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

15900573.051.png

15900573.062.png

15900573.073.png

15900573.084.png

15900573.001.png

15900573.002.png

15900573.003.png

15900573.004.png

15900573.005.png

15900573.006.png

15900573.007.png

15900573.008.png

15900573.009.png

15900573.010.png

15900573.011.png

15900573.012.png

15900573.013.png

15900573.014.png

15900573.015.png

15900573.016.png

15900573.017.png

15900573.018.png

15900573.019.png

15900573.020.png

15900573.021.png

15900573.022.png

15900573.023.png

15900573.024.png

15900573.025.png

15900573.026.png

15900573.027.png

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

15900573.028.png

15900573.029.png

15900573.030.png

15900573.031.png

15900573.032.png

15900573.033.png

15900573.034.png

15900573.035.png

15900573.036.png

15900573.037.png

15900573.038.png

15900573.039.png

15900573.040.png

15900573.041.png

15900573.042.png

15900573.043.png

15900573.044.png

15900573.045.png

15900573.046.png

15900573.047.png

15900573.048.png

15900573.049.png

15900573.050.png

15900573.052.png

15900573.053.png

15900573.054.png

15900573.055.png

15900573.056.png

15900573.057.png

15900573.058.png

15900573.059.png

15900573.060.png

15900573.061.png

15900573.063.png

15900573.064.png

15900573.065.png

15900573.066.png

15900573.067.png

15900573.068.png

15900573.069.png

15900573.070.png

15900573.071.png

15900573.072.png

15900573.074.png

15900573.075.png

15900573.076.png

15900573.077.png

15900573.078.png

15900573.079.png

15900573.080.png

15900573.081.png

15900573.082.png

15900573.083.png

15900573.085.png

15900573.086.png

15900573.087.png

15900573.088.png

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

15900573.089.png

15900573.090.png

Plik z chomika:

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:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin