Циклоны являются весьма распространенным типом пылеуловителей. Уже в течение нескольких десятков лет их применяют для выделения из газовых потоков твердых и капельных частиц. В циклонах наиболее совершенных конструкций можно достаточно полно улавливать частицы размером от 5 мкм и больше. Как было отмечено выше, улавливание пыли в циклонах основано на использовании инерции частиц (центробежной силы).

Запыленный газовый поток обычно вводится в верхнюю часть корпуса циклона, представляющего собой в большинстве случаев цилиндр (диаметр D ), заканчивающийся в нижней части конусом (рис. 5.7). Патрубок входа газа в циклон – в большинстве случаев прямоугольной формы – обязательно располагают по касательной к окружности цилиндрической части циклона.Газывыходят из аппарата через круглую трубу (диаметрd ), расположенную по оси циклона. После входа в циклон газы движутся сверху вниз, вращаясь сначала в кольцевом пространстве между наружной цилиндрической поверхностью циклона и центральной выходной трубой, а затем и в основном корпусе циклона, образуя внешний вращающийся вихрь. При этом развиваются центробежные силы, под воздействием которых частицы пыли (или капли жидкости), взвешенные во вращающемся газовом потоке, отбрасываются к стенкам корпуса циклона как цилиндрической, так и конической его части. На этой стадии процесс осаждения пыли осуществляется за счет центробежных сил.

На второй стадии у конической стенки циклона на газовый поток, имеющий очень высокую и предельную концентрацию частиц пыли (особенно возле стенок циклона), начинает сказываться перепад давления между входным и выходным патрубками циклона, сжимающее усилие которого значительно превышает центробежные силы. Концентрация частиц в газовом потоке начинает предельную нагрузку, т.е. то количество пыли, которое в состоянии переносить газовый поток в данных условиях. В итоге происходит выделение частиц пыли из основного потока и их дальнейшее осаждение за счет вторичного пристенного вихря, который увлекает за собой основную часть пыли в бункер. Очищенный основной газовый поток, освобожденный от пыли, за счет перепада давления начинает поворачиваться и двигаться вверх к выходной трубе, образуя внутренний вращающийся вихрь.

5.4.3. Теоретические основы расчета циклонов

Сложность процесса улавливания пыли в циклонах не позволяет пока рассчитывать их конструкции и эффективность только на основе теоретических разработок. Это объясняется тем, что в теоретических положениях допускается ряд упрощений, в результате которых расчетные данные не совпадают с данными, полученными на практике. В то же время с помощью теоретических положений можно отчетливо выявить влияние факторов на процессулавливания пыли в циклонах.

Расчетная схема циклона представлена на рисунке 5.10. При выводе теоретических формул для расчета циклона рассматривают движениечастицымассойm ч в радиальном направлении (к стенкам циклона), происходящее при равновесии действующей на частицу пыли центробежной силы F ЦБ и силы сопротивления F С газовой среды движению частицы. После того как эти две силы уравновесятся, частица будет двигаться к стенке циклона по инерции с постоянной скоростью v R .

Величина центробежной силы, выбрасывающей частицу из вращающегося газового потока к стенкам аппарата, выражается следующей формулой:

где v г = v ч – скорость газового потока в циклоне, принимаемая равной скорости газов во входном патрубке циклона и скорости частиц v ч, находящихся в газах, м/сек;

R – текущее расстояние от центра вращения газового потока (оси циклона) до частицы, м;

m ч – масса частицы, кг.

Под действием центробежной силы частица движется в радиальном направлении к стенке циклона со скоростью v R . Этому движению газовая среда оказывает сопротивление, величину которого определяют по формуле Стокса:

. (5.2)

При входе в циклон центробежная сила F ЦБ значительно превышает силы сопротивления среды F С, так как начальное значение скорости пылинки в радиальном направлении было равно нулю. Но по мере возрастания этой скорости, практически через сотые доли секунды, эти силы становятся равными, и с этого момента частица продолжает двигаться в радиальном направлении с постоянной скоростью v R , которую определяют из равенства

.

Учитывая, что масса частицы равна
, скорость осаждения частиц на стенки циклона v R можно оценить по следующему выражению:

(5.3)

где d ч – диаметр частицы, м;

ρ ч – плотность частицы, кг/м 3 ;

μ г – динамическая вязкость газовой среды, н · с/м 2 .

