Родивилина Т.Ю., Иванов В.М. Теплотехника, теплогазоснабже-ние и вентиляция. Часть IV. Газоснабжение: Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

Газ, содержащий жидкие и твердые частицы, поступает в

камеру ввода очищаемого газа с завихрителем 2, где поток

закручивается и далее движется в сепарационной камере по спирали

между верхним полуцилиндром 3 и нижним полуцилиндром 4. При

этом жидкие и твердые частицы под действием центробежных сил

вращающегося потока отбрасываются к стенкам сепарационной

камеры и образуют пленку, которая из активной зоны сепарации

выводится через щелевой зазор 7 в бункер 1, а затем через патрубок

10 наружу.

Газ, вышедший из сепарационной камеры вместе с

отсепарированными жидкими и твердыми частицами возвращается

назад через щелевой зазор 8. Ширина щелевых зазоров зависит от

влагосодержания газа, так, например, если они установлены на

максимальную влажность, то при уменьшении влажности, то есть

толщины отсепарированной жидкостной пленки, ширину щелевых

зазоров также уменьшают путем ввертывания стержней 5

регуляторов ширины щели и сближением полуцилиндров 3, 4. Это

снижает выход газа из сепарационной камеры в бункер 1, очищенный

газ уходит из бункера через выходной патрубок 9 с выпрямителем

потока, восстанавливая часть кинетической энергии потока в

потенциальную (увеличивая давление на выходе из сепаратора). Так

как большая часть влаги удаляется в начале сепарационной зоны

приблизительно 80% на длине сепарационной зоны равной трем ее

диаметрам, то щелевой зазор можно отрегулировать

уменьшающейся ширины от начала сепарационной зоны к ее концу,

при этом сечение сепарационной зоны также будет по ее длине

уменьшаться, что достигается большим вкручиванием в корпус

бункера 1 стержня 5 регулятора ширины щели.

Предложенный усовершенствованный сепаратор по сравнению

с имеющимися обеспечивает следующие преимущества:

1) уменьшается гидравлическое сопротивление сепаратора;

2) меньше падает скорость закрутки потока по длине

сепарационной зоны;

3) уменьшается вторичный унос отсепарированных капель влаги

из бункера.

Все это обеспечивает оптимальную работу сепаратора при

изменяющейся влажности очищаемого газа.

Следовательно, рассмотренный центробежный сепаратор по

сравнению с сепаратором (А.с. 1620150) [1] создает положительный

эффект и является практически полезным, а его осуществление не

потребует значительных дополнительных затрат, так как достигается

посредством простой реконструкции сепаратора [1].

В отличии от представленных выше прямоточных сепараторов с

горизонтальной зоной сепарации рассмотрим сепаратор-

каплеуловитель с вертикальной зоной сепарации.

Сепаратор-каплеуловитель предназначен для двухступенчатой

очистки газа.

На рис. 35, фиг. 1 изображен сепаратор-каплеуловитель; на фиг.

2 - поперечный разрез по А-А на фиг. 1.

Сепаратор-каплеуловитель работает следующим образом.

Газ, содержащий твердые частицы и конденсат, подают в

патрубок 2, пройдя завихритель 3, твердые частицы и капли влаги

под действием центробежной силы вращающегося потока

отбрасываются к периферии, прижимаются к стенкам

сепарационной камеры 4, непрерывно по всей длине выводятся через

винтовой зазор, что исключает повторный контакт очищенного газа

с ними. Основная масса газа подвергшегося очистке проходит по

прямоточному выводному патрубку 11 и выводному патрубку 12, а

часть газа ушедшая вместе с твердыми частицами и влагой,

подвергается дальнейшей очистке во второй ступени. Капли

жидкости и твердые частицы вылетая через винтовой зазор

ударяются об экран 8 и по нему стекают в сборное кольцо 6 из

которого централизовано сбрасываются в бункер каплеуловителя

через патрубок 7, чтобы вышедший из сепарационной камеры газ

вновь не захватил стекающую с отражателя влагу. Далее

скопившаяся в бункере каплеуловителя влага выводится из аппарата

через патрубок 9. Газ, вышедший из сепарационной камеры (спутный

поток) движется между стенками отражателя и бункера

каплеуловителя, а затем между стенками бункера и корпуса 1 и

ижектируется в выводной патрубок основным потоком газа. Остатки

влаги из спутного потока выпадают под действием гравитации и сил

инерции при резком повороте на входе в выводной патрубок и

удаляются из аппарата через патрубок 10.

