Cyklony odpylające.pdf
(
486 KB
)
Pobierz
okl mt 04-2008 pomocnicze.qxd
jak to działa
fabrycznych w zasadzie cieszył: oznaczał, że pra-
ca wre i coś się tam produkuje! Te czasy niestety
minęły. Zakładów przybyło i zaczęło nam brakować
świeżego powietrza.
Troska o świeże powietrze ma już sporą histo-
rię. Pierwszy przepis, dotyczący ochrony czystości
powietrza, został wydany w Anglii w 1273 roku i nie
wynikał z jakichś przemysłowych zagrożeń. Chodziło
o czystość ulic i powietrza, zanieczyszczanego zapa-
chem odchodów końskich i... ludzkich.
Znacznie później, w początkowym okresie,
urządzenia do oczyszczania gazów dotyczyły gazu
świetlnego, który, pozyskiwany metodą suchej desty-
lacji węgla, zawierał mnóstwo domieszek tak stałych,
Cyklony odpylające
Kazimierz Topór
1
powietrze oczyszczone
jak i gazowych. Niektóre z nich
były niebezpieczne i przed
wpuszczeniem gazu do sieci na-
leżało je usunąć. Stąd powstała
cała gama różnych filtrów, osad-
ników, pochłaniaczy itp.
Rozwój przemysłu,
zwłaszcza hutniczego i odlewni-
czego, jak również rozwój tech-
nologii ogrzewania systemami
centralnego ogrzewania, zasila-
nego gorącą wodą z dużych ko-
tłowni, spowodował wzrost za-
interesowania metodami efek-
tywnego oczyszczania spalin
zwłaszcza z domieszek stałych:
popiołów, sadzy itp.
Najpierw więc pojawiły
się tzw. komory osadnikowe,
a więc duże zbiorniki, w których
– zgodnie z prawem Bernoulle-
go następował spadek prędko-
ści zanieczyszczonego powie-
trza i cząstki stałych zanieczysz-
czeń mogły grawitacyjnie opa-
dać na dno. Proces ten nie był
zbyt efektywny: uzyskiwano
stopień oczyszczenia na pozio-
mie 20–25%. Jedyną zaletą tych
komór była prostota konstrukcji,
niska cena i praktycznie zero
kłopotów eksploatacyjnych.
W 1886 roku nastąpił
istotny postęp: Amerykanin
O.M. Merse, pracownik kompa-
nii Knickerboker, uzyskał patent
na pierwszy przemysłowy cy-
rura wylotowa
klon. Urządzenie było proste,
ale był problem z jego projek-
towaniem. Do dziś właściwie
nie istnieje pełna teoria pracy
cyklonu, mimo że zajmowało
się tym zagadnieniem wielu
wybitnych ludzi. I tak w 1901
roku firma MAN z Norymbergii
uzyskała patent na nowy typ
cyklonu, opracowany przez
Ludwika Prandtla, twórcę teo-
rii tzw. warstwy przyściennej,
odgrywającej istotną rolę
w pracy cyklonu. Obecnie za
najbardziej poprawną uważa
się teorię wirów
Helmholtza–Driessena, która
pozwala obliczać cyklony z do-
stateczną dla praktyki przemy-
słowej dokładnością.
Jak działa taki typowy
cyklon? Ogólny jego schemat
ilustruje rysunek . Zanie-
czyszczone gazy, np. spalino-
we, są wprowadzane stycznie,
do cylindrycznej części piono-
wego, sporych rozmiarów
zbiornika. Taki sposób wpro-
wadzenia spalin powoduje ich
zawirowanie wokół osi piono-
wej. Dzięki działaniu sił od-
środkowych, wszystkie cięższe
frakcje, tj. popiół, sadza i inne
cząstki stałe, koncentrują się
na ściankach zbiornika i z wol-
na osuwają się w dół. Stru-
mień gazowy wędruje po torze
wlot
spaliny i frakcje
sta³e
korpus cyklonu
1
sekcja sto¿kowa
32
zanieczyszczenia
D
awno, dawno temu widok dymiących kominów
śrubowym w kierunku do dołu
cyklonu, a jego ciśnienie, tempe-
ratura i gęstość różnicują się tak,
że w osi pionowej cyklonu nastę-
puje znaczny spadek tych para-
metrów, a na ściankach ich
wzrost. W rezultacie oczyszczone
już gazy – w uproszczeniu mó-
wiąc – napotykają na swej drodze
w dolnej części cyklonu większy
opór poosiowy i następuje ich
zwrot ku górze. Ten skompliko-
wany przebieg strug gazów jest
powodem wspomnianych trudno-
ści w stworzeniu matematyczne-
go modelu pracy cyklonu. Pręd-
kość obwodowa wirowania jest
największa na małych promie-
niach i maleje w kierunku obwo-
du. M.in. z tego powody cyklony
mają dolną część stożkową, co powoduje, że zmniej-
sza się promień wirowania, co daje wzrost prędkości
strugi gazów. Zgodnie z elementarnym wzorem na
wartość siły odśrodkowej działającej na drobinkę
o masie
Im mniejszy promień,
tym – przy stałej prędkości
obwodowej – większa siła od-
działywania na drobinki stałe.
