особенностей; системой уравнений для моделирования вихревого потока сепарационного воздуха в камере сепаратора, учитывающих радиальную, окружную и осевую составляющие скорости се-парационного воздуха; соотношениями для определения параметров зернового состава готового продукта, получаемого в усовершенствованном сепараторе с учетом массовых расходов исходного материала, готового продукта и крупки; результатами экспериментальных исследований в виде уравнений регрессии для определения производительности, эффективности разделения и качества готового продукта в предложенной конструкции сепаратора.
Практическая значимость работы заключается в использовании полученных аналитических зависимостей и экспериментальных данных при разработке и отладке промышленных воздушных центробежных сепараторов. Предложена аэродинамическая схема центробежного сепаратора, обеспечивающая повышение эффективности разделения за счет совершенствования аэродинамических режимов его работы.
Автор защищает следующие основные положения:
1. Математическую модель усовершенствованного сепаратора с учетом его конструктивно-технологических особенностей.
2. Систему уравнений для моделирования вихревого потока сепарацион-
ного воздуха в камере сепаратора, учитывающей радиальную, окружную и
осевую составляющие скорости сепарационного воздуха.
3. Аналитические выражения для функции разделения усовершенство
ванного воздушного центробежного сепаратора, его граничного зерна, а так
же соотношение для расчета зернового состава готового материала и крупки.
4. Соотношения для определения параметров зернового состава готового
продукта, получаемого в усовершенствованном сепараторе.
5. Уравнения регрессии для определения производительности, эффек
тивности разделения и качества готового продукта в предложенной кон
струкции сепаратора.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
Диссертация соответствует паспорту специальности 05.02.13 – «Машины, агрегаты и процессы» (строительство и ЖКХ), а именно п. 1. – «Разработка научных и методологических основ проектирования и создания новых машин, агрегатов и процессов; механизации производства в соответствии с современными требованиями внутреннего и внешнего рынка, технологии, качества, надежности, долговечности, промышленной и экологической безопасности», п. 3. – «Теоретические и экспериментальные исследования параметров машин и агрегатов и их взаимосвязей при комплексной механизации основных и вспомогательных процессов и операций», п. 5. – «Разработка научных и методологических основ повышения производительности машин, агрегатов и процессов и оценки их экономической эффективности и ресурса».
Апробация работы. Основные положения диссертации и практические результаты обсуждались и получили одобрение на: Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова «Эффективные материалы, технологии, машины и оборудование для строительства и эксплуатации современных транспортных сооружений» (Белгород, 2009 г.), Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова (Белгород, 2013 г.), Международной научно-практической конференции «Инновационные материалы, технологии и оборудование для строительства современных транспортных сооружений» (Белгород, 2013 г.), юбилейной Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии и инновации» (Белгород, 2014 г.), Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова (Белгород, 2015 г.), Международной научно-технической конференции «Ин-терстроймех-2015» (Казань, 2015 г.), на заседании технического совета ЗАО «Белгородский цемент», заседаниях кафедры теплогазоснабжения и вентиляции БГТУ им. В.Г. Шухова.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ, в том числе в аннотированных ВАК РФ изданиях – 5, в изданиях из списка SCOPUS – 5.
Личный вклад соискателя. Все разделы диссертации написаны лично автором. Результаты исследований получены автором самостоятельно и при его непосредственном участии.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, библиографического списка (116 наименований) и приложений. Общий объем диссертации состоит из 152 страниц, содержащих 136 страниц основного текста, включающего 52 рисунка и 5 таблиц.
В приложениях к диссертации приведены: акты промышленных испытаний воздушного центробежного сепаратора, а также протокол технического совещания ЗАО «Белгородский цемент» о включении в план реконструкции ЗАО «Белгородский цемент» результатов диссертационной работы.
Обзор существующих теорий определения эффективности разделения в воздушных сепараторах
В 1985 г. компанией Sturtevant Inc. (США) разработан и установлен в различных странах Европы сепаратор Sturtevant SD, принцип действия которого аналогичен предыдущему сепаратору. В сравнении с сепараторами предыдущих конструкций (первого и второго поколений) при равной удельной поверхности рассматриваемый аппарат позволяет снизить циркуляционную нагрузку до 80…85 % (в 2…3 раза), потребляемую мощность на 15…20 % [101]. Производительность при этом возрастает на 60…70 %.
Компания FLSmidth (Дания) также пошла путем разработки динамических сепараторов и предложила рынку сепаратор Sepax IC 355. Особенностью данной конструкции является то, что она состоит их двух частей – самого сепаратора и так называемой отделительной частью, в которой происходит выделение из потока исходного материала крупных частиц, а также продуктов износа футеровки и мелющих тел, что уменьшает износ рабочих поверхностей Sepax IC 355. По утверждению авторов разработки [104, 109] при удельной поверхности 3870 см2/г эффективность разделения составила 80 %.
Компания Fives FCB, Франция разработала динамический сепаратор третьего поколения TSVTM (Turbo Separeteur Ventile), позволяющий разделять различные типы материалов: графит, цемент, кремний, уголь и т.д. в диапазоне от 8 до 500 мкм с диаметром ротора от 1,4 до 8 м. Отличительной особенностью данного сепаратора от аналогичных конструкций является: новая форма лопаток, которая обеспечивают равновесие сил (центробежной и силы сопротивления) и система предотвращения вихреобразования («антивихрь»), которые представляют внутренние лопасти ротора и которые восстанавливают динамическое давление вращающихся газов на выходе из сепаратора. По утверждению авторов это приводит к малому падению давления в сепараторе и снижению энергопотребления. Как и все сепараторы третьего поколения, сепаратор TSVTM повысил эффективность в сравнении с предыдущими аппаратами. Например, на цементном заводе Taranta-na, Италия при установке этого сепаратора вместо сепаратора 1 поколения производительность повысилась с 49 до 58 т/ч при снижении проектной тонкости помола и увеличении прочности цемента при всех контрольных сроках твердения [44, 94].
Компания Christian Pfeiffer, Германия разработала высокоэффективный сепаратор третьего поколения QDK и с успехом его внедряет на различных предприятиях. Например, на цементном заводе в г. Бекум (Германия) два сепаратора Heyd первого поколения заменены на разработанный динамический сепаратор. При этом в 2-х суточном возрасте наблюдалось увеличение прочности с 24 до 31 МПа, что позволило при одной активности в 28-суточном возрасте снизить удельную поверхность с 4100 см2/г до 3450 см2/г. За счет этого производительность помольного агрегата возросла на 20 % [4, 26].
Компания Gerb. Pfeiffer Gmbh, Германия также с 1983 г. разработала сепаратор третьего поколения SLV 1000. Компания поставила данный сепаратор на предприятие Sachtleben Bergbau Gmbh, Германия по переработке минералов барита (BaSO4). До этого дня на предприятии измельчение осуществлялось до тонкости R0045 около 1 % с использованием двух сепараторов Heyd при производительности 8,0…8,5 т/ч. В крупке находилось до 60 % материала 45 мкм. При установке сепараторов третьего поколения производительность возросла до 10,8…11,0 т/ч [88]. Компания Cemtec Cement and Mining Gmbh, Австрия разработала серию сепараторов тонкого разделения СТС, по утверждению авторов – сепараторов четвертого поколения 12 типоразмеров с расходом воздуха от 19 до 285 тыс. м3, потребляемой мощностью от 75 до 400 кВт и производительностью по готовому продукту от 15 до 228 т/ч. Эта же компания на базе данной разработки предлагает на рынке сепараторы для сверхтонкого разделения с готовым продуктом d50 1 мкм [63]. Однако критический анализ представленных компанией конструкций сепараторов не выказал принципиального их отличия от «прародителя» сепараторов третьего поколения О-Sepa, а термин «четвертое поколение» служит лишь целям саморекламы.
Таким образом, из выше изложенного анализа видно, что более чем 100-летняя история развития сепарационной техники завершилась созданием и широким внедрением в промышленность сепараторов динамического типа (сепараторов третьего поколения). В отличие от сепараторов предыдущих поколений они обладают большей производительностью, потребляют меньше электроэнергии, значительно менее металлоемки, имеют более четкую границу разделения на любых разделяемых материалах и, как следствие большей эффективностью разделения, которая достигает 70…75 %. Учитывая их относительно недавнее появление аппараты данного типа обладают существенным резервом в их модернизации и совершенствовании, поэтому следующий раздел будет посвящен основным направлениям развития динамических сепараторов.
Моделирование и расчет модернизированного газоматериального тракта сепаратора
В технологических системах измельчения цементного клинкера и добавок в замкнутом цикле наибольшее распространение получили воздушные центробежные сепараторы. Их применение позволяет: – за счет определенного недомола материала повысить производительность мельниц и снизить удельные энергозатраты; – снизить температуру процесса измельчения и готового продукта; – получать высокие марки цемента, которые недоступны мельницам открытого цикла [17, 19, 74].
И, тем не менее, из-за повышения требований к качеству цемента получение продукта, отвечающего заданным требованиям, даже в системах замкнутого цикла нередко становится проблематичным. В настоящее время оценка качества цемента по традиционным показателям – по удельной поверхности и содержанию фракции +80 мкм становится недостаточной. Требуется выдерживать определенные соотношения между отдельными узкими фракциями частиц цемента, например, соотношение (+5 -30)/(-5) 2. Столь тонкого регулирования дисперсных характеристик цемента и повышения эффективности сепараторов, которая не превышает 60–70 %, можно достичь путем рационального управления их работой.
Для регулирования работы сепараторов используют следующие управляющие воздействия: – изменение скорости вращения ротора (корзины) сепаратора; – корректировка расхода сепарационного воздуха и распределения его давления (разрежения) в газоходах; – изменение подачи материала на сепарацию. Все эти воздействия взаимосвязаны и должны применяться совместно по определенным алгоритмам. Однако, возможности регулирования аэродинамических характеристик газоматериального тракта современных сепараторов весьма ограничены. В связи с этим возникает проблема конструктивной и технологической модернизации существующих сепараторов, позволяющей расширить диапазон регулирования дисперсных характеристик цемента.
В настоящей работе в качестве такой модернизации предлагается установка после выходного патрубка сепарационного фильтра поворотного клапана, позволяющего изменять площадь поперечного сечения газохода, а также установку специального патрубка для подсоса свежего воздуха. Такие конструктивные изменения, безусловно, окажут влияние на работу сепаратора в целом. Для исследования этого влияния, а также для разработки алгоритма управления таким модернизированным сепаратором необходима его математическая модель, связующая воедино конструктивные параметры сепаратора с его основными технологическими параметрами: коэффициентом полезного действия, эффективностью разделения и кратностью циркуляции. При разработке математической модели необходимо учитывать конструктивно-технологические особенности центробежных воздушно-проходных сепараторов, которые рассмотрим на примере сепаратора третьего поколения Sturtevant-SD (рисунок 2.1).
Исходный не домолотый материал подается из мельницы через загрузочные патрубки на крышку вращающейся отбойной клетки (корзины), которая сбрасывает его в кольцевую щель между клеткой и проницаемой цилиндрической обечайкой, которую образуют конические дефлекторы. Образовавшийся в кольцевом зазоре закрученный гравитационный поток, в виде плотной завесы материала интенсивно продувается сепарационным воздухом через стержни вращающейся корзины. Разделение материала на тонкий готовый продукт и крупку происходит под действием сил аэродинамического давления, увлекающих мелкие частицы внутрь корзины, центробежных сил инерции, отбрасывающих крупные частицы к коническим дефлекторам и силы тяжести.
Отделению крупных частиц способствует также отбойная классификация. Вращающаяся корзина выполняет роль своеобразного сита, через которое под действием радиального стока сепарационного воздуха удается перемещаться лишь мелким частицам, а крупные соударяются со стержнями корзины, теряют свою скорость, выпадают вниз в конус сбора крупки и возвращаются на домол.
Сепарационный воздух вместе с взвешенной в нем мелкой фракцией выводится из сепаратора и по газоходу направляется в циклоны-осадители, после которых поступают в рукавный фильтр и выбрасывается в атмосферу (прямоточная схема), либо снова возвращаются в сепаратор (рециркуляционная схема). В первом случае в сепаратор подается только свежий чистый воздух, что способствует более четкой классификации и интенсивному охлаждению готового продукта, но требует больших объемов газоочистки. Кроме этого требуются значительные энергозатраты на подготовку наружного воздуха, который необходимо подавать в помещение помольного отделения приточной вентиляцией для компенсации удаляемого из него сепарационного воздуха. Во втором случае, когда в сепаратор возвращается отработанный, нагретый и запыленный мельчайшими частицами воздух, а поступление свежего воздуха ограничено лишь подсосами, объемы газоочистки резко снижаются, но ухудшаются условия для классификации и охлаждения, а также из-за повышенного давления происходит истечение пылевых частиц через неплотности нагнетательной ветви газоматериального тракта. Наиболее рациональной представляется предлагаемая в настоящей работе смешанная аэродинамическая схема, в которой путем дросселирования с помощью поворотного клапана потока сепарационного воздуха можно установить оптимальный приток свежего воздуха, что позволяет понизить концентрацию возвращающихся в сепаратор мельчайших частиц, уменьшить температуру готового продукта и обеспечить требуемое разрежение в сепараторе.
