Схема циклона для очистки воздуха

Циклоны для очистки воздуха от пыли

Владельцам небольших мастерских и просто домашним мастерам часто приходится сталкиваться с проблемой очистки воздуха после интенсивных работ по обработке древесины, шлифовке металлических поверхностей и т.д. Обычная вентиляция помещения тут не поможет, потребуется смонтировать специализированное оборудование. При известных навыках его можно сделать и своими руками.

Назначение и характеристики циклонов

Циклон представляет собой специализированную воздухоочистительную установку (хотя подобные агрегаты применяются также в качестве стружкоотсосов, опилок и иных средств для удаления отходов).

В качестве воздухоочистителей промышленные конструкции циклонов должны обеспечивать отсос и пылеудаление с эффективностью не ниже 85…90%, при пылеудалении фрагментов с размерами не менее 10…12 мкм. Они оснащаются различной конструкции фильтрами. Наиболее эффективны электрофильтры, благодаря которым одновременно производится снятие зарядов статического электричества с частиц пыли.

Принцип действия циклона заключается в следующем. В улиткообразное входное пространство циклона с большой скоростью (до 20 м/с) поступает воздух, для чего обычно используются вентиляторы. Воздух, содержащий частички пыли, закручивается, после чего поступает в коническую полость аппарата. Особенности геометрического строения циклона обуславливают постепенное увеличение скорости воздушного потока, содержащего пыль и иные отходы. В процессе этого происходит самоотделение более тяжёлых частиц пыли от более лёгких. Первые оседают на дно, а вторые, перемещаясь в конусообразном пространстве, попадают в пылесборник, откуда их уже легко удалить с помощью ведра или герметичного контейнера. Очищенный воздух через трубу удаляется в атмосферу.

Количество циклонов, в зависимости от требований к качеству пылеудаления, можно сделать разным: встречаются группы из трёх, четырёх и даже восьми одиночных циклонов.

Эксплуатационные требования к циклонам включают в себя следующие параметры:

1. допустимую дисперсность частиц, которые поступают в циклон, мкм.
2. эффективность процесса, которая выражается в предельной весовой концентрации частиц после пылеудаления, в г/мм 3 ;
3. производительность циклона, в м 3 /ч;
4. граничная температура воздуха или газа, поступающего в раструб циклона (более характерно для систем газоочистки, чем пылеудаления) – обычно до 400…600 °C;
5. внутренний диаметр циклона, мм.

Кроме чисто конструктивных требований, предъявляются ещё и условия качественной установки воздухоочистных аппаратов. Например, при превышении зазоров в соединениях воздуховодов часто происходит подсос воздуха, при котором производительность отделения пыли от воздуха резко снижается. Допустимая величина подсоса не должна быть более 6…8%.

Циклоны выполняют не только удаление пыли из окружающего воздуха, но могут также обеспечивать подачу чистого воздуха в помещение.

Конструкция бытового циклона

Универсальных циклонов для выполнения различных очистных операций нет. Например, стружкоотсос должен иметь повышенную прочность стенок трубы, что предотвратит преждевременный износ. Относительно циклона, предназначенного для сбора и удаления опилок, важно предусматривать минимальные потери во всасывающих воздуховодах. Предусматривая циклон для целей очистки воздуха от цементной пыли, возникающей в строительных работах, особое внимание уделяют конструкции фильтров.

Принцип работы циклонного пылеуловителя

В бытовых условиях наиболее универсальными считаются циклоны, очищающие воздух от крупнодисперсной пыли. Изменяя конструкцию фильтров, такие аппараты можно сделать для целей пылеудаления, в качестве стружкоотсоса, для очистки воздуха от опилок в деревообрабатывающей мастерской (например, у действующей пилорамы).

Составными частями такого агрегата являются:

• корпус – включает в себя коническую и цилиндрическую части, причём преимущественное влияние на качество процесса оказывает форма именно конической части;
• патрубок – один или несколько, куда поступает исходный загрязнённый воздух;
• выхлопная труба, предназначенная для отвода очищенного от пыли воздуха;
• входной фильтр (или их система) в качестве стружкоотсоса;
• приёмное ведро;
• приводной электродвигатель;
• вентилятор.

Устройство циклонного пылеуловителя

Все перечисленные детали/узлы можно приобрести, либо сделать своими руками.

Результат работы циклона

Выбор электродвигателя

Поскольку самодельный циклон устанавливается в мастерской, то главным параметром двигателя является его мощность и количество оборотов ротора. При наличии вентилятора мощность двигателя особого значения не имеет, поскольку частицы пыли всё равно в работающий станок, пилораму и т.п. попадать не будут. Тем не менее, мощность и диаметр улитки циклона должны быть взаимоувязаны между собой. При диаметре колеса улитки до 300…350 мм вполне подойдёт высокооборотистый (обязательно!) двигатель до 1,5 кВт. При меньших диаметрах мощность может быть ниже, однако снизится и производительность очистки. Поэтому при наличии в мастерской металлообрабатывающего станка принимают двигатель от 1 кВт.

Мощность электродвигателя существенно увеличивается, если планируется обустроить своими руками самодельное устройство за пределами помещения. Свободного места прибавится, но эффективность очистки снизится, в основном, из-за потерь в воздуховодах. Также стоит отметить, что в холодную пору года такой самодельный циклон будет эффективно «вытягивать» тепло из мастерской.

Удачным вариантом следует признать покупку электродвигателя в комплекте с приёмной улиткой, номер которой определяет потребительские возможности самодельной системы очистки воздуха. Наиболее распространённые для бытового применения параметры улиток и рекомендуемых к ним электродвигателей приведены в таблице:

Системы поставляются с резиновыми виброизоляторами. Они способны создавать рабочее давление от 0,8 кПа и выше.

