Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние и перспективы очистки воздуха от пыли зернистыми фильтрами 12
1.1 Состояние борьбы с пылью при работе дробил ьно-сортировочных установок и бетонно-растворных узлов 12
1.2 Характеристика способов и средств очистки аспирационного воздуха от пыли 22
1.3 Практические аспекты использования зернистых фильтров при очистке аспирационного воздуха от пыли 27
Выводы 51
2. Теоретические основы очистки воздуха от пыли в зернистых фильтрах 54
2.1 Обоснование теоретической модели бчистки воздуха от пыли в зернистых фильтрах с неравномерным потоком запыленного воздуха 55
2.2 Обоснование механизма работы зернистых фильтров с фильтрующим слоем из аспирационных пылевых частиц 64
Выводы 73
3. Экспериментальные исследования процесса очистки воздуха от пыли в зернистых фильтрах 72
3.1 Методические основы эксперимента 75
3.2. Экспериментальная установка 81
3.3. Экспериментальное исследование процесса очистки воздуха от пыли в насыпных зернистых фильтрах 86
3.4. Экспериментальное исследование процесса очистки воздуха от пыли в жестких зернистых фильтрах 118
3.5. Результаты промышленных испытаний зернистых фильтров 125
Выводы 129
4. Статистический анализ процесса очистки воздуха от пыли в зернистых фильтрах 133
4.1 Методические основы анализа экспериментальных данных 133
4.2. Анализируемые данные экспериментальных исследований 137
4.3. Оценка влияния неравномерности потока запыленного воздуха на эффективность работы зернистых фильтров 140
4.4. Оценка неравномерности потока запыленного воздуха в зернистых фильтрах с использованием математических статистик 147
Выводы 153
5. Разработка способов и средств повышения эффективности очистки воздуха от пыли зернистыми фильтрами 155
5.1. Способ и средства стабилизации потока запыленного воздуха в зернистых фильтрах 155
5.2. Центробежно-фильтрационный пылеуловитель 163
5.3. Жесткий зернистый фильтр 167
5.4. Насыпной зернистый фильтр 169
Выводы 171
6. Проектирование систем аспирации с очисткой воздуха от пыли зернистыми фильтрами 173
6.1 Определение количества подаваемого на очистку запыленного воздуха 173
6.2. Компоновка зернистых фильтров в системах аспирации дробильно-сортировочных установок и бетонно-растворных узлов 177
6.3. Методика расчета основных параметров систем пылеочистки на основе зернистых фильтров 181
6.4. Определение основных экономических показателей работы аспирации 187
Выводы 192
- Характеристика способов и средств очистки аспирационного воздуха от пыли
- Обоснование механизма работы зернистых фильтров с фильтрующим слоем из аспирационных пылевых частиц
- Экспериментальное исследование процесса очистки воздуха от пыли в насыпных зернистых фильтрах
- Оценка неравномерности потока запыленного воздуха в зернистых фильтрах с использованием математических статистик
Введение к работе
Актуальность проблемы. В России горными и горностроительными предприятиями в 2002 году добыто и переработано более 94 млн. м3 строительного камня.
Применяемые на предприятиях дробильно-сортировочные установки и бетонно-растворные узлы являются источниками значительного загрязнения атмосферы производственной пылью, содержание которой в выбросах превышает 400 мг/м3. Загрязняет атмосферу и ухудшает условия труда работающих в основном мелкая пыль, способная продолжительное время находиться во взвешенном состоянии. Опыт показывает, что использование в системах аспирации дробильно-сортировочных установок и бетонно-растворных узлов существующих средств очистки воздуха от пыли в неизменном виде далеко не всегда эффективно. Так, работа электрофильтров неэкономична при очистке небольших объемов аспирационного воздуха рассматриваемых технологических комплексов и требует использования высококвалифицированного обслуживающего персонала. Рукавные фильтры имеют малую механическую прочность рукавов и быстро выходят из строя при повышенной влажности воздуха и работе в зимний период, В существующих конструкциях зернистых фильтров не в полной мере реализуется механизм осаждения пыли, что снижает эффективность очистки воздуха, в частности, от мелких пылевых фракций.
Практика показывает, что зернистые фильтры могут успешно применяться в рассматриваемых условиях работы. Для них характерны невысокая стоимость очистки, достаточно высокие эксплуатационные показатели. Однако далеко не полностью изучена работа зернистых фильтров с фильтрующим слоем, сформированным из аспирационных пылевых час-
тиц. Практически нет данных об использовании в системах аспирации дробильно-сортировочных установок и бетонно-растворных узлов зернистых фильтров с жесткими фильтрующими элементами.
Перспективность использования зернистых фильтров определяет актуальность теоретических и экспериментальных исследований, а также необходимость теоретического обоснования и разработки аспирационных систем пылеочистки воздуха на основе этих аппаратов.
Цель работы: установление закономерностей осаждения пыли для разработки аспирационных систем пылеочистки воздуха на основе зернистых фильтров, позволяющих снизить загрязнение атмосферы производственной пылью, повысить безопасность и улучшить условия труда работающих на горных и горно-строительных предприятиях.
Идея работы заключается в повышении эффективности пылеочистки в зернистых фильтрах путем стабилизации и равномерной подачи запыленного воздуха по всей площади фильтрующего слоя, формирования фильтрующих слоев из аспирационных пылевых частиц и использования для очистки запыленного воздуха жестких фильтрующих пластин.
Методы исследований. В работе используются методы математического моделирования, лабораторных и экспериментальных исследований, а также статистического анализа на основе компьютерных методов расчета.
Основные научные положения, защищаемые автором:
Процессы осаждения пыли в зернистых фильтрах с неравномерным ^потоком запыленного воздуха возможно адекватно описывать с помощью теоретической многофакторной модели, отражающей стабилизацию и осаждение пыли с учетом толщины слоя стабилизации и коэффициента захвата частиц пыли его зернами.
Степень неравномерности потока запыленного воздуха в зернистых фильтрах целесообразно оценивать с помощью коэффициента нерав-
номерно сти потока, существенно влияющего на эффективность очистки воздуха и отражающего работу фильтрующего слоя в режимах стабилизации запыленного воздуха и осаждения пылевых частиц.
Механизм очистки аспирационного воздуха от пыли с использованием зернистых фильтров с фильтрующим слоем из аспирационных пылевых частиц включает в себя выделение пылевых частиц из аспирационного воздуха, подачу их в фильтрующий слой и удаление из него вместе с осажденной пылью, а устойчивая работа аппаратов обеспечивается равенством количества осаждаемых пылевых частиц и необходимых для формирования фильтрующего слоя в единицу времени и определяется плотностью и концентрацией пыли в аспирационном воздухе, количеством воздуха, подаваемого в камеру осаждения, объемом фильтрующего слоя и временем его работы в режиме очистки воздуха, а также степенью выделения пылевых частиц заданной крупности из пыле-воздушного потока.
Значимость связей между параметрами фильтрации и эффективностью очистки воздуха зернистыми фильтрами устанавливается вероятностно-статистическим подходом на основе метода главных компонент и многомерного регрессионного анализа.
Эффективность очистки воздуха от пыли и величина гидравлического сопротивления зернистых фильтров с жесткими фильтрующими элементами определяются крупностью фильтрующих зерен, скоростью фильтрации и толщиной фильтрующего элемента.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и
рекомендаций подтверждена:
использованием фундаментальных законов аэромеханики при разработке теоретических основ очистки воздуха от пыли в зернистых фильтрах;
большим объемом лабораторных и промышленных экспериментов по исследованию процесса очистки воздуха от пыли в зернистых фильтрах;
результатами статистического анализа экспериментальных исследований по осаждению пыли в зернистых фильтрах;
хорошей сходимостью лабораторных и экспериментальных данных, полученных в настоящей работе, с результатами работ других авторов (погрешность 15 %).
Научная новизна работы заключается в следующем:
У становлено, что использование много факторной модели очистки воздуха от пыли в зернистых фильтрах обеспечивает оценку эффективности осаждения пыли при неравномерном потоке запыленного воздуха, поступающего на очистку, и соответствует практическому применению зернистых фильтров.
Выявлена существенная роль степени неравномерности потока запыленного воздуха, поступающего на очистку, на эффективность осаждения пыли зернистыми фильтрами.
Доказано, что степень неравномерности потока запыленного воздуха перед поверхностью фильтрующего слоя определяется на основе медианной оценки распределения скорости воздуха и ее граничных величин перед входом в фильтрующий слой, приведенных к скорости фильтрации.
Установлены закономерности формирования фильтрующего слоя из аспирационньтх пылевых частиц, поступающих на очистку, и устойчивой работы зернистых фильтров с фильтрующим слоем из аспирацион-ных пылевых частиц.
Определено, что основными параметрами при расчете эффективности очистки воздуха от пыли и гидравлического сопротивления зернистых
фильтров с жесткими фильтрующими элементами являются крупность
зерен, скорость фильтрации и толщина фильтрующего слоя.
Научное значение диссертации состоит в разработке теоретического обоснования и создании методической и технической базы аспирацион-ных систем пылеочистки на основе зернистых фильтров для решения проблемы снижения загрязнения атмосферы производственной пылью, повышение безопасности и улучшения условий труда работающих на горных и горно-строительных предприятиях.
Практическая ценность работы:
Разработаны способ очистки воздуха от пыли и средства стабилизации пылевоздушного потока в зернистых фильтрах на основе равномерного распределения запыленного воздуха по площади фильтрующего слоя.
Разработаны способ очистки воздуха от пыли и системы пылеочистки на основе зернистых фильтров с насыпным слоем и жестким фильтрующим элементом.
Разработаны способ очистки воздуха от пыли и центробежно-фильтрационный пылеуловитель с фильтрующим слоем из аспираци-онных пылевых частиц.
Разработана методика расчета систем аспирации, состоящих из укрытий, трубопроводов и систем пылеочистки на основе зернистых фильтров, применительно к условиям работы дробильно-сортировочных установок и бетонно-растворных узлов горных и горно-строительных предприятий.
Разработаны и внедрены системы аспирации, обеспечившие уменьшение пылевых выбросов в атмосферу и улучшение условий труда работающих на ряде предприятий Байкальского региона.
Апробация результатов работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались на конференциях и совещаниях: Всесоюзном научно-техническом совещании «Способы борьбы с пылью на
горных предприятиях Севера и профилактика пневмокониозов» (г. Якутск, 1983 г.), Международном симпозиуме «Проблемы открытой разработки глубоких карьеров» (г. Мирный, 1991 г.); Международной конференции по экологии Сибири «СибЭко-93» (г. Иркутск, 1993 г.), Международной конференции «Экологически чистые технологические процессы в решении проблем охраны окружающей среды» (Иркутск, 1996 г.), Международной научно-практической конференции «Человек-среда-вселенная» (г. Иркутск, 2001 г.), П Международном конгрессе «Безопасность и охрана труда —2002» в рамках Международной выставки «Безопасность и охрана труда-2002» (г. Москва, 2002 г.), 7-ой Международной конференции по защите окружающей среды и обогащению полезных ископаемых (г. Острава, Чехия, 2003 г.), семинарах кафедры аэрологии и охраны труда Московского государственного горного университета (г. Москва 2002, 2003 гг.), научно-практических конференциях института ИРГИРЕДМЕТ (г. Иркутск, 1985, 1987, 1989 гг.), ежегодных научно-технических конференциях Иркутского государственного технического университета.
Реализация выполненной работы. Основные результаты работы использованы в промышленности в виде:
опытного образца насыпного зернистого фильтра с неподвижным фильтрующим слоем в условиях работы системы аспирации дробиль-но-сортировочного оборудования карьера «Перевал»;
опытного образца пылеуловителя с фильтрующим слоем из аспираци-онных пылевых частиц в условиях работы системы аспирации узла дробления ОАО «Долерит»;
опытной системы пылеочистки, включающей в себя циклон и жесткий зернистый фильтр с жестким фильтрующим элементом, в условиях работы системы аспирации бетонно-растворного узла Черемховского горно-строительного предприятия.