Наиболее длинный путь в радиальном направлении будет у той частицы, которая при входе в циклон находилась около внутренней (выходной) трубы. Этот путь равен R 2 – R 1 , где R 2 – радиус циклона, а R 1 – радиус выходной трубы (толщиной стенок пренебрегаем). Оценим время t , которое требуется для того, чтобы такая частица успела пройти путь от R 1 до R 2:

. (5.4)

Заметим, что в выражении (5.3) величина R является переменной величиной, её в среднем можно принять равной
. Учитывая это значение величины R в формуле (5.3) и далее подставляя v R из (5.3) в (5.4), получим

Выражение (5.5) легко также получить учитывая, что

.

Интегрируя это выражение от R 1 до R 2 , получим формулу для времени осаждения частицы t , аналогичную формуле (5.5):

.

Из выражения (5.5) можно найти размер наименьших частиц d ч min , которые успевают пройти путь (R 2 –R 1) за время прохождения циклона газовым потоком, т. е. за время t пребывания пылинки в циклоне:

. (5.6)

Принимая среднее время нахождения частицы в циклоне
, где n – число кругов (оборотов), которые совершает газовый поток в циклоне (обычно его считают равным 2), выражение (5.6) можно переписать в следующем виде:

(5.7)

Рассматривая выражения (5.6) и (5.7), можно проследить влияние различных факторов на степень улавливания пыли в циклоне.

1. С повышением скорости газового потока v ч улучшается улавливание пыли в циклоне. Однако при больших скоростях рост эффективности очистки в циклоне замедляется, а при переходе некоторого предела, зависящего от конструкции циклона и дисперсного составаулавливаемой пыли, начинает даже снижаться. Это вызвано возникновением завихрений, срывающих уже осевшие частицы пыли. Обычно наиболее эффективные скорости входа газа в циклон находятся в интервале 20…25 м/с, но не менее 15 м/с.

2. Крупные частицы пыли осаждаются быстрее. Увеличение плотности вещества частиц ρ ч также ускоряет их улавливание.

3. В (5.6) и (5.7) выражение (R 2 2 – R 1 2) может быть представлено как (R 2 + R 1)·(R 2 – R 1). Таким образом, при уменьшении (R 2 – R 1), сокращается путь, проходимый пылинкой, следовательно, облегчается ее осаждение. Однако если величина (R 2 – R 1) будет очень небольшой, то возможно забивание пыльювходного патрубка. Это следует иметь в виду в тех случаях, когда пыль склонна к слипанию, прилипанию к стенкам и когда концентрация пыли в газовом потоке значительная.

4. Если разность величин (R 2 – R 1) остается постоянной, но растут абсолютные значения R 1 и R 2 , то возрастает и их сумма (R 2 + R 1) и осаждениепыли замедляется. Отсюда следует, что увеличение диаметра циклона ухудшает эффективность его очистки. Для получения высокой эффективности улавливания пыли лучше применять циклоны малого диаметра, но это приводит или к значительному увеличению скорости газа, что не всегда допустимо (см. пункт 1), или к необходимости пропускания газа через несколько параллельно установленных циклонов. При этом рекомендуют устанавливать циклоны диаметром не более 800…1000 мм, группируя их, но так, чтобы в одной группе было не больше восьми циклонов.

5. Вязкость газов μ г увеличивается при повышении их температуры, и это снижает эффективность улавливания пыли в циклоне.

Выше было указано на то, что теоретические расчеты и полученные формулы (5.5) и (5.6) связаны с рядом упрощений и допущений. Например: 1) не учитывается влияние беспорядочного вихревого движения вращающегося газового потока, нарушающего нормальное осаждениечастиц пыли; 2) принимается, что частицы пыли шарообразной формы не изменяются и некоагулируютв процессе осаждения; 3) достигнув стенок циклона, они не вовлекаются повторно в газовый поток; 4) не учитывается влияние конической части циклона; 5) допускается, что пыль равномерно распределена по сечению входного патрубка и т. д.

При рассмотрении работы циклонов следует также учитывать их гидравлическое сопротивлениепрохождению газового потока ∆р , определяемое по формуле

, Па, или
, мм вод. ст.,

где ρ г – плотность газовой среды (в рабочих условиях), кг/м 3 ;

v вх – скорость газа во входном патрубке, м/сек;

ξ΄ коэффициент гидравлического сопротивления.

Часто величину гидравлического сопротивления циклона определяют как функцию условной скорости газа, отнесенной к площади всего сечения цилиндра циклона v усл:

, Па, или
, мм вод. ст.

Значения коэффициентов ξ΄, ξ зависят от конструкции циклонов; их обычно дают при описании данной конструкции. Необходимо заметить, что при установке циклонов и виде группы (батареи) коэффициент сопротивления возрастает примерно на 10 %.