Научные разработки доведены авторами до мелкосерийного

производства , с проведением предварительных замеров. На

сепараторы выполнены комплекты рабочих чертежей различных

типоразмеров в зависимости от расхода очищаемого газа и степени

его загрязнения. Оптимизация всех размеров проводилась в научной

лаборатории кафедры теплотехники и гидравлики, водоснабжения и

водоотведения АлтГТУ им. И.И.Ползунова.

Сравнительный анализ разработок с зарубежными аналогами

показал, что сепараторы характеризуются высокой степенью

очистки, незначительными потерями давления, долговечностью,

малыми габаритами и весом, низкой первоначальной и

эксплуатационной стоимостью. Опытные образцы

демонстрировались на выставках в Германии, Чехословакии,

Финляндии и на ВДНХ, где были награждены серебряной и

бронзовой медалями.

Для испытания и настройки сепараторов на кафедре ТГиВВ

создан стенд для моделирования потока сжатого газа, содержащего

твердые частицы и конденсат имеющий большое статистическое

давление.

Стенд для моделирования потока сжатого газа представлен на

рис. 36, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема стенда.

Стенд работает следующим образом.

Газовый поток от вентилятора 1 по соединительным

трубопроводам 2, элементы которого для быстрого монтажа и

демонтажа выполнены с соединительными фланцами 4, подается к

испытываемой модели сепаратора 3. Расход подаваемого газа

измеряется расходомерной диафрагмой 12 в комплекте с

дифференциальным манометром 13 и регулируется заслонкой 5.

Поток газа после испытываемой модели сепаратора 3 по возвратной

линии 10, образованной путем соединения входного патрубка 11

центробежного вентилятора 1 с испытываемой моделью 3, к которой

подключены источник статического давления газа 6 с редуктором-

регулятором 7 и поглатитель газа 8 с вентилем 9 поступает во

входной патрубок 11 центробежного вентилятора 1, образуя

герметично замкнутый контур циркуляции газа, после чего цикл

повторяется. Статическое давление газа поддерживается редуктором-

регулятором 7. Источником статического давления газа 6, на котором

ведется моделирование, может являться газовый баллон или

компрессор (в случае моделирования газового потока воздухом). По

окончании исследований редуктор-регулятор 7 закрывается, а

вентиль 9 открывается и газ, на котором велось моделирование,

откачивается из замкнутого контура стенда поглотителем газа 8. В

случае моделирования газового потока воздухом, последний

стравливается в атмосферу.

По сравнению с известными предлагаемый стенд для

моделирования газодинамических потоков по замкнутому контуру

имеет следующие преимущества:

1) меньшую энергоемкость;

2) увеличенный диапазон возможного использования расходов

газа при применяемом типе вентилятора;

3) позволяет моделирование на агрессивных и ядовитых газах.

Способ моделирования взвешенной жидкости (А.с.1597225) [3]

относится к распылению текучих сред и может быть использован при

моделировании процесса выделения влаги из сжатого газа,

содержащего конденсат.

На рис. 37 изображено устройство для осуществления способа

моделирования взвешенной жидкости.

Способ реализован следующим образом.

При регулируемом открытии вентиля 1 жидкость поступает из

трубопровода во внутреннюю трубку форсунки 3. Расход жидкости

контролируют расходомером 4.

Выходя из сопла внутренней трубки форсунки 3 жидкость

распыляют через сопло наружной трубки форсунки 3 сжатым

воздухом от компрессора 5, давление которого регулируют вентилем

6 и контролируют по показаниям манометра. Распыленная влага

имеет разный дисперсный состав. Для того, чтобы гарантировать

непревышение заданной величины частиц распыленной жидкости,

последние пропускают через сменную сетку 8 с ячейками заданного

размера, а осевшие на сетке капли сдувают дополнительным

потоком газа, проходящим по трубе 9, что позволяет постоянно

содержать сетку в рабочем состоянии.

При необходимости изменения дисперсного состава

газожидкостного потока ставится сменная сетка с другим калибром

ячеек.

Нижеприведенный способ моделирования конденсата в потоке

сжатого газа распыляемой жидкостью и устройство для его

осуществления является усовершенствованием А.с. 1597225 [3].

На рис. 38, на фиг. 1 представлено устройство для распыления

жидкости; на фиг. 2 представлено сечение фиг. 1 по А-А.

Пример осуществления способа и работы устройства.