Выбирая (либо изготавливая своими руками) улитку, предпочтение необходимо отдать радиальной схеме воздухозабора, чем тангенциальной.

В последнем случае для самодельной улитки возрастают непроизводительные потери, а инерционность способа отбора частиц для варианта со стружкоотсосом окажется весьма низкой.

Выбирая двигатель, необходимо учитывать, что скорость движения воздуха в устройстве не может быть меньше 2,5…3 м/с. При неудовлетворительной очистке элементы самодельного циклона как стружкоотсоса (фильтр, ведро) быстро забиваются стружкой, опилками и другими мелкими отходами.

Изготовление элементов циклона

На специализированных форумах сети Интернет можно найти чертежи всех составляющих агрегата, которые доступны для того, чтобы сделать их своими руками. Из подручных средств часто производится переделка бытового (а лучше – промышленного) пылесоса. Дополнительно необходимы:

• комплект шлангов из полупрозрачного гофрированного материала (это облегчит визуальный контроль за осевшими внутри частицами пыли). Для стружкоотсоса практичнее резиновые шланги;
• звукоизолирующая коробка, которая будет выполнять две функции – обеспечит снижение уровня шума в мастерской, и дополнительную защиту всех находящихся там станков и электроинструментов от периодически накапливаемого пылью статического электричества. С этой целью коробку можно сделать своими руками из фанеры, а изнутри отделать любого типа звукоизолятором;
• воздуховоды для очищенного воздуха: собираются своими руками из тонкого алюминиевого листа, и соединяются между собой фальцами;
• ёмкость для сбора отходов – можно изготовить из обычного строительного ведра вместимостью от 20 л, которое при помощи гофрорукава герметизируется с корпусом самодельного циклона;
• фильтр (можно использовать фильтр от грузовых автомобилей), который устанавливается на выходном патрубке.

Переделанный своими руками для нужд пылеудаления пылесос проверяют: сначала на холостом ходу, прогоняя через систему обычный воздух, а потом уже с подключением пылесоса к работающему станку.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Схема циклона для очистки воздуха

Для выделения из газов (воздуха), которые использовались в качестве рабочего тела (например, при пневмотранспорте), твердых частиц, и во избежание загрязнения окружающей среды, применяют механическую сухую очистку в циклонах, очистку с помощью матерчатых фильтров, а также электрическую и мокрую очистки.

Центробежные циклоны используют для очистки газов при запыленности 200-400 г/м 3 , при минимальном размере осаждаемых. частиц 5-10 мкм. Производительность циклонов по пылевоздушной смеси, в зависимости от их размеров, составляет 1500-15000 м 3 /ч.

Принцип действия циклона показан на схеме (IV). Запыленный воздух вводится в верхнюю цилиндрическую часть корпуса по касательной. В циклоне воздух движется по спирали вниз, Для чего предусматривается направляющая — неподвижная винтовая лопасть (или крышка цилиндра выполняется по винтовой поверхности). Под действием центробежных сил частицы отбрасываются к внешним стенкам, сползают и через специальный затвор Удаляются рз циклона. Очищенный воздух выходит по центральной трубе вверх. Скорость воздушной смеси на входе в циклон 15-25 м/с. Коэффициент очистки в центробежных циклонах 70-90%.

Циклоны малого диаметра обеспечивают лучшую очистку. Поэтому, чтобы достигнуть высокой степени очистки и увеличить производительность, их объединяют в группы (батареи). Схема такой установки показана на рисунке.

Воздушная смесь поступает по трубе 4 в распределитель 3, откуда подается в циклоны 5. Очищенный воздух выходит по трубкам 7 в коллектор 2 и отводится пй трубе 1 в следующий каскад очистки. Выделенный материал оседает в сборнике 6, откуда удаляется через специальные затворы. Техническая характеристика циклонов приведена в таблице.

Более полная очистка газов достигается в матерчатых фильтpax. Сущность очистки газов в таких фильтрах состоит в пропуске газов сквозь пористые перегородки, на которых оседают мелкие частицы. Обычно перегородки изготовляют в виде рукавов из толстой ткани. При температур газа свыше 100 °С рукава делают стеклоткани. Схема рукавного фильтра показана ниже.

Загрязненный воздух поступает по трубе 1 в корпус 2, в котором на специальных подвесках 4 уст новлены рукава 3. Проходя скво стенки рукавов, газ очищается от пыл которая на них оседает, и отводит по трубе 5. Для обеспечения работы фильтра его рукава периодически встряхивают специальным механизмом 6.

В момент встряхивания отводящие трубопроводы 5 закрываются заслонкой 5, заблокированной с механизмом встряхивания. Осажденный в сборнике 9 материал подается шнеком 7 чем шлюзовой затвор 10 в бункеры. Чтобы лучше очистить ткань, сквозь фильтр периодически продувают чистый воздух в обратном направлении.

Степень очистки в матерчатых фильтрах достигает 96-98% при условии очистки сухих газов. Техническая характеристии рукавных фильтров приведена в таблице ниже. Наиболее совершенным является электрический способ очистки газов.

Способ основан на ионизации частив взвешенных в газе, при пропускании последнего через электрическое поле высокого напряжения. Частицы, получившие заряд, перемещаются к электроду, заряд которого противоположен по знаку, и осаждаются на нем. Электрофильтры улавливают частицы крупностью до 5 мкм со степенью очистки до 99%. Такие фильтры успешно работают на очистке горячих (до 350° С) газов. Аэродинамическое сопротивление в них невелико, чем они отличаются от матерчатых. Расход энерги составляет около 0,3 кВт·ч на 1000 м 3 газа. Техническая характеристика электрофильтров приведена в табл. 20.

Для создания электрического поля между электродами фильтру применяется постоянный ток высокого напряжения (до 75000 В). Частицы пыли электролизуются в электростатическом поле, с зданном электродами, отталкиваются от коронирующего электрода, и оседают на электроде 1, соединенном с корпусом.

Устройство горизонтального электрофильтра показано ниже. Загрязненный газ поступает через входной распределитель 1 в к меру фильтра 2, разделенную на две параллельные секции. В каждой секции смонтированы три каскада электрофильтра, через которые газ проходит последовательно. Каждый каскад состоит нескольких рядов осадительиых сетчатых плоских электродов и коронирующих, состоящих из стержней, электродов 49 установле ных на изоляторах 5.

Осадительные электроды периодически встряхиваются кулачковым механизмом 6 для освобождения от осевшей на них пыли. Собранная в приемниках 8 пыль удаляется чер затворы 9. Очищенный газ отводится через сборный коллектор. Подробный расчет электрических и конструктивных параметров электрофильтров специфичен и он производится специализированными конструкторскими организациями. При проектировании предприятий, использующих эти фильтры, производится их выбор по данным катало-; гов и справочников.

Оборудование для мокрой очистки загрязненных газов применяют для окончательной очистки газов, отходящих из вращающихся печей и сушильных барабанов. Ниже показан вертикальный скруббер.

Загрязненный газ по патрубку 6 поступает в нижнюю зону корпуса 1 футерованному керамической плиткой 2. В верхнюю зону скруббера через брызгала 3 подается вода. В корпусе установлены насадки 5 из деревянных реек. Верхняя насадка равномерно распределяет воду по сечению корпуса, средняя — служит для улавливания пыли, а нижняя — распределяет поток входящего газа.

Газ вводится в скруббер по трубе 6 со скоростью 18-20 м/с по касательной к корпусу. Относительно крупные частицы под действием центробежных сил отбрасываются к стенкам, смачиваются водой и в виде пленки стекают вниз. Окончательное улавливание частиц водой производится при прохождении потока газа сквозь водяную завесу, образованную по всему сечению скруббера. Во избежание выноса воды в сборник 4 скорость движения газа в корпусе скруббера не должна превышать 6 м/с. Степень очистки в таком скруббере 95-98%.

Ниже показана схема пенного пылеуловителя, состоящего из корпуса 3 разделенного по высоте решеткой 4. В верхнее отделение на решетку по патрубку 2 подается вода так, чтобы ее слой на решетке составлял 20-30 мм. Запыленный газ поступает по трубе 1 и движется вверх сквозь решетку навстречу струям воды.

В результате такого движения образуется слой пены толщиной 120-180 мм, в котором задерживаются частицы пыли. Очищенный газ собирается в колпаке 5 и отводится в атмосферу. Частицы пыли, образующие с водой шлам, отводятся через сборник 7 и частично через боковое отверстие 6 вместе со шламом. Пенные пылеуловители задерживают частицы размером до З мкм. Скорость движения газов в аппарате достигает 3,5 м/с. Расход воды 0,5-0,8 м 3 на 1000 м 3 газа.

Рассмотренное выше оборудование предназначено для обеспыливания воздуха и газов и, следовательно, является оборудованием для защиты окружающей среды и улучшения условий труда человека. Однако при его эксплуатации имеются специфические особенности, на которые следует обращать особое внимание.

В сепараторах, циклонах и рукавных фильтрах используется сжатый газ, в виду чего существует опасность взрыва этих аппаратов и магистралей, при несоблюдении режимов их работы. При эксплуатации необходимо непрерывно следить за неправностью контрольно-защитных приборов и устройств (манометров, предохранительных клапанов и т. д.). Контрольно-аварийные устройства должны быть протарированы и опломбированы специальной, службой Госгортехнадзора.

К работе с оборудованием под давлением допускается только специально обученный персонал, имеющий соответствующие удостоверения. В электрических фильтрах применяется высокое напряжение и существует повышенная опасность поражения электрическим током. Поэтому фильтр должен быть установлен так, чтобы исключить непосредственный контакт персонала с оборудованием, работающим под напряжением.

Циклоны, их устройство, конструкция, принцип действия, область применения

Циклонные аппараты для очистки газов от пыли наиболее распространены в промышленности. Они имеют следующие достоинства:

• 1) отсутствие движущихся частей в аппарате;
• 2) надежность работы при температуре газа вплоть до 500°С (для работы при более высоких температурах циклопы изготавливаются из специальных материалов);
• 3) возможность улавливать абразивные материалы при защите внутренних поверхностей специальными материалами;
• 4) улавливание пыли в сухом виде;
• 5) почти постоянное гидравлическое сопротивление аппарата;
• 6) успешная работа при высоких давлениях газа;
• 7) простота изготовления;
• 8) сохранение высокой фракционной эффективности при увеличении запыленности газов.

• 1) высокое гидравлическое сопротивление — 1250—1500 Па;
• 2) плохое улавливание частиц размером

Однако у конической стенки циклона и у его крышки начинает уже сказываться перепад давления, сжимающее поток усилие становится значительно больше центробежной силы, и поток в виде сильного вторичного вихря направляется внутрь, захватывая с собой много частиц пыли. Но так как затем поток еще несколько раз но пути вниз обернется вокруг выхлопной трубы, частицы могут быть отброшены к стенке аппарата. Вторичный поток, искривленный вдоль конической стенки, захватывает отброшенную к стенке пыль и направляет ее вниз к пылеосадителыюй камере (бункеру). Без этого потока отдельные частицы, находящиеся у стенки, не смогли бы попасть вниз, поскольку направленная вверх составляющая центробежной силы становится большей по сравнению с силой тяжести. О большом влиянии вторичного потока свидетельствует тот факт, что пыль выносится из лежащих и даже перевернутых циклонов.

Отметим, что, поскольку решающим фактором, обусловливающим движение ныли, являются аэродинамические силы, а не силы тяжести, циклоны можно располагать наклонно и даже горизонтально.

Эффективность улавливания частиц пыли в циклоне Л циклона прямо пропорциональна скорости газа в степени 1/2 и обратно пропорциональна диаметру аппарата в степени 1/2. Процесс целесообразно вести на больших скоростях V_r и небольших D_K. Однако увеличение V_r может привести к уносу пыли из циклона и резкому увеличению гидравлического сопротивления. Поэтому целесообразно увеличивать эффективность циклона за счет уменьшения диаметра аппарата, а не за счет увеличения скорости газа. Оптимальное соотно-

В промышленности принято разделять циклоны на высокоэффективные и высокопроизводительные. Первые — эффективны, но требуют больших затрат на осуществление процесса очистки, циклоны второго типа имеют небольшое гидравлическое сопротивление, но хуже улавливают мелкие частицы.

На практике широко используют циклоны цилиндрические (с удлиненной цилиндрической частью) и конические (с удлиненной конической частью). Диаметр циклонного элемента цилиндрических циклонов не более 2000 мм, а конических — не более 3000 мм. Гидравлическое сопротивление циклонов определяют по формуле

где V_T — скорость газов в произвольном сечении аппарата. Коэффициент сопротивления

где К — коэффициент, соответственно равный 16, для циклонов с тангенциальным входом и 7,5 для циклонов с розеточ- ным входом; hh — размеры входного патрубка; D_Tp — диаметр выхлопной трубы.

Наибольшее распространение в России получили цилиндрические циклоны конструкции НИИОгаза (рис. 4.7). Отличительной их особенностью являются наклонный входной патрубок, сравнительно короткие цилиндрическая часть и вы-

Рис. 4.7. Примерная траектория газа в циклоне хлопная труба, а также малый угол раскрытия конической части. Наклон входного патрубка и винтообразная верхняя крышка способствуют направлению вращающегося газового потока вниз, что снижает гидравлическое сопротивление циклона. На выхлопной трубе циклона иногда устанавливают улитку, раскручивающую вращающийся газовый поток.

Под циклоном устанавливают бункер для сбора уловленной пыли. В конической части циклона ни в коем случае не должна скапливаться пыль во избежание взмучивания и вторичного уноса ее в выхлопную трубу.

Существует три типа цилиндрических циклонов конструкции НИИОгаза основной серии ЦН, различающиеся между собой углом наклона входного патрубка к горизонту:

• а) ЦН-15 с углом наклона 15°, нормальный и укороченный (ЦН-15у);
• б) ЦП-11 с углом наклона 11°, с повышенной эффективностью, с большим гидравлическим сопротивлением;
• в) ЦН-24 с углом наклона 24°, с повышенной пропускной способностью при меньшей эффективности и сниженном гидравлическом сопротивлении.

Все циклоны конструкции НИИОгаза нормализованы. Любой из размеров каждого типа может быть выражен в долях от диаметра циклона D. Согласно ГОСТ 9617-67 (с изменениями 1, 2) для циклонов приняты следующие величины диаметров, мм: 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400; 3000. Вследствие снижения эффективности с увеличением размеров применять циклоны типа ЦН диаметром более 1000 мм не рекомендуется. В этом случае устанавливают группу циклонов, работающих параллельно. Применяют двухрядную и круговую компоновку (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Схема групповой компоновки циклонов:

а — двухрядной; б — круговой

Основное требование, предъявляемое к компоновке циклонов в группу, заключается в необходимости одинаковых аэродинамических условий работы каждого циклона.

При несоблюдении этого условия через одни циклоны проходит больше газа, через другие — меньше, и нормальная работа группы нарушается вследствие перетоков газа через общий бункер.

Помимо циклонов конструкции НИИОгаза, достаточно широкое применение нашли циклоны конструкции ЛИОТ (Ленинградского института охраны труда) и СИОТ (Свердловского института охраны труда), они обычно используются в системах промышленной вентиляции.

Циклоны конструкции ЛИОТ по сравнению с циклонами конструкции НИИОгаза имеют удлиненную цилиндрическую часть и глубоко введенную выхлопную трубу, а также больший угол раскрытия конической части. В циклонах конструкции СИОТ отсутствует цилиндрическая часть, а входной патрубок имеет треугольную форму. Данные циклоны также нормализованы, и любой их размер может быть выражен в долях диаметра. По эффективности пылеулавливания эти циклоны мало отличаются от циклопов конструкции НИИОгаза.

Помимо цилиндрических, применяют конические циклоны конструкции НИИОгаза серии С (сажевые) типа СДК- ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22, которые отличаются от циклопов серии ЦН улиточным вводом газа, удлиненной конической частью и меньшим отношением диаметров выхлопной трубы и циклона (соответственно 0,33; 0,34 и 0,22). По сравнению с циклонами серии ЦН они характеризуются не только значительно большим гидравлическим сопротивлением, но и более высокой эффективностью. При одинаковой производительности размеры циклонов типа СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22 намного больше размеров циклонов серии ЦН. Эти циклоны можно применять диаметром до 3000 мм.

Анализ работы циклонов для пылеулавливания

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 21.06.2016 2016-06-21

Статья просмотрена: 2437 раз

Библиографическое описание:

Иванков Д. И., Гритчин Р. Д., Тюрин А. Н. Анализ работы циклонов для пылеулавливания // Молодой ученый. — 2016. — №13. — С. 165-168. — URL https://moluch.ru/archive/117/32043/ (дата обращения: 09.11.2019).

В статье рассмотрен классический вид конструкции циклонного пылеуловителя. Проанализированы особенности работы циклонного аппарата и особенности движения пылевой смеси в циклоне. Предложены пути модернизации конструкции циклона.

Сухие пылеуловители работают по принципу отделения тяжелых частиц от газов силами инерции (при раскрутке газов или их резком повороте). Весьма широко на предприятиях для очистки запыленного воздуха применяются циклонные пылеуловители.

Циклоны — наиболее распространенные пылеулавливающие агрегаты [1], они применяются на предприятиях черной и цветной металлургии, химической, нефтяной и деревообрабатывающей промышленности, при производстве строительных материалов, в энергетике и др.

При небольших капитальных затратах и эксплуатационных расходах циклоны обеспечивают очистку газов эффективностью 80–95 % от частиц пыли размером более 10 мкм. Циклоны пылеуловители являются надежными устройствами очистки, т. к. в их конструкции нет сложного механического оборудования, а сепарация пылевых частиц осуществляется под воздействием центробежной силы.

Пылевая смесь со взвешенными в ней твердыми частицами через входной патрубок подается в цилиндрическую часть циклонного аппарата и совершают движение сверху вниз по наружной спирали. Под действием центробежной силы фракции пыли отделяются, и по стенкам циклона перемещаются вниз в сборный конус. Обычно в циклонах центробежное ускорение от нескольких сотен, до тысяч раз больше ускорения силы тяжести, поэтому даже весьма маленькие частицы пыли не в состоянии следовать за газом, и под влиянием центробежной силы движутся к стенке. Накопленная пылевая смесь движется вдоль стенки по спирали вниз в пылевой бункер. Чистый воздух по мере движения сверху вниз частично меняет свое направление, поступая в осевую зону циклона. Чистый воздух подается в воздуховод для очищенного воздуха (сверху или сбоку циклона), частицы пылевой смеси вследствие своей инерционности этого сделать не успевают и попадают в бункер [2].

Особенности конструкции циклона

Классический пылеуловительный циклон состоит из двух частей — цилиндрической и конической. Входной патрубок, через который в циклон подается очищаемый газ, установлен на цилиндрической части и направляет поток внутрь установки тангенциально. Коническая часть циклона расположена вершиной вниз, которая является выходным окном для сброса сепарированных частиц пыли в бункер. По продольной оси установки расположена труба, которая частично погружена в центр цилиндрической части, называемая выхлопной трубой. Цилиндрическая и коническая части циклона крепятся на бункере для сбора отсеянных частиц. В некоторых конструкциях циклонов нижняя сборная камера может и не использоваться. В этом заключается различие между устройствами закрытого и открытого типов [5].

Классическая схема устройства и схема отделения частиц в циклонной камере показаны на рис.1.

Рис. 1. Схема устройства циклона: 1 — запылённый газ; 2 — чистый газ; 3 — зоны высокой концентрации пыли; 4 — конус; 5 — область вихревого ядра; 6 — выгрузка пыли [5]

Особенности работы циклона

В результате анализа движения запыленного газа в циклоне возможно установить следующие характерные зоны — рис. 2. Зона рециркуляции 1, представляющая собой продолговатый овал, отрицательно влияет на сепарацию пыли. На выходе из циклона в зоне 2 скорости газа в трех главных направлениях служат величинами одного порядка. Зона 3 служит центральной тороидальной областью рециркуляции на выходе. Выхлопная труба 4, которая частично погружена в центр установки, уменьшает «диффузию» частиц через прилегающий слой по длине верхней крышки пылеуловителя. Существенное влияние на работу устройства оказывает наличие прилегающего слоя у нижней торцевой стенки 5. В связи с этим ее выполняют конусной. Обращение вихревого движения газа происходит в зоне 6. При изменении направления движения вихря окружная скорость становится значительно больше, чем две другие. Входной патрубок для подачи газа на очистку в циклон расположен в зоне 7. Благодаря области сильного поля центробежных сил близ стенки 8 обеспечивается сепарация частиц и увеличивается время пребывания их в аппарате [5].

Рис. 2. Схема течения газа в циклоне: 1 — кольцевая зона; 2 и 3 — зоны на выходе из аппарата; 4 — выхлопная труба; 5 — зона пограничного слоя; 6 — зона обращения движения; 7 — зона входа; 5 — зона пограничного слоя; 6 — зона обращения движения; 7 — зона входа; 8 — зона разделения [5]

Путем модернизации конструкции циклона возможно решить вопрос с одним из недостатков, а именно снизить гидравлическое сопротивление.

Метод центробежного осаждения частиц из запыленного потока газовоздушной смеси, является едва ли не единственным в случае умеренных объемных расходов газа. Это объясняется простотой устройства и высокой эффективностью очистки воздуха.

Рассмотрим циклон в котором совершается устойчивое круговое движение с постоянной угловой скоростью.

В зоне переноса частиц инерционные центробежные силы во много раз превосходят гравитационные силы. Но действие центробежных сил в классическом циклоне кратковременное, так как возникающие при круговом движении потока сжимающие его силы направлены от периферии к центру вихря; происходит движение газового потока от стенки аппарата к его оси, которое противодействует вылету частицы пыли. При переходе цилиндрической части в коническую — конфузор перепад статического давления в потоке газа происходит более резко, сжимающее поток усилие становится значительно больше центробежной силы, поток в виде сильного вихря направляется внутрь, захватывая с собой частицы пыли [4].

Движение частицы вниз происходит только благодаря воздействию вторичного потока газа, искривленного вдоль конической стенки, при этом ему приходится преодолевать и силу трения частиц о стенку аппарата.

В данной конструкции при сохранении первого условия можно добиться менее стремительно увеличения коэффициента сопротивления. В классическом циклоне гидравлическое сопротивление продолжит неизбежно возрастать.