Публикации. Основные результаты научных исследований представлены в 33 публикациях, в том числе 1 монографии, 7 статьях в ведущих научных журналах, 2 авторских свидетельствах и 1 решении о выдаче патента на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения и приложений, включает 27 таблиц и 77 рисунков; библиографический список содержит 129 наименований.
Автор выражает искреннюю признательность коллективу кафедры «Аэрология и охрана труда» МГГУ за ценные замечания при обсуждении результатов исследований, коллективу кафедры «Охрана труда» ИрГТУ, с кем выполнялись практические работы по пылевой тематике, проф., докт. техн. наук Ушакову К.З. и проф., докт. физ.-мат, наук Давыденко А.Ю. за консультации и практическую помощь при выполнении работы.
Характеристика способов и средств очистки аспирационного воздуха от пыли
Решение поставленной проблемы производилось на основе анализа известных основных сухих способов и средств очистки воздуха от пыли.
В табл. 1.3. приведена сравнительная характеристика различных пылеуловителей, работа которых основана на сухих способах очистки воздуха от пыли [31, 32, 33].
При инерционном способе очистки воздуха от пыли, лежащем в основе работы циклонов, осаждение ее происходит за счет сил инерции при вращении запыленного воздуха.
Установлено [31, 34], что циклоны эффективно работают в области крупных фракций пыли, а поэтому их применяют для предварительной очистки воздуха (см. табл. 1.3).
Известны способы повышения эффективности циклонов за счет предварительной коагуляции мелких пылевых частиц акустическими коагуляторами [35] или средствами биполярной подзарядки их [36]; изменением самой конструкции циклонов с целью возможного увеличения центробежных сил, действующих на частицы; приближения к траектории их движения поверхностей осаждения [31].
Практика показала, что возможности повышения эффективности очистки воздуха в циклонах перечисленными способами сравнительно невелики (по данным табл. 1.3 максимальная эффективность не превышает 95 %) и использование циклонов не приносит желаемого результата.
Электрический способ очистки воздуха от пыли положен в основу работы электрофильтров. Осаждение пылевых частиц в них происходит за счет заряжания их в зоне ионизации в электрическом поле высокой напряженности и последующего их осаждения на осадительных электродах [37, 38].
Отличаются электрические фильтры от других видов пылеуловителей возможностью улавливания очень мелких пылевых частиц (0,25 мкм), малым гидравлическим сопротивлением (100-400 Па), высокой степенью очистки воздуха (99,9 %) (см. табл. 1.3). Работа фильтров неэкономична вследствие очистки относительно малых объемов аспирационного воздуха (до 2-10 тыс. м ), характерных для систем аспирации дробильно-сортировочного оборудования и бетонно-растворньгх узлов, высокой стоимости очистки (по сравнению с зернистыми фильтрами выше в 3-4 раза), необходимости в высококвалифицированном обслуживающем персонале.
Фильтрационный способ очистки воздуха , использующийся в рукавных и зернистых фильтрах, основан на улавливании пылевых частиц перегородками различных типов [33, 37].
К числу основных механизмов осаждения пыли на перегородках относятся эффект касания, инерционное осаждение и диффузия.
Рукавные фильтры имеют относительно невысокую стоимость очистки (примерно в 2 раза дешевле электрофильтров), малый размер улавливае мых частиц (до 0,5 мкм), высокую эффективность очистки воздуха от пыли (до 99,5 %). (см. табл. 1.3).
На карьере Динамитный горного предприятия «Слюд я некое Рудоуправление» в 1984-85 годах были проведены испытания рукавного фильтра при работе в системе аспирации передвижной дробильно-сортировочной установки. Испытания показали хорошие результаты: остаточная концентрация пыли в воздухе, выходящем из фильтра, составляла 26-47 мг/м3. Однако срок службы комплекта рукавов из синтетической ткани не превышал 4 месяцев. Причиной сказанного являются общеизвестные недостатки рукавных фильтров: малая механическая прочность рукавов, быстрое залипа-ние и выход из строя рукавов при повышенной влажности воздуха и работе в зимний период времени.
Несмотря на положительные факторы, очистка воздуха в рукавных фильтрах распространения не получила. Поэтому, возможности применения рукавных фильтров в рассматриваемых аспирационных системах также ограничены.
Зернистые фильтры обладают достаточно высокими показателями в работе (см. табл. 1.3). Работа этих аппаратов не зависит от температуры окружающей среды. Они достаточно эффективны в работе (степень очистки воздуха от пыли достигает 99 %), улавливают мелкие фракции пыли (минимальный размер улавливаемых частиц составляет от 0,1 до 1,0 мкм), обладают невысокой стоимостью очистки (по сравнению с рукавными фильтрами они дешевле в 1,5-2 раза). Кроме того, технической характеристикой фильтров не вводятся ограничения на свойства очищаемой пыли.
Обоснование механизма работы зернистых фильтров с фильтрующим слоем из аспирационных пылевых частиц
Зернистые фильтры с фильтрующим слоем из аспирационных пылевых частиц (рис. 2.3) обеспечивают выделение пылевых частиц из потока аспирационного воздуха, поступающего в камеру осаждения 1, подачу выделенных пылевых частиц с помощью разгрузочной щели 2 в фильтрующий слой 3, формирующийся между двумя сетками 4, и удаление фильтрующего слоя с осевшей пылью за пределы фильтра с помощью разгрузочных патрубков 5. Устойчивая работа зернистых фильтров с фильтрующим слоем из аспирационных пылевых частиц будет иметь место, когда количества осаждаемых в камере осаждения пылевых частиц будет достаточно для формирования и работы фильтрующего слоя. Оценка устойчивости механизма работы зернистых фильтров может быть произведена с помощью коэффициента устойчивости Ку где U0 - количество пылевых частиц, осаждаемых в зернистом фильтре в единицу времени, м3/ч; Uc - количество пылевых частиц, необходимых для формирования фильтрующего слоя в единицу времени, м3/ч. Величина Uc может быть найдена так где V} - объем фильтрующего слоя, м ; Тт - время работы фильтрующего слоя в режиме очистки воздуха, ч. При конусном расположении фильтрующего слоя (рис. 2.4) объем фильтрующего материала V3 можно найти из выражения: где: V і - объем фильтрующего материала, заключенный между опорными сетками, м 3 ; V2 - объем фильтрующего материала, накапливающегося в верхней части слоя, м 3 ; % - объем пор в слое, м 3 . Данные о пористости 4 некоторых фильтрующих сред приведены в литературе [33]. Используя данные стереометрии, выражение (2.8) можно переписать так: где: t - толщина фильтрующей среды, м; е - длина образующей конуса фильтрующего слоя, м . В случае применения в фильтре плоского фильтрующего слоя объем материала найдется так: Параметр Тач зависит от размеров аспирационных частиц, плотности их упаковки, а также от запыленности поступающего на очистку воздуха.
На практике его численные значения определяются экспериментально Параметр U0 определен как где zex - концентрация пыли в воздухе, поступающем в камеру осаждения, мг/м ; Q& - количество запыленного воздуха, поступающего в камеру осаждения, м3Ус; рч - плотность аспирационных частиц пыли, кг/м3; Я - степень выделения пылевых частиц из пылевоз душного потока в камере осаждения, ед.
Величина Я равна где Dri - процент пылевых частиц /-фракции, осаждаемых камерой осаждения, %; D— процент пылевых частиц /-фракции в общей массе аспирационной пыли, % . п - количество осаждаемых в камере пылевых фракций. Значение Qta может быть получено через скорость движения воздуха Уг в камере осаждения пылеуловителя: Qm=K. F,M3/C. где F— площадь поперечного сечения камеры осаждения, м2. 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 [5, 33]. В частности, значение Lx может быть найдено из условия, что при скорости Vx пылевая частица, пребывая в камере осаждения, преодолевает вертикальный путь Нх, со скоростью со (см. рис. 2.4), т.е. Следует отметить, что длина камеры Lx в выражении (2.10) приведена без учета перехода потока запыленного воздуха из турбулентного в ламинарный, имеющий место в начале камеры [5]. Начальная длина камеры LK , где осуществляется данный переходный процесс может быть найдена с помощью зависимости, полученной СЕ. Бутаковым [5]: где: v - кинематическая вязкость, м2/с. С учетом сказанного общая длина определится так В выражении 2.10 скорость о) может быть найдена через равенство сил веса движущейся частицы G и сопротивления воздушной среды Р, т.е:
Экспериментальное исследование процесса очистки воздуха от пыли в насыпных зернистых фильтрах
Ранее (см. раздел 2.) была дана теоретическая оценка влияния степени неравномерности потока запыленного воздуха на эффективность очистки аспирационного воздуха в зернистых фильтрах.
Практическая проверка полученных выводов осуществлялась с использованием основных факторов, влияющих на пылеочистку, в частности, толщины слоя фильтрующего материала, крупности зерен, исходной запыленности воздуха и скорости фильтрации, а также вновь вводимого нами фактора - коэффициента неравномерности потока запыленного воздуха.
Зависимость эффективности очистки от неравномерности потока запыленного воздуха. Запыленный воздух подается на вход зернистых фильтров с определенной скоростью. Под действием аэродинамических сил он распределяется по фильтрующему слою, проходит через его поры, освобождается от пыли и, уже очищенный, выбрасывается в атмосферу.
В научно-технической литературе скорость входа запыленного воздуха в фильтр принято считать скоростью фильтрации. Под скоростью фильтрации понимают нагрузку по газу - отношение объемного расхода газов, проходящих через фильтр, к площади фильтрующей поверхности, выражаемое в м /(м .мин) или м/с [40].
При равномерной подаче скорость входа запыленного воздуха в различных местах слоя фильтрующего материала зернистых фильтров будет соответствовать скорости фильтрации. Процессы очистки воздуха от пыли в фильтрах с подачей воздуха на очистку со скоростью фильтрации характеризуются стабильностью. Здесь наиболее полно реализуется инерционный механизм осаждения пыли, характерный для работы зернистых фильтров.
Есть основания считать (см. раздел 1), что поток запыленного воздуха может поступать в фильтрующий слой зернистых фильтров весьма неравномерно и существенно влиять на процессы осаждения пыли.
Рассмотрим спектр скоростей потока запыленного воздуха перед слоем фильтрующего материала зернистого фильтра с прямоточной схемой движения запыленного воздуха [81] (рис, 3.6). Изолинии скоростей воздуха при входе в слой фильтрующего материала показывают, что скорости потоков при входе в фильтр изменяются от 0,1 м/с до 3,8 м/с. Наибольшие значения наблюдаются около ядра потока, а наименьшие — на максимальном удалении от него. Исследования показывают, что до 75 % запыленного воздуха, поступающего на очистку в фильтр, проходит через часть слоя, находящегося около ядра потока запыленного воздуха.
На рис. 3.7 представлены точечные измерения поля скоростей потока воздуха при входе в слой фильтрующего материала мелкозернистых фильтров МЗФ-ИПИ. Из рис. 3.7 следует, что поле скоростей мелкозернистого фильтра является также неравномерным.
Представленные данные подтверждают наши предположения о неоднородности поля скоростей запыленного воздуха перед входом в слой фильтрующего материала в зернистых фильтрах и нестабильном процессе осаждения пыли в них.
Следовательно, в перечень параметров, определяющих эффективность очистки воздуха от пыли в зернистых фильтрах, следует включить показатель, с помощью которого можно оценить неравномерность потоков запыленного воздуха перед слоем фильтрующего материала. Данный показатель должен отражать степень несоответствия скорости входа запыленного воздуха в слой фильтрующего материала по отношению к скорости фильтрации зернистых фильтров.
В основу показателя неравномерности потоков запыленного воздуха может быть положено отношение максимальной или минимальной скорости входа запыленного воздуха в любой точке слоя фильтрующего материала (VMax,VMin) к скорости фильтрации (Уф) зернистого фильтра. Это отношение названо нами коэффициентом неравномерности потока [82, 83]. С учетом сказанного, выражение коэффициента неравномерности потока можно записать как
Оценка неравномерности потока запыленного воздуха в зернистых фильтрах с использованием математических статистик
Оценка неравномерности потока запыленного воздуха, подаваемого на очистку в фильтрующий слой зернистых фильтров, была произведена многомерным регрессионным анализом.
Как уже отмечалось ранее (см. раздел 3), оценка неравномерности потока запыленного воздуха, подаваемого на очистку в зернистые фильтры, возможна с помощью введенного нами коэффициента неравномерности потока Кр [102]. Этот показатель устанавливает соотношение между максимальными и минимальными значениями скоростей потока запыленного воздуха к принятой в зернистом фильтре скорости фильтрации. Он не учитывает значения скоростей потока и динамику их разброса по всему фильтрующему слою.
Нами определялась возможность оценки неравномерности потока запыленного воздуха в зернистых фильтрах с использованием известных статистических характеристик. Объектом внимания были характеристики уровня величин распределения скорости потока: средние значения Vcp , медиана VM , а также характеристики разброса этих величин, соответственно - стандартное отклонение S (для средней скорости Vcp) и медианное отклонение SM (для медианы VM ). Непараметрические характеристики (медиана Ум и медианное отклонение SM) были взяты по соображениям устойчивости их к значительным выбросам отдельных значений.
Данные оценки эффективности работы зернистых фильтров , взятые за основу статистической обработки информации, представлены в таблице 4.1, а измерений скоростей воздушных потоков перед входом в фильтрующую среду в 26 точках v}, v2, ..., v2s - в табл. 4.2.
По серии из 26 точечных измерений скоростей определялись значения статистических показателей Vcpy VM , S и SM (табл. 4.4).
Выбор статистических показателей степени неравномерности потока производился на основе оценки степени их влияния на эффективность очистки воздуха от пыли в зернистых фильтрах. При этом коэффициент эффективности очистки воздуха вычислялся с помощью выражения (4.6).
Данные точечных измерений показывают, что поле скоростей в одном опыте (рис. 4.4, а) может существенным образом отличаться в другом (рис. 4.4, б).
Данные эксперимента позволили для каждого опыта рассчитать ряд характеристик. Далее, предполагая практическую допустимость линейного приближения зависимости коэффициента очистки от остальных параметров, на основе стандартной процедуры многомерного регрессионного анализа было рассчитано уравнение линейной регрессии: где строчными буквами обозначены стандартизованные (центрированные по среднему значению и нормированные по стандартному отклонению) безразмерные значения перечисленных выше переменных. Переход к безразмерным величинам позволяет оценить вклад каждой из входных переменных в прогноз выходной величины. В данном случае видно, что коэффициент очистки наиболее существенно зависит от толщины фильтрующей среды и скорости фильтрации. Необходимо отметить, что при 5% уровне значимости зависимость (ЗЛО) не является статистически значимой, так как критическая величина статистики Фишера F u 1.84 (33 опыта и 4-х оцениваемых коэффициента) превышает фактическое значение F = 1,66, а среднеквадратическая ошибка прогноза коэффициента очистки по уравнению (2) S = 0.136 м/с.
Учитывая полученный результат, включим в перечень входных стандартизованных переменных толщину фильтрующего слоя t, среднюю скорость фильтрации vcp и ее стандартное отклонение s, вычисленные по результатам точечных измерений. В этом случае регрессионная зависимость может считаться значимой, так как статистика Фишера F - 2,14 при F«pHffl=1.83. Ошибка прогноза уменьшается - S„p= 0.11 м/сек. Уравнение (4Л1) наглядно отражает существенную роль характеристики изменчивости поля скоростей - их стандартных отклонений.
Аналогичная зависимость, вычисленная по непараметрическим статистикам (медиане и медианному отклонению), приводит к более контрастному результату