Сжатый газ, также как и в ранее описанном устройстве, от

компрессора 9 и жидкость от магистрального трубопровода 10 по

соответствующим трубопроводам 1 и 2 в регулируемых вентилями 3,

4 и контролируемых расходомерами 5, 6, а также манометрами 7, 8 в

необходимых количествах поступают в форсунку 11, на выходе из

которых распыляются с образованием газожидкостного потока,

который подается на сменную сетку 12 для получения

гарантированного дисперсного состава с размерами капель, не

превышающими заданной величины. После начала распыления через

некоторое время не прошедшие через сетку 12 капли оседают на ней

и образуют жидкостную пленку, что резко повышает ее

гидравлическое сопротивление и снижает эффективность

распыления. Для поддержания сетки 12 в рабочем состоянии после

начала распыления жидкости производят ее вращение с

одновременной подачей через нее газожидкостного потока.

Вращение сетки осуществляется вокруг оси 16 приводом 13, скорость

вращения которого изменяется с подбором оптимальной регулятором

14. Под действием центробежных сил капли не прошедшие через

сетку 12 сбрасываются с нее в бункер 15, с нижней части которого

посредством насоса 17 перекачиваются по обратному трубопроводу

18 в магистральный трубопровод 10. В зависимости от скорости

вращения сетки 12, ей может осуществляться калибровка капель не

только по диаметру, а при необходимости и дробление капель на

более мелкие.

Использование предлагаемого способа распыления жидкости и

устройства для его осуществления позволяет увеличить

эффективность распыления по сравнению с существующим за счет

следующих преимуществ:

1) более низкой энергоемкости, что связано с меньшим

гидравлическим сопротивлением особенно при исполь-

зовании сменных сеток и сменных вращающихся сеток с

ячейками малого размера;

2) упрощении конструкции, так как не требуется создание

дополнительного значительного потока газа для сдува

осевших на сменную сетку капель с целью поддержания

сетки в рабочем состоянии; что производится за счет

выполнения сменной сетки в виде вращающегося диска с

приводом и регулятором и использованием центробежных

сил.

ЛИТЕРАТУРА

1. А. с. 1620150 СССР, МКИ B 04 C 3/00, B 01 D 45/12. Сепа-

ратор / В. М. Иванов, Ф. А. Том, Т. Ю. Родивилина, А. А. Бахарев-

№4395449/26; Заявл. 21.03.88; Опубл. в Б. И., 1991, № 2.

2. А. с. 1553956 СССР, МКИ G 05 D 7/00. Регулятор скорости

потока / В.М.Иванов, Т.Ю.Родивилина - №4242366/24 - 24; Заявл.

07.04.87; Опубл. в Б.И., 1990, №12.

3. А.с. 1597225 СССР, МКИ В 05 В 12/08. Способ моделирова-

ния взвешенной жидкости / В.М.Иванов, Е.П.Людвинский,

Т.Ю.Родивилина - №4418779/23 - 05; Заявл. 29.04.88; Опубл. в Б.И.,

1990, №37.

4. А.с. 1702254 СССР, МКИ G 01 № 15/08. Устройство для оп-

ределения локальной газопроницаемости пористых материалов/ В.В.

Евстигнеев, В.М. Иванов, Т.Ю. Родивилина, А.Г. Куницын и

Б.М.Вольпе. - № 4682201/25; Заявл. 18.04.89; Опубл. в Б.И., 1991,

№ 16.

5. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика:

Учебное пособие для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Стройиздат,

1975. - 323 с.

6. Багдасаров В.А. Внутридомовые газовые сети и оборудова-

ние. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: “Недра”, 1974. - 152 с. (Библиотека

мастера газового хозяйства).

7. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч. 2.

Водопровод и канализация /Ю.Н. Саргин, Л.И. Друскин, И.Б. По-

кровская и др.; Под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. - 4-е изд.,

перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1990. - 247 с. (Справочник проекти-

ровщика).

8. Газовое оборудование. Номенклатурный каталог. В 2 кн.

/”Гипрониигаз”. - Саратов, 1989. - Кн. I - II.

9. Ионин А.А. Газоснабжение: Учебник для вузов. - 3-е изд., пе-

рераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1981. - 415 с.

10. Кедров В.С., Ловцов Е.Н. Санитарно-техническое оборудо-

вание зданий: Учеб. для вузов. - М.: Стройиздат, 1989. - 495 с.

11. Правила безопасности в газовом хозяйстве. Госгортехнадзор

СССР. - М.: “Недра”, 1991. - 142 с.

12. Репин Н.Н., Шопенский Л.А. Санитарно-технические уст-

ройства и газоснабжение зданий: Учебник для техникумов. Изд. - 4-е,

перераб. и доп. - М. : Стройиздат, 1975 г. - 288 с.

13. Рожков Н.Т. Пуск и наладка санитарно-технических уст-

ройств: Учеб. пособие для инж.-пед. работников проф.-техн. образо-

вания и повышения квалификации рабочих на производстве. - М. :

“Высшая школа”, 1974. - 176 с.

14. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазо-

снабжение и вентиляция: Учеб. для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. -

М.: Стройиздат, 1991. - 480 с.

15. СНиП 2.04.08-87

∗

. Газоснабжение /Госстрой СССР. - М.:

ЦИТП Госстроя СССР, 1995. - 66 с.

16. СНиП 3.05.02-88. Газоснабжение /Госстрой СССР. - М.:

ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 52 с.

Приложение 1

Потребители газа

Показа-

тель по-

требления

газа

Нормы расхода

теплоты,

МДж (тыс. ккал)

1. Жилые дома

При наличии в квартире газовой

плиты и централизованного горяче-

го водоснабжения при газоснабже-

нии:

природным газом

СУГ

на 1 чел. в

год

То же

2 800 (660)

2 540 (610)

При наличии в квартире газовой

плиты и газового водонагревателя

(при отсутствии централизованного

горячего водоснабжения) при газо-

снабжении:

природным газом

СУГ

“

8 000 (1 900)

7 300 (1 750)

При наличии в квартире газовой

плиты и отсутствии централизован-

ного горячего водоснабжения и га-

зового водонагревателя при газо-

снабжении:

природным газом

СУГ

“

4 600 (1 100)

4 240 (1 050)

2. Предприятия бытового обслуживания населения

Фабрики-прачечные:

на стирку белья в механизиро-

ванных прачечных

на 1 т су-

хого белья

8 800 (2 100)

на стирку белья в немеханизи-

рованных прачечных с су-

шильными шкафами

То же

12 600 (3 000)

на стирку белья в механизиро-

ванных прачечных, включая

сушку и глажение

“

18 800 (4 500)

Дезкамеры:

на дезинфекцию белья и одеж-

ды в паровых камерах

“

2 240 (535)

Потребители газа

Показа-

тель по-

требления

газа

Нормы расхода

теплоты,

МДж (тыс. ккал)

на дезинфекцию белья и одеж-

ды в горячевоздушных камерах

“

1 260 (300)

Бани:

мытье без ванн

На 1 по-

мывку

40 (9,5)

мытье в ваннах То же 50 (12)

3. Предприятия общественного питания

Столовые, рестораны, кафе:

на приготовление обедов (вне

зависимости от пропускной

способности предприятия)

На 1 обед

4,2 (1)

на приговление завтраков и

ужинов

На 1 зав-

трак или

ужин

2,1 (0,5)

4. Учреждения здравоохранения

Больницы, родильные дома:

на приготовление пищи

На 1 койку

в год

3 200 (760)

на приготовление горячей воды

для хозяйственно-бытовых

нужд и лечебных процедур (без

стирки белья)

То же

9 200 (2 200)

5. Предприятия по производству хлеба и кондитерских изделий

Хлебозаводы, комбинаты, пекарни:

на выпечку хлеба формового

На 1т из-

делий

2 500 (600)

на выпечку хлеба подового, ба-

тонов, булок, сдобы

То же

5 450 (1 300)

на выпечку кондитерских изде-

лий (тортов, пирожных, пече-

нья, пряников и т.п.)

“

7 750 (1 850)

Примечания: 1. Нормы расхода теплоты на жилые дома, приведенные в

приложении, учитывают расход теплоты на стирку белья в домашних условиях.

2. При применении газа для лабораторных нужд школ, вузов, техникумов и

других специальных учебных заведений норму расхода теплоты следует

принимать в размере 50 МДж (12 тыс. ккал) в год на одного учащегося.

Приложение 2

Назначение

расходуемого газа

Расход газа на

одно животное

Нормы расхода теп-

лоты на нужды жи-

вотных,

МДж (тыс. ккал)

Приготовление кормов для

животных с учетом запари-

вания грубых кормов и кор-

не-, клубнеплодов

1 лошадь

1 корову

1 свинью

1 700 (400)

8 400 (2 000)

4 200 (1 000)

Подогрев воды для питья и

санитарных целей

На одно живот-

ное

420 (100)

Приложение 3

Число жителей, снабжаемых

газом, тыс. чел.

Коэффициент часового максимума

расхода газа (без отопления), K

max

1 1 / 1800

2 1 / 2000

3 1 / 2050

5 1 / 2100

10 1 / 2200

20 1 / 2300

30 1 / 2400

40 1 / 2500

50 1 / 2600

100 1 / 2800

300 1 / 3000

500 1 / 3300

750 1 / 3500

1 000 1 / 3700

2 000 и более 1 / 4700

Приложение 4