Локалізація екологічної загрози забруднення атмосфери від пилу спалювання вугілля на ТЕС (стр. 3 из 6)
, (4)де
- кут нахилу руху частинки в апараті (градус). 
. (5)Для (1) враховуємо формули (2)-(5) і отримуємо :
(6) 
де
- прискорення вільного падіння, м/с2. 
(7) 
де
- кут нахилу вхідного патрубка апарата (градус); 
- відстань від осі пиловловлювача до внутрішньої стінки пиловловлювача (м); 
- відстань від осі пиловловлювача до зовнішньої стінки пиловловлювача (м). 
(8) 
Аналізуючи одержану систему (8) зауважуємо, що третє рівняння є незалежне від двох перших і розв’язок якого при вказаних початкових умовах визначається співвідношенням:
, (9)де
- час, за який частинка досягне зовнішньої стінки пиловловлювача (с).Диференційне рівняння руху матеріальної точки при початкових умовах чисельно розв’язано використовуючи математичний пакет “MathCad 2001”, для чого була складена програма MC.mcd. Це дало можливість визначити оптимальну висоту циліндричної частини корпуса пиловловлювача при різних значеннях вхідних параметрів.
В результатах експериментальних досліджень було досліджено 3 типи відцентрово-інерційних пиловловлювачів (рис. 2), конструкції яких розроблені автором і захищені патентами України: конічні, циліндричні та циліндрично-конічні з жалюзійним відокремлювачем, який виконаний циліндричним (з дном і без нього) і конічним з дном, де другим ступенем очистки служить встановлений в корпусі апарата жалюзійний відокремлювач. Вони об’єднані назвою відцентрово-інерційні пиловловлювачі і досліджені на стандартному експериментальному стенді з використанням стандартного експериментального пилу - кварцового піску з медіанним діаметром (8, 32 та 50)·10-6 м при витратах повітря 1000-3000 м3/год.
Експериментальним шляхом було визначено: співвідношення діаметрів корпуса апарата і жалюзійного відокремлювача, оптимальних кутів при вершині корпуса та конічного жалюзійного відокремлювача (для конічного відцентрово-інерційного пиловловлювача), оптимальної довжини циліндричної частини корпуса апарата (для циліндричного та циліндрично-конічного відцентрово-інерційного пиловловлювача) та найефективнішої конструкції жалюзійного відокремлювача (для всіх типів відцентрово-інерційних пиловловлювачів). Крім цього було виявлено: залежність ефективності вловлення пилу для всіх типів апаратів від дисперсного складу пилу, витрат повітря в стенді, конструкції жалюзійного відокремлювача та конструктивних розмірів корпуса апарата; залежність гідравлічного опору всіх типів пиловловлювачів від витрат повітря в стенді. Шляхом порівняльних досліджень визначено найбільш ефективну із запропонованих конструкцію апаратів та переваги запропонованих пиловловлювачів перед еталоном - циклоном ЦН-11.
Конічні відцентрово-інерційні апарати були досліджені з жалюзійними відокремлювачами: циліндричний (з дном і без дна) і конічний з дном (рис. 2а, 2б). У першій конструкції жалюзійний відокремлювач 5 знизу не закритий суцільним дном, а у другому – має суцільне дно 6. З метою визначення оптимального кута конусності пиловловлювача були проведені дослідження корпусів конічного апарата з трьома різними зазначеними вище формами жалюзійного відокремлювача та з різним кутом a при вершині його корпуса (10-45 град).
В результаті експериментів встановлено, що оптимальним кутом при вершині корпуса є кут у 15 град; для конічного жалюзійного відокремлювача з дном оптимальний кут становить 9-11град; ефективність збільшується при збільшенні витрат повітря; найбільш ефективним є пиловловлювач з конічним жалюзійним відокремлювачем і дном, що пояснюється можливістю підтримання постійною швидкості руху пилоповітряного потоку як в корпусі, так і при проходженні його через відокремлювач. Наявність закритого дна у циліндричному жалюзійному відокремлювачі підвищує ефективність пиловловлення.