W rezultacie więc zaist-
niała tendencja do budowy
baterii cyklonów o stosunkowo
niewielkich średnicach, co
znacznie poprawia ich efek-
tywność.
Taką typową instalację
odpylania sporego kotła ener-
getycznego przedstawia rys.
. Po wstępnym oczyszczeniu
gazów, w tzw. multicyklonie
(odmiana cyklonów wielokrot-
nych), przechodzą one do ba-
terii cyklonów, skąd odprowa-
dzane są do komina. Łatwo za-
uważyć, że prędkość strugi ga-
zów jest wymuszana przez wentylator wyciągowy.
Jest to – jak już wspominałem – bardzo istotny para-
metr pracy cyklonu.
2
3
Cyklon wg patentu
W. Tuszko
Cyklon klasyczny
m
:
Odkurzacz cyklonowy od odkurzacza
tradycyjnego odróżnia
a) dłuższa rura ssąca
b) brak worka
c) odmienny kształt obudowy
F =
m ·V
2
––––
gdzie:
r
– promień wirowania,
V
– prędkość obwodowa,
m
– masa drobinki zanieczyszczenia.
kocio³
Schemat dwustopniowej instalacji odpylania
2
multicyklon MOS
ekonomizer
bateriacyklonów CE
komin
od¿u¿lacz
przenoœnik
œlimakowy
zawory dozuj¹ce
33
wentylator wyci¹gowy spalin
jak to działa
4
Interesującą koncepcją budowy cyklonów – po-
twierdzającą fakt, że do dziś nie ma pełnej teorii ich
działania – jest tzw. „cyklon teleskopowy” opatento-
wany w USA przez Polaka – dr. inż. Włodzimierza
Tuszko, specjalistę od urządzeń odpylających. Ogólny
schemat tego cyklonu przedstawia rys. . Charakter
urządzenia pozostał ten sam: stożkowy zbiornik ze
stycznym wprowadzaniem strugi spalin. Jednakże
„schodkowa” budowa daje szereg korzyści, jeśli idzie
o rozkład prędkości obwodowej i spadek temperatury
wzdłuż osi cyklonu. Wynalazek ten potwierdza fakt,
że w dziedzinie cyklonów nie powiedziano jeszcze
ostatniego słowa.
Efektownym zastosowaniem zasady budowy
cyklonów jest słynny odkurzacz Jamesa Dysona,
(1970 r.) znany jako „bezworkowy”.
Ogólny widok tego odkurzacza przedstawia fot.
. Widać baterię stożkowych cyklonów o małej śred-
nicy, której efektywność – zgodnie z tym, co powie-
dziano wyżej, przewyższa skuteczność jednego, więk-
szego. Nawiasem mówiąc, Dyson przedstawiając hi-
storię swojego odkurzacza – pełną dramatycznych
momentów walki o uznanie wynalazku i uruchomie-
nie produkcji – wspomniał o ponad 5000 prób i ekspe-
rymentów, jakie musiał przeprowadzić, żeby dojść do
obecnych rezultatów. Można to uznać za przyczynek
do prezentowanej w Szkole Wynalazców TRIZ i efektu
działania wektora inercji.
James Dyson przecież nie wymyślił cyklonu;
zrobiono to już ponad 120 lat temu. On jednak pierw-
szy wpadł na pomysł zastosowania zasady działania
potężnego urządzenia przemysłowego do zaprojekto-
wania sprzętu domowego. To też jest godne uwagi
osiągnięcie.
3
4
34
Plik z chomika:
mikron32
Inne pliki z tego folderu:
Wiązania narciarskie.pdf
(1329 KB)
Wariator samoczynny.pdf
(192 KB)
Urządzenie do cięcia wodą - Hydrojet.pdf
(242 KB)
Turbiny wiatrowe.pdf
(2211 KB)
Termometr.pdf
(537 KB)
Inne foldery tego chomika:
► LEKTURY,itp
►BIBLIOTEKA.exe
►Szkoła Średnia na CD
AKWARIUM
CHOMIKOWE PORADY
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin