WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

«ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УДАРНЫХ ВОЛН ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ В.И. Звегинцев, Д.т.н., главный научный сотрудник Институт теоретической и прикладной ...»

-- [ Страница 1 ] --

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УДАРНЫХ ВОЛН ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

НАГРЕВА КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ

В.И. Звегинцев,

Д.т.н., главный научный сотрудник

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича

Российская академия наук, Сибирское отделение

e-mail:zvegin@itam.nsc.ru

И.И. Шабанов, директор ООО «Сибтехакадем»

e-mail:sibtechakadem@mail.ru Введение В Институте теоретической и прикладной механики Сибирского отделения Российской Академии наук в течение нескольких десятков лет разрабатывались и использовались различные газодинамические импульсные устройства [1-2], которые создают поток газа с заданными значениями температуры и давления, существующий в течение очень небольшого интервала времени (менее 0,1 секунды). Короткое время рабочего режима, с одной стороны, существенно уменьшает сложность и стоимость конструкции, а с другой стороны, позволяет достичь чрезвычайно высоких параметров потока, которые невозможно получить в известных устройствах стационарного действия.

Основными особенностями импульсных газовых струй являются:

- диапазон запасаемой энергии до 10 МДж;

- удельный расход рабочего газа до 100 кг/с;

- широкий диапазон регулирования интенсивности воздействия;

- техническая простота исполнительных устройств;

- небольшая материалоемкость и малое энергопотребление;

- простота управления и возможности автоматизации.

Указанные уникальные свойства импульсных газодинамических устройств послужили отправной точкой для создания ряда пневмоимпульсных технологий, нашедших применение в различных отраслях промышленности и, в частности, для создания высокоэффективных импульсных систем очистки технологического оборудования [3-4].

Импульсные газовые струи Типичная картина течения рабочего газа при мгновенном открытии выхода импульсной газодинамической установки показано на рис. 1 [5]. Вначале по невозмущенному пространству движется сферическая ударная волна, статическое давление за которой резко возрастает. Основными параметрами, определяющими воздействие головной ударной волны, являются перепад давления на ней, импульс избыточного давления за ней и импульс скоростного напора газа непосредственно за волной. За головной волной движется узконаправленная нестационарная газовая струя, в которой наблюдается чередование сверхзвуковых и дозвуковых зон, разделенных ударными волнами. По истечению небольшого времени формирование струи завершается и нестационарная струя превращается в стационарную. При большом запасе рабочего газа струя может существовать продолжительное время. Но, как правило, для импульсной очистки используются установки с фиксированным и ограниченным запасом рабочего газа, поэтому по мере истечения газа его давление уменьшается и происходит соответствующая плавная (квазистационарная) перестройка вытекающей струи.

Рис. 1. Распределение давления при формировании импульсной струи Исходя из физической картины возникновения импульсной струи, становится понятным, что на отложения последовательно действуют ударное и струйное газодинамические воздействия. Соотношение вклада ударной волны и струи в процесс разрушения отложений зависит от объема накопительной емкости, начального давления в ней, от способа запуска установки, от расстояния до обрабатываемого объекта и других факторов, определяющих параметры формирующегося импульсного течения.

Для расчета перепада давлений на головной ударной волне можно использовать простую и наглядную расчетную модель. Предполагается, что весь имеющийся запас рабочего газа с давлением, равным начальному давлению Po в импульсном газодинамическом устройстве, заключен в сферическую поверхность, объем Vo которой равен объему накопительной емкости. Радиус сферы равен:

3 V R0 3 (1) Площадь сферической поверхности:

F0 4 R (2) Процесс расширения сферической поверхности соответствует движению головной ударной волны. В процессе расширения предполагается, что произведение давления на площадь сферической поверхности остается постоянным. Тогда при заданном радиусе R давление P на ударной волне равно:

R P P0 2 (3) R На рис. 2 представлены значения давления на ударной волне, полученные в экспериментальных исследованиях [6] и расчетом по приведенной выше методике. В экспериментах с диафрагмой обеспечивается практически мгновенное открытие выходного отверстия. Время открытия клапана составляло 3 – 4 мс. В ряде литературных источников (например [7]) звуковое давление 150 дБ, рекомендуется в качестве минимального давления, необходимого для разрушения золовых отложений. Видно, что в данном случае давление, соответствующее 150 дБ, обеспечивается на расстоянии 6,5 м.

Рис. 2. Давление за ударной волной Vo = 7 дм3; Po = 2 МПа; D = 40 мм Стационарное течение газа хорошо и подробно исследовано [8]. Как правило, истечение газа из отверстия конечного размера (сопла) в свободное пространство происходит с образованием газовой струи Основным признаком газовой струи является значительная разница осевой скорости газа внутри струи и скорости газа в окружающем пространстве, что приводит к формированию струйного пограничного слоя на периферии струи. Для практических целей обычно рассматриваются однофазные газовые струи или двухфазные струи с небольшой концентрацией (до 10% по массе) жидких или твердых частиц, наличие которых не изменяет газодинамические характеристики струи.

Наиболее простой вид имеет дозвуковая струя, вытекающая из сопла с равномерным распределением скоростей в пространстве, в котором газ движется по направлению струи (см. рис. 3). При достаточно большой скорости вытекающей струи течение является турбулентным. На поверхности раздела двух потоков, как правило, возникают вихри, беспорядочно движущиеся вдоль и поперек оси потока, которые за счет перемешивания создают обмен газа из одного потока в другой. В результате вокруг струи возникает увеличивающаяся область с непрерывным распределением скорости, температуры и концентрации (в случае различных газов). Эта область называется струйным турбулентным пограничным слоем. Утолщение струйного пограничного слоя приводит, с одной стороны, к увеличению поперечного сечения возбужденного течения, а, с другой стороны, к уменьшению сечения основной струи. Участок, где на оси сохраняется исходная скорость струи, называется начальным участком струи. Длина начального участка дозвуковой струи составляет от 8 до 9 значений полуширины сопла (или радиуса для осесимметричных струй). В дальнейшем утолщение пограничного слоя приводит к уменьшению скорости на оси, и дальнейший участок струи называется основным участком. Между начальным и основным участками располагается переходный участок, длину которого для инженерных расчетов принимают равной нулю.

В основу расчета дозвуковых турбулентных струй положены следующие основные закономерности, следующие из теоретических и экспериментальных исследований [8]:

1. В любом сечении струи поперечные составляющие скорости пренебрежимо малы по сравнению с продольными составляющими и не учитываются для практических расчетов.

2. Импульс струи (количество движения) сохраняется по длине струи и равняется импульсу струи на выходе из сопла.

3. В поперечном сечении дозвуковой струи статическое давление постоянно и равно давлению в окружающем пространстве.

Конструкции импульсных газодинамических устройств Все пневмоимпульсные технологии основаны на применении импульсных газодинамических устройств различных конструкций. Следует отметить, что из-за отсутствия установившейся терминологии в литературе такие устройства называются поразному: пневмоимпульсные генераторы (ПИГ), пневмогенераторы (ПГ), генераторы ударных волн (ГУВ) или просто генераторы [7]. Общая схема импульсного газодинамического устройства показана на рис. 4.

Рис. 4. Принципиальная схема пневмоимпульсного генератора Каждый пневмоимпульсный генератор (см. рис. 4) содержит накопительную емкость 1, быстродействующий клапан 2, обеспечивающий периодический сброс сжатого воздуха из накопителя, и выхлопное сопло 3, предназначенное для направления импульсной струи сжатого воздуха на очищаемые поверхности. Размеры накопительной емкости определяются требуемой продолжительностью импульсной струи. Как показывает обзор конструкций импульсных генераторов различных производителей, объем накопителей не превышает 500 дм3 и в основном составляет от 10 дм3 до 100 дм3. Источником сжатого воздуха могут служить стационарные (технологические) системы подачи сжатого воздуха или специально установленные компрессоры. Рабочим агентом для пневмоимпульсных генераторов обычно служит сжатый воздух с давлением от 0,4 МПа до 1,0 МПа.

Конструкция накопительной емкости выполняется в соответствии с правилами проектирования и изготовления сосудов под давлением. К накопительной емкости подсоединяется подводящий трубопровод сжатого воздуха, запорно-регулирующая арматура и средства измерения и управления.

Рис. 5. Пневмоимпульсный генератор Рис. 6. Пневмоимпульсный генератор В качестве быстродействующего рабочего клапана могут использоваться клапаны мембранного (рис. 5) или поршневого (рис. 6) типов. В генераторе с клапаном мембранного типа между накопительной емкостью 1 и выхлопным соплом устанавливается резиновая мембрана 2. Диаметр мембраны на 150-200 мм превышает диаметр выхлопного сопла 3. Для изготовления мембраны 2 используется резинотканевый материал. При очистке высокотемпературных поверхностей нагрева рекомендуется применять материал транспортерной ленты повышенной теплостойкости. В центре мембраны обычно укреплен металлический диск, который служит для повышения надежности центральной части. При заполнении накопительной емкости воздух одновременно подается и в пространство перед мембраной. Из-за разницы площадей мембрана прогибается и перекрывает выход в сопло. Для срабатывания устройства открывается вспомогательный (управляющий) клапан 4, который выбрасывает воздух за мембраной в атмосферу. Теперь разница в давлениях заставляет мембрану открыть выход сопла и происходит выброс газа из накопительной емкости с образованием рабочей струи.

Генератор с клапаном поршневого типа (см. рис. 6) состоит из накопительной емкости 1, подвижного поршня 2 и выхлопного сопла 3. Диаметр поршня 2 выбирается на 50-150 мм больше, чем диаметр выхлопного сопла 3. Как и в предыдущем случае, при заполнении накопительной емкости воздух одновременно подается в пространство перед поршнем. Из-за разницы площадей поршень движется вправо и перекрывает выход в сопло. Для срабатывания устройства открывается вспомогательный (управляющий) клапан 4, который выбрасывает воздух из запоршневого пространства в атмосферу.

Теперь разница в давлениях заставляет поршень 2 переместиться влево и открыть выход сопла. После этого происходит выброс газа из накопительной емкости с образованием рабочей струи. Клапаны поршневого типа имеют целый ряд технологических преимуществ, поэтому они рассматриваются авторами как основное направление при проектировании пневмоимпульсных генераторов.

На основе научных разработок в ИТПМ СО РАН, для решения различных технологических задач в ООО «Сибтехакадем» были разработаны более 20 различных пневмогенераторов с поршневыми быстродействующими клапанами.

В частности, на рис. 7 показаны фотография и сборочный чертеж пневмоимпульсного генератора ПГ-25/8, который предназначен для накопления энергии сжатого воздуха с последующим резким выбросом его и с формированием мощной импульсной струи для выполнения технологических операций, таких как очистка бункеров, теплообменных поверхностей, вентиляционных систем, теплообменников и других устройств. Конструкция генератора защищена патентом [9].



Pages:     || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:

«Аннотация..3 Анализ социально-экономического положения района.4 Социально-демографическая ситуация.4 Экономический потенциал..7 Социальная инфраструктура..13 Инженерная инфраструктура..21 Структура местного бюджета, основные показатели его исполнения.23 Ключевые проблемы социально-экономического развития района.28 Ресурсный потенциал муниципального района.28 Задачи социально-экономического развития района.29 Ожидаемые результаты социально-экономического развития района.31 3 Аннотация Доклад...»

«1 Роль земли в жизни общества. Земля как объект земельных отношений. Многоаспектность функций земли. Понятие земельного права. Предмет и метод земельного права. Понятие и система принципов земельного права. Земельное право и земельное законодательство. Институты земельного...»