Циклоны одиночные, групповые и батарейные относятся к инерционным пылеуловителям центробежного типа. Пылеулавливание в циклонах основано на использовании центробежных сил, возникающих при вращении газового потока. Такое движение создается либо при тангенциальном или спиральном подводе газов в корпус циклона, либо вследствие применения закручивающих устройств при осевом подводе газов в циклон.

Одиночные циклоны предназначены для осаждения крупной пыли, опилок и стружек. Принцип действия их основан на центробежной силе, под влиянием которой взвешенные частички, прижимаясь к внешним цилиндрическим или коническим стенкам пылеотделителя, теряют скорость и опускаются через нижнюю коническую часть к выпускному отверстию -- сборнику пыли. Очищенный воздухе мелкой пылью выбрасывается вверх через выходную трубу. При неправильной эксплуатации пожаро- и взрывоопасная пыль может взорваться в циклонах от разрядов статического электричества, поэтому устанавливать их в производственных помещениях запрещено. Если при расчете степени очистки оказывается, что требуемая степень ее не обеспечивается, возможна установка циклонов в две последовательные ступени.

Групповые циклоны получают путем объединения одиночных циклонов. Обычно в групповом исполнении применяют цилиндрические циклоны малых размеров, устанавливая их по 2, 4, 6 и 8 одинаковых циклонов в группу с одно- или двухрядной прямоугольной компановкой (рис.2,а) или по 10, 12 и 14 одиночных циклонов в группу с круговой компановкой (рис. 2,б).

При очистке больших объемов вентиляционных выбросов более рационально устанавливать групповые циклоны меньших размеров вместо одного циклона больших размеров.

В циклонах малых размеров (мультициклонах) величина центробежной силы обратно пропорциональна расстоянию частицы от оси циклона, поэтому в циклонах малого диаметра величина этой силы возрастает. Кроме того, вместе с уменьшением размеров циклона уменьшается расстояние от внутренней цилиндрической до внешней стенки циклона, т. е. уменьшается путь частицы до ее осаждения. Циклоны меньшего диаметра имеют большой коэффициент очистки, поэтому их применяют для улавливания мелкой, сухой и легкой пыли из воздуха и газов. Производительность мультициклона ограничена, поэтому несколько циклонов объединяют в группы или батареи, которые получили название групповых и батарейных.

Промышленность выпускает несколько типов циклонов. Наибольшее распространение получили циклоны конструкции Ц, ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24, При выборе и расчете циклонов следует учитывать характеристику улавливаемой пыли: минимальный диаметр частиц пыли, абразивность, слипаемость, температуру и влажность газов, кор-розийность, пожаро- и взрывоопасность. Уловленная пыль из бункеров удаляется через пылевыгрузочные устройства -- пылевые затворы.

Рисунок 2. Групповые циклоны: а -- ЦН-11 на постаменте (для выгрузки пыли из пылесборника автомашины); б -- НИИОГаз ЦН -- группа из 10 и более циклонов; 8 -- батарейный циклон; 1 -- входная труба; 2 -- циклонные элементы; 3 -- перегородка: г -- элемент батарейного циклона: 1 -- корпус; 2 -- выводная труба; 3 -- винтовые лопасти.

Важнейшим требованием, предъявляемым к пылевому затвору, является его герметичность. Негерметичность пылевого затвора приводит к подсосу воздуха в бункер, а далее через пылевыпускные отверстия в циклоны, так как в соответствии с требованиями производственной санитарии большинство циклонов работают под разряжением, степень очистки резко снижается.

Рисунок 3. Жалюзийно-циклонный пылеуловитель: 1 -- пылесборник; 2 -- циклон; 3 -- жалюзи

Батарейные циклоны (рис.2,в) представляют собой пылеулавливающие аппараты, составленные из большого числа цикло-новых элементов малого диаметра, объединенных в одном корпусе и имеющих общий подвод и вывод газов, а также общий бункер-сборник улавливаемой пыли.

Очистка газов в батарейных циклонах основана на использовании центробежных сил. В отличие от одиночных и групповых циклонов в большинстве типов батарейных циклонов вращательное движение очищаемых газов создается за счет установки в каждом циклонном элементе закручивающего направляющего аппарата.

