Конструкция лабораторного циклона
В лабораторной работе предусмотрена очистка атмосферного воздуха с определённой концентрацией пыли с использованием циклона упрощенной конструкции диаметром D=120 мм (рис.4). Входной патрубок имеет круглое проходное сечение и установлен тангенциально. Соотношения геометрических размеров этого циклона следующие:
диаметр входного патрубка d=0,27∙D;
диаметр выходного патрубка d=0,58∙D;
высота цилиндрического участка Hц=1,29∙D;
высота конического участка Hк=1,25∙D;
высота установки выходного патрубка h1=0,83∙D;
Эти соотношения заметно отличаются от принимаемых для типовых циклонов ЦН-11 (см. с. 7). Таким образом, полное геометрическое подобие лабораторного циклона полномасштабным промышленным не соблюдено, что может снизить эффективность пылеулавливания.
Рис.4. Конструкция лабораторного циклона
(указаны наружные размеры элементов)
При рекомендуемой для типовых циклонов ЦН-11 условной скорости wц=3,5 м/с пропускная способность лабораторного циклона может достигать Bг=3,5∙0,785∙0,122∙3600=142,4 м3/ч. При таком расходе воздуха должна обеспечиваться довольно высокая степень улавливания мелких частиц пыли (порядка 80% для =10 мкм, рис.3).
Лабораторная установка
Основными элементами установки являются (рис.5) исследуемый циклон, пылепитатель для дозированной подачи пыли в поток воздуха и бытовой пылесос с центробежным вентилятором. Для регулирования расхода воздуха, пропускаемого через циклон, и соответственно скорости вращения рабочего колеса вентилятора, используется автотрансформатор, изменяющий напряжение на электродвигателе пылесоса. Для контроля расхода воздуха применена расходомерная диафрагма, перепад давления на которой определяются с помощью жидкостного чашечного манометра. Для определения аэродинамического сопротивления циклона использован простейший жидкостный манометр
Дозированную подачу пыли в поток атмосферного воздуха реализуют с помощью шнекового (винтового) питателя (поз.3, рис.5). Шнековый элемент (двухзаходный винт) приводится во вращение со скоростью 25 об/мин электродвигателем с многоступенчатым редуктором. При вращении шнека пыль равномерно поступает во вторую, контрольную воронку и далее по резиновой трубке вводится в поток воздуха вблизи входного сечения подающей трубы (поз.2, рис.5). Размеры шнека (диаметр и шаг винта) обеспечивают при указанной скорости его вращения расход пыли 10-15 г/мин и концентрацию пыли 25-35 г/м3 в потоке воздуха перед циклоном. . Контроль концентрации пыли предусмотрен по учёту её массы и длительности подачи в циклон. Степень улавливания пыли определяют по разности масс подаваемой пыли и осажденной в циклоне.
Для взвешивания порций пыли предусмотрены электронные весы, имеющие погрешность ±100 мг. При массе пыли 100 г относительная погрешность этих весов не будет превышать 0,1%. Для контроля длительности ввода пыли может быть использован обычный механический или электронный секундомер. Исключение выброса в аудиторию мелких фракций пыли, прошедших через циклон, обеспечивается штатным тканевым фильтром пылесоса.
Рис.5. Схема лабораторной установки:
1 – исследуемый циклон; 2 – подводящий трубопровод; 3 – пылепитатель; 4 – жидкостный манометр для контроля разрежения перед циклоном; 5 – жидкостный манометр для определения аэродинамического сопротивления циклона; 6 – отводящий трубопровод; 7 – бытовой пылесос; 8 – регулятор напряжения на электродвигателе пылесоса; 9 – трубопровод для размещения расходомерной диафрагмы; 10 – расходомерная диафрагма; 11 – жидкостный чашечный микроманометр.