«I. Всеукраинские и международные научно-образовательные программы. Всеукраинская неделя Украина – Европа – мир Приложение 1 к приказу Министерства образования и науки, молодежи и спорта Автономной Республики Крым от _ № _ УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ I этапа Всеукраинской недели юных рационализаторов и изобретателей Природа – человек – производство – экология в Автономной Республике Крым Для участия в I этапе приглашаются учащиеся общеобразовательных и внешкольных учебных заведений, имеющие опыт...»

«Методические аспекты изучения математики История развития чисел и счёта. Системы счисления Леванов Виталий, 6 кл., МАОУ Лицей № 9 г. Перми, Шакирова Галина Геннадьевна, учитель математики высшей категории Пермь. 2013. Оглавление Введение 3 Глава 1. История чисел у древних народов 4 Появление цифр. Системы счисления. 4 Унарные системы счисления 5 Непозиционные системы счисления 5 Числа в Древнем Египте 6 Счёт в Древней Греции 7 Римская нумерация 9 Позиционные системы счисления 10 Счётное...»

«Аграрные реформы в России: проекты и реализация А.Н. МЕДУШЕВСКИЙ В статье в концентрированном виде изложены выводы исследовательского проекта по аграрным реформам в России, реализуемого автором в течение последних лет. Цель исследования – поставить постсоветский опыт аграрных реформ в сравнительный контекст для выяснения универсальных правовых, социальных и институциональных проблем, с которыми сталкивались реформаторы, а также определить адекватность и эффективность применявшихся ими...»

«СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ.. ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИННОВАТИКИ. 1.1.Сущность и роль инноваций в социально-экономическом развитии.. 1.2 Механизм появления инноваций в сценариях социаль-экономического развития.. 1.3.Классификация инноваций. 1.4.Формирование теории инноваций. 1.5.Закономерности развития инновационных процессов. ГЛАВА 2. СУБЪЕКТЫ ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. 2.1.Общие положения о субъектах инновационной деятельности.. 2.2.Управление инновационно-активной организацией. 2.3.Анализ...»

«1.3. Система текущего и промежуточного контроля качества обучения обучающихся и студентов предусматривает решение следующих задач: - оценка качества освоения обучающимися основной профессиональной образовательной программы НПО\СПО; - аттестация обучающихся на соответствие их персональных достижений поэтапным требованиям соответствующей основной профессиональной образовательной программы НПО/СПО; - широкое использование современных контрольно-оценочных технологий; - организация самостоятельной...»

«УТВЕРЖДАЮ Декан биологического факультета _ С.М. Дементьева _2012г. Учебно-методический комплекс по дисциплине ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Для студентов 5 курса очной формы обучения специальность 020803.65 Биоэкология Обсуждено на заседании кафедры экологии _2012 г. Протокол №_ Заведующий кафедрой _ С.М. Дементьева Составитель к.б.н., доцент А.Ф. Мейсурова Тверь, 2012 1. Пояснительная записка Существование человечества без использования природных ресурсов и...»

«Религия и политика (Religion und Politik, Kap. II; Из: Nationalismus und Kultur, 1949) Религия и политика. Корни философии власти. Происхождение религиозного чувства. Вера в душу и фетишизм. Жертва. Чувство зависимости. Воздействие земных отношений власти на формирование религиозного сознания. Религия и рабство. Религиозные основы владычества. Предание. Моисей. Хаммурапи. Фараонство. Книга законов Ману. Персидское божественное царство. Ламаизм. Александр и цезаро-папизм. Цезаризм в Риме. Инки....»

«В настоящей книге дается очерк жизни и деятельности выдающегося русского электротехника и – энергетика – Роберта Эдуардовича Классона. Анализируется история возникновения и развития в России первых мощных электростанций трехфазного тока, первых линий высокого напряжения, единственной в дореволюционное время районной электростанции (ныне имени Классона), построенных под руководством Р.Э. Классона. Освещена история изобретения гидроторфа (гидравлического способа добычи торфа), в т.ч. способа его...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.