Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
С помощью вихревых свистков экспериментально были получены частоты порядка 15 кГц.
Динамические акустические генераторы (сирена) отличаются повышенной эффективностью преобразования всех видов энергии в акустическую энергию. Применяемые в промышленности, в частности в США, сирены были разработаны Аллеком и Рудником [12] (рис. ХІ-6,а). Сирены состоят в основном из высокооборотного ротора, который прерывает поток газа (обычно воздуха) через каналы статора.
В первоначальной конструкции Аллека и Рудника в роторе было 100 каналов, расположенных на равных расстояниях друг от Друга; соседние поверхности ротора и статора плотно прилегали Друг к другу. Частота колебаний, создаваемых ротором, составляла 130—330 Гц. Коэффициент полезного действия сирены конструкции Аллека — Рудника 17—34%, звуковая волна имела частоту 3—19 кГц, выходная мощность сирены от 80 до 176 Вт.
В более современных конструкциях частота вращения роторов Достигает 50 000 оборотов в 1 мин; сообшается, что коэффициент
34—1144 529
J = 3,0В2 V(P — 0.9) W
(XI. 28)
(XI.29)
Рис. ХІ-б. Акустические генераторы (сирены): с — сирена Аллена — Рудника [12]; б —сиреиа CIOP (Польская академия наук) [108|| /— отражающая пластина; 2— номера; 3 — канал; 4 — статор; 5 — роторы; 6 — устройств для регулирования зазора; 7 — мотор; 8 — звукоотражатель.
полезного действия этих роторов около 50%. Для создания относительно чистого звука каналы статора должны быть круглого сечения, а каналы ротора — прямоугольного.
Основной проблемой в создании сирен является обеспечение высокой скорости вращения ротора. Осаждение частиц на роторе ухудшает балансировку, подшипники перегреваются. Кроме того, частота звука не может быть изменена без изменения числа каналов или скорости вращения ротора. Недавние исследования [543] привели к разработке новой модификации сирены, интенсивность которой достигает 14 Вт/м2 в области, близкой к сирене; сирена непосредственно соединена с центробежным вытяжным вентилятором, с помощью которого удаляются агломераты (рис. VI-6,6).
Интенсивность звука для сирен Jo может быть найдена из выражения
PU.
У = (2лVА)* (XI.30)
где А — амплитуда колебаний.
Айну [108] предложил ряд расчетных уравнений для звуковых агломерирующих систем, которые дают результаты, удовлетворительно совпадающие с экспериментальными данными. Средняя интенсивность звука в агломерационной цилиндрической камере / диаметром D может быть найдена из выражения
4(5/
J = р/0/площадь поперечного сечения камеры = n?2~ (XI.31)
где ? — постоянная характеристика установки, 0,07<Ci?r|A<r0,16; т]А — акустическая эффективность генератора.
Бушер [108] предположил, что ?-rjA ближе к 0,07, чем к 0,16. Индекс агломерации I может быть найден из выражения
/=ехР (XI.32)
где t — время контакта, с.
Идеальная высота агломерационной камеры может быть оценена из выражения
fi = 3vlnf 1^/" (XI.33)
где и — средняя линейная скорость аэрозоля, м/с, обычно около 1 м/с.
Конструкция звуковой агломерирующей установки чрезвычайно проста. Источник звуковых колебаний большой интенсивности помещают на одном конце агломерационной камеры, через нее пропускаются очищаемые газы, агломерированные частицы или капли затем улавливают в циклоне (на рис. XI-7 показаны две типичные схемы размещения). По первой схеме газы движутся по направле-
34*
531
¦23
Чцкщый газ
Газ \
Очищенный ОоэЬух
Очищенный
газ
Шдность
Рнс. XI-7. Схема расположения систем звуковой агломерации и улавливания частиц: а — газы движутся в направлении от источника звука; б — газы движутся по направлению к ис-| точинку звука [108]; / — мультисвисток; 2 —
акустическая камера; 3 — тангенциальный вход газа; 4 — циклоны; 5 — акустический отражатель® 6 — пылеосадительная камера; 7 — мультициклоні 8~ фнльтр; 9 — сирена; 10 — вентилятор; 11—каї мера; 12 — пылесборник.
Рнс. ХІ-8. Ультразвуковой туманоуловш тель [38]:
1 — источник звука; 2 — отражатель звука.
1
нию к источнику звука, тогда как по второй схеме газы, пройдя? через предварительный циклон, движутся от источника звука.
Была также [110] тщательно исследрвана работа ультразвуко-. вого туманоуловителя [38], показанного на рис. ХІ-8. Над сеткой создается интенсивное звуковое поле; давление звукового излучения препятствует захлебыванию сетки и уносу частиц. Звуковое поле увеличивает также число столкновений между проволокой и колеблющимися каплями. Эксперименты проводились на сетке 120 мм при скорости потока 5 м/с. Перепад давлений составил 0,85 кПа, концентрация аэрозоля была снижена от 0,345 до 0,0128 мг/м3, т. е. эффективность улавливания составила 96,5%* Акустическое поле 60—80 Вт с частотой 9,8 кГц было получено с помощью струйного свистка, количество потребляемой при этом энергии составило 4—5 кВт/(м3-с).
На рис. XI-9 приведены сравнительные данные для двухступенчатого обычного туманоуловителя, перепад давления на котором более чем в два раза превысил перепад давления в туманоулови-теле на рис. XI-8. Толщина слоя проволочной сетки в звуковом туманоуловителе 150 мм, подача газа 110 м3/ч, скорость 4,4— 4,65 м/с, потеря напора в двухступенчатом уловителе (без звукового генератора) 1,07—1,19 кПа, в одноступенчатом звуковом — 0,75—0,87 кПа.