Модернизированный циклон работает следующим образом:

Запыленный воздушный поток нагнетается в корпус пылеуловителя через входной патрубок. За счет центробежной силы в цилиндрической полости циклона начинается отделение частиц пыли из потока. Затем запыленный поток поступает в конническую полость циклона. Очищенный воздух удаляется через выходной патрубок. Частицы уловленной пыли удаляются через патрубок [3].

Использование циклонных пылеуловителей очистки призвано обеспечить максимальное снижение выбросов загрязненных веществ. В современной промышленности очень широко используются циклонные аппараты, но по ряду причин они не удовлетворяют современным требованиям по качеству очистки. Разрабатываемые и внедряемые методы модернизации циклонов позволят без существенных затрат увеличить эффективность очистки воздуха, без увеличения энергозатрат, а также увеличить срок службы циклона.

1. Штокман Е. А. Очистка воздуха. Издательство: Ассоциация строительных вузов (АСВ), 2007. — 312 c.

2. Вальдберг А. Ю. Исянов Л. М. Тарат Э. Я. Технология пылеулавливания / — Л.: Машиностроение: Ленингр. отд-ние, 1985. — 192 с..

3. Веригин А. Н., Федоров В. Н., Малютин М. С. Конструкция современных циклонов для пылеулавливания Издат.: С.-Петербургского университета, 2000 г., 336с.

4. Очистка воздуха и обезвреживание отходящих газов: тез.докл. конф., 17–18 окт. 1991 г. / Под ред.Ю. И. Шумяцкого. — Пенза: [б. и.], 1991. — 128 с.

Зачем нужен циклон в вентиляции?

Системы аспирации и пылеудаления широко используются в промышленности. Действуя параллельно с общеобменной вентиляцией , они позволяют выводить нежелательные или вредные взвеси, удалять отходы лесопиления или столярного производства, иные мелкие частицы.

Циклоны и пылеуловители для вентиляции

Транспортировка твердых частиц производится посредством потока воздуха. После доставки материала в точку назначения требуется вывести их из потока и прекратить движение, что обеспечивают специальные устройства — циклоны . Они выполняют задачи аккумулирования материала, при достижении определенного количества производится выгрузка для дальнейшей переработки или утилизации.

В некоторых системах циклоны называют пылеуловителями. Они выполняют схожие функции, только размер фракции переносимого материала более мелкий, требующий большей плотности воздуховодов и соединений . Обычно в таких системах применяют только круглые каналы, так как в прямоугольных создаются завихрения, способствующие образованию пылевых скоплений.

Циклоны могут служить как для аккумулирования и вывода отходов, так и в качестве приемников продукции. Например, на зернообрабатывающих предприятиях, элеваторах или подобных подразделениях циклоны являются приемными емкостями для продукции. При этом, шелуха и прочие отходы также собираются в циклоны, установленные на других линиях. К общеобменной вентиляции такие системы не относятся, являясь отдельными линиями транспортировки или пылеудаления. Совмещение подобных систем с вентиляцией не практикуется, поскольку требуется иное оборудование и специфика функционирования не соответствует технологии общей вентиляции.

Имеются области, в которых использование циклонов нерационально . К ним относятся:

• текстильная промышленность. Мелкие волокна, частички пуха имеют малый вес и разлетаются при любом воздействии, что требует использования другой технологии сбора
• сталелитейное производство. Установки не улавливают сажу, пропускают множество частиц мелкого размера.

Основные пользователи циклонов сосредоточены в деревообработке, производстве строительных материалов, металлургии, зерноперерабатывающих предприятиях.

Применение и принцип работы циклонов

Применение циклонов дает возможность вывода мелкого мусора, отходов производства, имеющих сыпучую фактуру . Устройства имеют массу преимуществ перед другими способами транспортировки, основным из которых является простота монтажа и обслуживания, возможность использования всего объема цеха. Воздуховоды можно располагать в любой точке, единственным требованием становится отсутствие резких изгибов, способствующих образованию заторов.

Циклон представляет собой закрытую емкость в виде конуса с вершиной, обращенной вниз. Верхняя часть емкости соединяется с выходом транспортирующего воздуховода, нижняя часть имеет разгрузочный люк или бункер-дозатор. Воздушный поток, несущий сыпучие отходы или иной материал, поступает в циклон. От резкого расширения объема энергия потока падает, транспортируемый материал под действием силы тяжести опускается на дно емкости. Излишки давления, образующиеся внутри циклона, стравливаются в атмосферу через неплотности верхней крышки устройства.

По мере наполнения циклона производится его разгрузка через нижний люк или бункер-дозатор. На установках, наполняющихся относительно медленно, обычно устанавливают люки, но для быстро переполняющихся циклонов необходимы бункеры-дозаторы, позволяющие оперативно и механизированным способом разгружать емкость.

Для создания воздушного потока, увлекающего сыпучий материал, используются специальные пылевые вентиляторы . Они представляют собой конструкции радиального типа с малым (обычно 5-6) числом лопаток. Это является обязательным условием, иначе между лопатками рабочего колеса будут постоянно застревать частицы мусора, отчего работа вентилятора существенным образом затрудняется или вовсе прекратится. Заклинивание рабочего колеса вызовет выход из строя электродвигателя, поэтому следует использовать только специализированное оборудование.

Рукавные фильтры

Одной из разновидностей циклонов являются рукавные фильтры . Они используются на сильнозапыленных участках производства. Разница в работе рукавных фильтров и обычных циклонов заключается в специфике переносимого материала. Частицы пыли имеют очень малый вес, что не позволяет им осаживаться внутри емкости. Поэтому подача потока из цехов производится в нижней части корпуса, а не в верхней, как это делается в циклонах. Запыленный поток поступает в корпус, внутри которого располагаются тканевые мешки с открытой нижней частью. Воздух, проходя сквозь них, очищается и выводится через патрубок в верхней части устройства.

