Процессы и аппараты упаковочного производства

Циклоны и отстойные центрифуги

Циклоны. Циклонный процесс получил свое название от Циклонов - Аппаратов для разделения пылей. Позднее начали использовать работающие по тому же принципу аппараты для разделения суспен­зий - Гидроциклоны. Применяют циклонный процесс и для отделения газа от капель жидкости.

Схема циклона показана на рис. 10-5. Циклон состоит из ци­линдрического корпуса 1 С коническим днищем 2. Запыленный газ вводится в корпус 1 через штуцер тангенциально со скоростью 20-30 м/с. Благодаря тангенциальному вводу он приобретает вращательное движение вокруг трубы для вывода очищенного газа, расположенной по оси аппарата. Частицы пыли под действием центробежной силы отбрасываются к стенкам корпуса. В аппарате создаются два спиральных потока: внешний поток запыленного газа, который движется вниз вдоль поверхности стенок циклона, и внутренний поток очищенного газа, который поднимается вверх, располагаясь вблизи оси аппарата, и удаляется из него. Пыль концентрируется вблизи стенок и переносится потокам в разгрузочный бункер 3.

Степень очистки газа в циклонах тем больше, чем больше фактор разделения Кр. Из выражения (10.19) видно, что Кр Можно увеличить либо путем уменьшения радиуса вращения газового потока, либо увеличением его скорости, что сопряжено со значительным возрастанием гидравлического сопротивления и увеличением турбулентности газового потока (которая ухудшает процесс осаждения и способствует перемешиванию очищенного газа с запыленным).

Рис. 10-5. Циклон:

1 – цилиндрический корпус; 2 – коническое днище; 3 – разгрузочный бункер

Рис. 10-6. Батарейный циклон (а) И его элементы (б):

1 - корпус; 2 - газораспределительная камера; 3 - корпуса циклонных элементов; 4 – трубные решетки; 5- бункер для пыли; 6 - лопастные устройства для закручивания газового потока внутри элементов

В то же время уменьшение радиуса циклона приводит к снижению его производительности. Поэтому при больших расходах запыленного газа вместо одного циклона большого диаметра применяют несколько циклонных элементов меньшего размера, объединенных в одном корпусе. Такие аппараты называют Батарейными цикле Нами {мультициклонами).

На рис. 10-6 показаны батарейный циклон и его элементы. В общем корпусе циклона 1 Расположены циклонные элементы 5, герметично закрепленные в трубных решетках 4. Запыленный га s через входной штуцер поступает в газораспределительную камеру 2, А из нее - в циклонные элементы, в кольцевое пространство между корпусом элемента 3 И патрубком для вывода очищенного газа. В этом пространстве размещены лопастные устройства 6, Которые придают газовому потоку вращательное движение. Пыль отбрасывается к стенкам, движется вниз по спирали и ссыпается из всех элементов в общий бункер 5. Очищенный газ выходит из элементов по трубам в общую камеру и удаляется из аппарата через верхний штуцер.

Диаметр одиночных циклонов обычно составляет от 40 до 1000 мм, а элементов батарейных циклонов - от 40 до 250 мм.

В промышленности применяют циклоны разнообразных конструкций. Наиболее распространены циклоны НИИОгаза, отличительной особенностью которых является наклонный патрубок прямоугольного сечения, через который газ вводится в циклон. То обстоятельство, что газ получает спиральное направление движения уже при входе в циклон, способствует снижению гидравлического сопротивления аппарата.

Гидроциклоны и мультигидроциклоны аналогичны по устройству циклонам и мультициклонам.

Характеристики ряда циклонов НИИОгаза приведены ниже:

______________________

* Все линейные размеры даны в долях диаметра циклона.

Степень очистки газов от пыли в циклонах составляет для частиц диаметром 5 мкм 30-85%, диаметром 10 мкм - 70-95%, диаметром 20 мкм - 95-99%. В батарейных циклонах степень очистки газа в несколько меньшей степени зависит от размера частиц: для указанных выше размеров (5, 10 и 20 мкм) она составляет соответственно 65—85, 85-90, 90-95%. Большая степень очистки газов достигается в циклонах с большим гидравлическим сопротивлением.

Аппараты для проведения циклонного процесса характеризуются простотой конструкции, отсутствием движущихся частей, возможностью обработки химически агрессивных сред. Они обеспечи­вают повышенную степень разделения по сравнению с аппаратами гравитационного осаждения, более компактны.

К недостаткам их относятся сравнительно высокое гидравлическое сопротивление (в циклонах оно составляет 400-700 Па), невысокая степень улавливания частиц размером менее 10 мкм, механическое истирание корпуса аппарата твердыми частицами, чувствительность к колебаниям нагрузки по газу или жидкости. Поэтому аппараты циклонного типа не рекомендуется использовать, если требуется улавливать частицы размером менее 10 мкм и частицы, обладающие сильным абразивным действием.