Экспериментальная установка воздушного центробежного сепаратора тонкодисперсных порошков
Основной характеристикой процесса сепарации цемента является кривая разделения (d), с помощью которой можно найти дисперсный состав тонкого и грубого продуктов, а также рассчитать коэффициент полезного действия и эффективность сепаратора. В центробежных воздушных сепараторах идеальное разделение материала на тонкую (d dгр) и грубую (d dгр) фракции невозможно, так как частицы всех размеров из-за интенсивных турбулентных пульсаций распределяются по всему поперечному сечению зоны разделения.
Это приводит к тому, что часть мелких частиц попадает в крупку, а некоторое количество крупных частиц – в тонкий продукт. По этой причине кривую разделения сепаратора нельзя вывести в рамках детерминированного подхода, т.е. на основе одних лишь уравнений движения частиц в осредненном поле скоростей сепарационного воздуха. При выводе кривой разделения необходимо учитывать случайные возмущения движения частиц, вызываемые турбулентными пульсациями несущего потока сепарационного воздуха и взаимными столкновениями частиц.
Распределение частиц в установившемся турбулентном поле скоростей сепа-рационного воздуха описывается стационарным уравнением конвективной диффузии [35]: ( ) (2.70) где – дифференциальный оператор «набла»; – концентрация частиц, кг/м3; – поле скоростей аэрозольной жидкости, определяемое соотношениями (2.55– 2.57); tp – коэффициент турбулентной диффузии частиц, характеризующий квадрат среднего отклонения частиц от их детерминированных траекторий в единицу времени. Величина tp может быть оценена по эмпирической формуле [35]: (2.71) где t – кинематический коэффициент турбулентной вязкости воздуха; – кри терий Стокса: (2.72) Согласно гипотезе А.М. Обухова и А.Н. Колмогорова [35] коэффициент турбулентной диффузии воздуха определяется соотношением: //м2/с, (273) где а - эмпирический коэффициент; - энергия, диссипируемая за 1 секунду в 1 кг воздуха, Вт/кг; - линейный масштаб турбулентности, м. Величина пропорциональна гидравлическому сопротивлению сепаратора рс и может быть оценена с помощью соотношения: (2.74) В качестве масштаба турбулентности может быть выбран внутренний радиус зоны сепарации: (2.75) Подставив соотношения (2.74) и (2.75) в формулу (2.73) получим: r (2.76)
Уравнение (2.41) может быть решено при соответствующих граничных условиях совместно с уравнениями аэродинамики (2.42-2.46) только численными методам. По результатам вычислений могут быть найдены относительные доли (парциальные выносы) отдельных фракций частиц в тонкий продукт. Кривые разделения получаются путем аппроксимации этих выносов аналитическими выражениями, удовлетворяющими следующим требованиям: при dО, (2.77) при d , (2.78) ( ) (2.79) Одним из таких выражений является формула Молеруса [36]: (d) dj(d)) (2-80) где = d/dгр; A – стохастический параметр, равный диффузионному критерию Пекле для дисперсной фазы [74]: (2.81) Параметр A характеризует степень влияния случайных факторов на упорядоченный процесс разделения под действием силы аэродинамического сопротивления и центробежной силы. С уменьшением D параметр A возрастает, и при A 16 кривая разделения приближается к идеальной [36].
С параметром A связана четкость (резкость) разделения , где – размеры частиц, которые переводятся сепаратором в тонкий продукт на 75 и 25 %. При идеальной классификации (рисунок 2.15). На форму кривой разделения, а значит и на показатели работы сепаратора влияет также величина dгр. В настоящее время методов теоретического прогнозирования величины па раметра A не существует, поэтому его значение должно определяться экспери ментально по опытным значениям функции распределения для различных Из уравнения материального баланса узкой фракции частиц размера (2.82) следует: (2.83) где и – массовые расходы исходного материала и тонкого продукта; – кратность циркуляции, , – дифференциальные функции распределения; , – интегральные по остатку функции распределения исходного мате риала и тонкого продукта, которые определяются по результатам лазерной гранулометрии.