Рукавные фильтры имеют два режима работы , использующихся последовательно. В режиме фильтрации происходит извлечение пыли из потока воздуха, а в режиме продувки происходит очищение тканевых фильтров. Пыль, накапливаясь, осыпается в нижнюю часть фильтра и в режиме продувки удаляется из емкости. Во время продувки канал с очищенным воздухом перекрывается, а воздух поступает через собственный патрубок, расположенный в верхней части устройства.

Пылевые выбросы

Частицы, выводимые в атмосферу, подхватываются потоками ветра и разносятся по окрестностям предприятия, попадая в населенные пункты и оказывая вредное воздействие на все живые организмы. Состав выбрасываемого воздуха строго регламентируется Санитарными Правилами и Нормами (СанПиН), несоблюдение которых чревато штрафами и другими санкциями вплоть до приостановки деятельности предприятия.

Циклонированный местный отсос

Местные системы пылеудаления имеют массу преимуществ перед централизованными аспирационными комплексами. Основным из них считается мобильность, простота в ремонте или эксплуатации, относительная дешевизна . Для отвода пыли или мелких частиц от оборудования, станков или узлов производственных линий могут быть использованы циклонированные местные отсосы. Они представляют собой род обычного отсоса, снабженный специальной приемной емкостью (мешком) для пыли или мелких частиц. Выводимый поток воздуха отдает твердые включения прямо на месте, после чего очищенный воздух транспортируется по вытяжным каналам и выводится из помещения.

Такие устройства применяются на производственных линиях или циклах , не нуждающихся в сооружении полноценных циклонов ввиду небольшого количества пыли или материалов мелкой фракции, подлежащих отделению от выводимого воздуха. Выгрузка пыли производится по мере наполнения приемной емкости, обычно это делается непосредственно после очистки оборудования. Работу таких устройств можно сравнить с действием обычного бытового пылесоса. Они удобны, просты в обслуживании и ремонте, емкости или мешки для сбора отходов легко заменяются или очищаются.

Циклон для очистки воздуха от пыли: назначение, принцип работы, характеристики

Циклон для очистки воздуха от пыли представляет собой оборудование, которое используется в некоторых моделях пылесосов и области промышленности для очистки жидкостей и газов от взвешенных частиц. Принцип работы, который использует циклон, — инерционный, при этом применяются центробежная и гравитационная силы. Такие пылеуловители составляют самую массовую группу среди остальных пылеулавливающих аппаратов и используются сегодня во всех областях промышленности. Собранная пыль в дальнейшем обычно перерабатывается.

Назначение циклона

Циклон для очистки воздуха от пыли может использоваться на транспорте. Сюда можно отнести грузовые автомобили по типу КамАЗа и МАЗа. С помощью данного оборудования можно осуществить предварительную эффективную очистку воздуха, который на следующем этапе поступает в двигатель внутреннего сгорания. После происходит полная очистка, которая осуществляется в инерционно-масляном воздушном фильтре. Он может быть ещё и сухим.

Используется оборудование и в условиях элеваторов, где зерновые продукты участвуют в комплексе операций, сопряженных с транспортировкой, перегрузкой, хранением и обработкой. В воздух на каждом этапе процесса выделяются огромные массы минеральных и органических пылевых частиц. Они загрязняют мелкие фракции, которые являются взрыво- и пожароопасными.

Главные задачи

В качестве одних из основных ключевых задач предприятий зерноперерабатывающей промышленности выступают предупреждение пылевыделения и снижение концентрации зерновой пыли. Для решения подобных задач зерноперерабатывающие предприятия используют в работе обеспыливающие вентиляционные системы, которые включают аспирационное и вентиляционное оборудование.

Циклон для очистки воздуха от пыли в данном случае используется для промышленной очистки воздуха при обработке зерновых материалов и зерна. Подобное оборудование отличается легкостью в обслуживании и простотой конструкции. Оно стоит недорого, характеризуется высокой производительностью и небольшим сопротивлением. Именно поэтому подобные установки являются сегодня одними из самых распространённых среди других видов оборудования для механического пылеудаления.

Принцип работы

Циклон для очистки воздуха от пыли работает по довольно простому принципу. Он заключается в том, что потоки загрязнённого газа входят в аппарат через патрубок в верхней части. В оборудовании формируется поток газа, который постоянно вращается. Он направлен вниз и устремляется к конической части оборудования.

Инерция, которая представляет собой центробежную силу, выносит из потока частицы, оседающие на стенках устройства. Они захватываются вторичным потоком и увлекаются в нижнюю часть. Загрязнения проникают в выпускное отверстие в бункере, где происходит сбор пыли. Газовый поток оказывается очищенным от загрязнений, он передвигается снизу вверх и выводится наружу через выхлопную трубу.

Что еще нужно знать о принципе функционирования

Циклон для очистки воздуха от пыли, назначение которого было описано выше, обеспечивает центробежное ускорение, которое в несколько тысяч раз превышает ускорение силы тяжести. Это заставляет даже самые маленькие частицы пыли оставаться на стенках и не увлекаться газом. Собранная пыль двигается по спирали, а чистый воздух меняет направление, поступая в зону циклона. Степень очистки воздуха при этом достигает 90%. Конечное значение будет зависеть от размеров оборудования, скорости воздушного потока и свойств пылевых частиц.

Если диаметр циклона будет меньше, то эффективность улавливания мусора возрастет, увеличится скорость потока. Если рассматривать циклон совместно с элеваторным оборудованием, то пылеуловители способны повысить надежность работы комплекса, снижая риск пожарной опасности. Данные устройства снижают вероятность профессиональных заболеваний людей, работающих в условиях хранилищ. Поэтому на любом элеваторе установка циклона выступает в качестве одного из необходимых звеньев технологической цепочки.