При витратах повітря 3000 м3/год максимальна ефективність роботи для пилу з медіанним діаметром (8, 32 та 50)·10-6 м для конічного пиловловлювача становить відповідно: з циліндричним жалюзійним відокремлювачем без дна - 87,5 %, 96,0 % та 97,0 %; з циліндричним жалюзійним відокремлювачем з дном - 88 %, 96,7 % та 97,5 %; з конічним жалюзійним відокремлювачем з дном - 88,6 %, 97 % та 97,8 %.
Циліндричні апарати були досліджені з трьома типами жалюзійних відокремлювачів: циліндричний без дна (рис. 2 в), циліндричний з дном (рис. 2 г) та конічний з дном (рис. 2 д). Експериментальні дослідження циліндричних пиловловлювачів показують, що зі збільшенням витрат повітря збільшується ефективність пиловловлення; оптимальна довжина циліндричного корпуса апарата для частинок пилу з медіанним діаметром (8, 32 та 50)·10-6 м становить відповідно: для циліндричного жалюзійного відокремлювача без дна - (850-900)∙10-3м, (800-850)∙10-3м, (750-800)∙10-3м; для циліндричного жалюзійного відокремлювача з дном - (800-850)∙10-3м, (750-800)∙10-3м, (700-750)∙10-3м; для конічного жалюзійного відокремлювача з дном - (750-800)∙10-3м, (700-750)∙10-3м, (650-700)∙10-3м. Максимальну ефективність роботи пиловловлювача при витратах повітря 3000 м3/год можна отримати при певній конструкції жалюзійного відокремлювача і для пилу з медіанним діаметром (8, 32 та 50)·10-6 м вона становить відповідно: для циліндричного жалюзійного відокремлювача без дна - 89,4 %, 97,5 %, 98,5 %; для циліндричного жалюзійного відокремлювача з дном - 89,7 %, 97,8 %, 98,9 %; для конічного жалюзійного відокремлювача з дном - 88,8 %, 97,3 %, 98 %.
Циліндрично-конічні апарати були досліджені з жалюзійними відокремлювачами: циліндричний (з дном і без дна) і конічний з дном (рис. 2е, 2ж). Встановлено, що ефективність пиловловлення збільшується зі збільшенням витрат повітря та медіанного діаметра частинок пилу. Максимальна ефективність пиловловлення в циліндрично-конічному апараті для частинок пилу з медіанним діаметром (8, 32 та 50)·10-6 м досягається відповідно: для циліндричного жалюзійного відокремлювача з дном при довжині циліндричної частини (650-700)∙10-3 м, (600-650)∙10-3 м, (550-600)∙10-3 м; для циліндричного жалюзійного відокремлювача без дна при довжині циліндричної частини (700-750)∙10-3 м, (650-700)∙10-3 м, (600-650)∙10-3 м; для конічного жалюзійного відокремлювача з дном при довжині циліндричної частини (750-800)∙10-3 м, (700-750)∙10-3 м, (650-700)∙10-3 м. Максимальну ефективність роботи пиловловлювача при витратах повітря 3000 м3/год можна отримати при певній конструкції жалюзійного відокремлювача і для пилу з медіанним діаметром (8, 32 та 50)·10-6 м вона становить відповідно: для циліндричного жалюзійного відокремлювача з дном - 90,5 %, 98,5%, 99,5 %; для циліндричного жалюзійного відокремлювача без дна - 90,1 % , 98,2 % , 99,3 %; для конічного жалюзійного відокремлювача з дном - 89,8 %, 97,9 %, 99,1 %.
Гідравлічний опір апаратів збільшується зі зростанням витрат повітря (рис. 3), причому для витрат більших 2000 м3/год це зростання відбувається інтенсивніше. Апарати, які мають вищу ефективність вловлення пилу, мають при цьому менший гідравлічний опір, що визначається в першу чергу їх конструктивними особливостями.