Функцию разделения (2.80) путем логарифмирования и простых преобразований можно привести к линейному виду:
Значения параметра A определялись в производственных условиях при различных значениях расхода свежего воздуха. В результате обработки полученных данных была получена следующая аппроксимирующая зависимость стохастического параметра от массовой доли свежего воздуха K во всем потоке сепарацион-ного воздуха:
Эффективность работы воздушного центробежного сепаратора тонкодисперсных порошков
Экспериментальная установка воздушного центробежного сепаратора тонкодисперсных порошков выполнена в соответствии с требованиями [13, 34, 37, 39, 47, 52, 53, 87] и учитывает план и программу проводимых экспериментов.
Экспериментальная установка снабжена регулируемыми приводами, которые позволяют изменять частоту вращения электродвигателя ротора сепаратора и электродвигателя сепарационного вентилятора. Изменяя частоту вращения электродвигателя ротора сепаратора можно изменять производительность воздушного центробежного сепаратора и качество продукта, осаждаемого в циклонах, а изменяя частоту вращения электродвигателя сепарационного вентилятора можно изменять количество воздуха, просасываемого через всю систему и изменять аэродинамический режим в системе.
На рисунке 3.1 представлена фотография лабораторного сепарационного комплекса, предназначенного для проведения всех экспериментальных исследований (поисковых и по плану эксперимента). Принцип работы комплекса заключается в следующем. Грубомолотый порошок подается в центробежный сепаратор 1, где перемешивается с подаваемым от сепарационного вентилятора 6 воздухом. В сепараторе происходит разделение порошка на крупку, которая выводится из системы и тонкий продукт, который выводится с воздухом в осадительные циклоны 2, образуя готовый продукт.
Освободившийся от пыли запыленный воздух поступает в зернистый фильтр 3, где происходит очистка его от частиц пыли, оставшихся в воздухе. Принцип работы такого фильтра заключается в очистке воздуха от частиц пыли слоем насыпного материала. Проходя через такой слой пылевые частички, осаждаются в этом слое и выводятся из потока воздуха. В качестве фильтрующего слоя нами во всех экспериментах использовался клинкер Белгородского цементного завода фракции плюс 5 минус 10 мм. Регенерация фильтрующего слоя осуществлялась после каждого эксперимента путем его перемешивания специальным водилом, установленным в этом слое.
Из зернистого фильтра очищенный от пыли воздух по газоходу направляется к вентилятору. На этой части газохода (после зернистого фильтра) установлено расходомерное устройство 4, которое при помощи жидкостного дифференциального манометра 5 позволяет определять количество воздуха, прошедшее через се-парационную систему.
На напорной части газохода (после вентилятора) установлен узел делителя потоков 7, внутри которого установлен поворотный клапан с возможностью пере 90 крывать сечение газохода от 0 до 90 (с шагом 10 %) за счет изменения угла его установки. Изменяя положение поворотного клапана внутри газохода от 0 до 90 можно сепарационный воздух, направляемый в сепаратор, частично или полностью заменить на свежий воздух. При этом свежий воздух частично или весь поступает в сепарационную систему через патрубок 8.
Изменение объема сепарационного воздуха, подаваемого сепарационным вентилятором в центробежный сепаратор, в процессе эксперимента осуществлялся изменением частоты вращения электродвигателя этого самого вентилятора, которая регулировалась путем изменения частоты тока питающей сети при помощи частотного преобразователя (тип LS600-4005 компании Long Shenq Electronic Co. LTD (Тайвань) мощностью 5,5 кВт).
На рисунке 3.2 представлена фотография узла делителя потоков, предназначенного для изменения аэродинамического режима работы воздушного центробежного сепаратора.
Принцип действия узла делителя потоков заключается в следующем: сепара-ционный воздух от вентилятора по газоходу направляется в центробежный сепаратор. На этом газоходе установлен делитель потоков 3 таким образом, что он от 0 до 90 (с шагом 10 %) поворотным клапаном, установленным внутри газохода, может его перекрывать. При этом часть воздуха, не прошедшая через делитель потока сбрасывается через патрубок 2.
Однако, учитывая то, что из сепарационного комплекса выводится часть се-парационного воздуха, то недостача его засасывается через патрубок 4 подачи свежего воздуха. При этом, чем больше перекрывается поворотный клапан делителя потоков, тем большее количество сепарационного воздуха сбрасывается через патрубок 2 и больше засасывается через патрубок 4, и при этом наблюдается все большее разрежение в сепараторе.