Описание циклона марки JET CDC-2200 10001056T

Упомянутый циклон для очистки воздуха от пыли, характеристики которого будут представлены ниже, имеет стоимость 132 000 руб. Данное оборудование представляет собой вытяжную установку, которая нашла применение в условиях небольших производств и частных мастерских. Агрегат может использоваться совместно с деревообрабатывающими станками и для сбора мусора с пола при работе оборудования мелкого древесного производства.

Дополнительное преимущество

Конструкция обладает мусорным контейнером, который изготавливается из металла, он почти не подвержен механическим повреждениям. Используемая циклоном технология гарантирует быструю и качественную очистку воздуха и позволяет сортировать мусор по фракциям. Мелкие частицы поступают в специальные емкости, тогда как стружка направляется в металлический бункер.

Технические характеристики модели и некоторые ее положительные особенности

Вышеупомянутая модель циклона расходует воздух в объеме 36 м 3 /мин. В комплекте поставляется один пылесборный мешок. Диаметр патрубка пылесоса составляет 100 мм. Габариты оборудования равны 1200х700х1800 мм. Мощность устройства эквивалентна 2600 Вт. Агрегат имеет два всасывающих отверстия.

Пылесборные мешки рассчитаны на 105 л объема. Такие циклоны очистки воздуха древесной пыли весят достаточно много. Например, масса описываемой модели составляет 88 кг. Перед приобретением подобного устройства важно обратить внимание на некоторые особенности, среди них:

• долгий срок службы;
• удобная транспортировка;
• аварийное отключение;
• продуманная конструкция;
• мобильность.

Что касается длительного срока эксплуатации, то он обеспечивается множеством ребер жесткости, которые способствуют эффективному охлаждению мотора в процессе работы. Это увеличивает срок службы и исключает перегрев. Агрегат снабжён транспортировочными петлями, которые позволяют перемещать оборудование с помощью грузоподъемного механизма.

Основные разновидности циклонов

Циклон для очистки воздуха от пыли, виды которого будут представлены ниже, является оборудованием, схожим с гидроциклонами. У этих конструкций есть лишь некоторые отличия, выраженные в форме корпуса. Классифицировать циклоны можно на прямоточные и противоточные. В первом случае газ выводится вдоль одной оси, такая система не столь эффективна, как противоточная.

Циклоны подразделяются еще и по форме корпуса, они могут быть:

• коническими;
• цилиндро-коническими;
• цилиндрическими.

Циклон для очистки воздуха от пыли, изготовление которого можно осуществить самостоятельно, подразделяется еще и по элементам. Это позволяет выделить винтообразную, тангенциальную и спиральную конструкции циклонов. Цилиндры подразделяются ещё и по направлению закручивания: они могут быть правыми или левыми.

Расчёт циклона

Расчет циклона для очистки воздуха от пыли может быть осуществлен на основе определения центробежной силы. Использовать при этом следует формулу C = (m·ω²)/r, где масса обозначается буквой m, скорость вращения тела – ω, тогда как радиус вращения обозначается буквой r. Отношение ускорения центробежной силы к ускорению силы тяжести соответствует отношению величины центробежной силы к силе веса тела. Этот параметр является основным, он и характеризует центробежные аппараты.

Изготовление циклона своими руками

Циклон для очистки воздуха от пыли своими руками вы вполне можете изготовить. Это позволит наладить в собственной мастерской производство по изготовлению мебели. При этом работники не будут подвергаться опасному воздействию мельчайшей древесной пыли, которую им приходилось бы вдыхать. На первом этапе изготавливается центробежный вентилятор в виде улитки. Корпус можно выполнить из алюкобонда, а крышки корпуса – из 20-миллиметровой фанеры.

С помощью ручного фрезера в крышках проделываются канавки, диаметр которых составит 3 мм. Корпус улитки устанавливается в канавку, вся конструкция стягивается болтами. Из алюкобонда на следующем этапе выполняется вентилятор для улитки, для этого две окружности врезаются с помощью фрезера, в них проделываются пазы, в которые устанавливаются лопасти. Их проклеивание осуществляется клеевым термопистолетом. Это позволит получить барабан, который походит на беличье колесо.

Циклон для очистки воздуха от пыли, производство которого можно осуществить самостоятельно, будет иметь довольно прочную и легкую крыльчатку с точной геометрией. Ее надевают на ось двигателя. Подойдет тот, мощность которого составляет 0,55 кВт. Для изготовления корпуса понадобится 20-миллиметровая фанера, на поверхности которой с помощью циркуля необходимо изобразить окружности основания. Верхний корпус в виде цилиндра сгибается из кровельного листа. По основанию крепление осуществляется саморезами, стыки проклеиваются двухсторонним скотчем. Лист стягивается вытяжными заклепками. Нижняя коническая часть изготавливается по тому же принципу.

Методика проведения работ

Изготовление циклона на следующем этапе предполагает установку в цилиндр труб из полипропилена. Их следует проклеить термоклеем. С внутренней стороны цилиндра всасывающей трубе необходимо придать прямоугольную форму. Ее для этого нагревают феном, а после вставляют в неё деревянную оправку, после этого остужают. Корпус для воздушного фильтра сгибается по такому же принципу. Фильтр можно позаимствовать от КамАЗа, ведь он обладает внушительной площадью фильтровальной шторки.

Теперь можно соединить нижний корпус и верхний цилиндр, прикрутив сверху улитку. Воздушный фильтр фиксируется с помощью полипропиленовых отводов. Вся конструкция собирается, а для опилок устанавливается пластиковая бочка. Прозрачную гофротрубу необходимо использовать для соединения с нижним конусом, это позволит мастеру видеть уровень заполнения. Агрегат на последнем этапе необходимо протестировать, подключив его, например, к фуговальному станку. Ведь от этого оборудования образуется больше всего стружек.