Жалюзийно-циклонное пылеулавливание. Конструкция жалюзийно-циклонного пылеулавливания (рис.3) представляет собой простейший инерционный аппарат 1 с жалюзийной решеткой 3. Жалюзи состоят из перекрывающих друг друга рядов пластин или колец с зазором 2...3 мм, причем всей решетке придана некоторая конусность для поддержания постоянства скорости газового потока. Запыленный поток проходя через решетку со скоростью 15 м/с, резко меняет направление. Крупные частички пыли, ударяясь о наклонные плоскости жалюзийной решетки, по инерции отражаются от решетки к оси конуса и осаждаются. Освобожденный от крупной пыли газ, прошедший через решетку, выходит из аппарата.

Часть газового потока (5.10 %), отсасываемого из пространства перед жалюзийной решеткой, содержит основное количество мелкой пыли направляется в циклон 2, где очищается от мелкой пыли под действием центробежных сил и затем присоединяется к основному потоку запыленного газа. В таких аппаратах газ приблизительно на 60 % освобождается от пыли, размер частиц которой составляет 25 мкм. Из-за сравнительно низкой эффективности и высокого гидравлического сопротивления эти аппараты не получили широкого распространения и не производятся серийно, однако в отдельных случаях (особенно в комбинации с другими пылеулавливающими устройствами) их применение вполне оправданно.

При выборе и расчете циклонов нужно учитывая такие свойства улавливаемой пыли как абразивность и слипа-емость. Для снижения абразивного износа следует рассчитывать циклоны для работы на наименьших из допустимых значений скорости газов. При улавливании среднеслипшейся и сильнослипшейся пыли не следует применять циклоны малого диаметра (600-800 мм), которые склонны к забиванию.

При проектировании циклонов, особенно для очистки нагретых и влажных газов, необходимо предотвратить образование водяных паров из газов во избежании забивания циклонов влажной пылью. Для этого следует поддерживать температуру газов, поступающих на очистку, выше температуры точки росы, не менее чем на 20. . .25°; корпус должен быть покрыт тепловой изоляцией определенной толщины.

При проектировании групповых циклонов очень важно равномерно распределить очищаемые газы по циклонам (обеспечить симметричную подводку). При нарушении этого условия из-за разного гидравлического сопротивления отдельных циклонов будет происходить переток части газов из одного циклона в другой через пылевыпускные отверстия, находящиеся в общем бункере.

В деревообрабатывающих предприятиях для очистки вентиляционного воздуха в системах пневмотранспорта и аспирации применяют циклоны Гипродрева, Гипродревпрома, Клайпедского ОЭКДМ и типа УЦ. Циклоны Гипродрева эффективно улавливают щепу и крупную стружку.

Циклоны типа «Ц» Гипродрева и Клайпедского ОЭКДМ предназначены для улавливания стружки, опилок древесной пыли. Они устанавливаются только на нагнетательной стороне схемы и работают на выхлоп в атмосферу. В избежание захвата стружки из переходящего потока воздуха в циклонах типа «Ц» под выхлопной трубой смонтирован сепаратор.

Для улавливания мелкой древесной пыли, а также полиэфирной пыли в деревообработке применяют циклоны типа УЦ-38, заимствованные из мукомольной промышленности, по своей конфигурации, геометрическим соотношениям и показателям работы циклоны УЦ аналогичны коническим циклонам НИИОГаз.

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.

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.

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

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.

Для лучшего распределения газа с пылью и для отвода пыли на практике широко используется батарейный циклон. Такой аппарат представляет собой циклонные элементы, которые включены параллельно и имеют общий корпус, сборный бункер, а также общий подвод и отвод газа.

В батарейных циклонах (мультициклонах) движение газа достигается установкой в каждом части аппарата закручивающего элемента в виде розетки или винта, а не тангенциальным подводом газа. Благодаря этому производительность батарейного циклона будет намного больше, чем производительность обычного циклона такого же размера.

Самые популярные типы элементом циклона можно увидеть на рисунках

Элемент «винт» обладает самым незначительным гидравлическим сопротивлением и практически не склонен к забиванию пылью.

Осаждение пыли в отдельных элементах такого циклона происходит так же, как и в обыкновенном циклоне. Чаще всего используются циклонные элементы, диаметр которых составляет 100, 150 или 250 мм. В таких аппаратах может достигаться скорость запыленного газа около 4 м/с. Такие аппараты обладают высоким показателем осаждения пыли. При этом они имеют небольшой размер и гидравлическое сопротивление. То есть, если сравнивать батарейные циклоны с одиночными или групповыми, то при одинаковых размерах первые имеют большую производительность.

Конструкция и принцип действия батарейного циклона (мультициклона)

Загрязненный газ подается в газораспределительную камеру, которая ограничена трубными решетками. В трубных решетках герметично крепятся циклонные элементы. После того, как газ очищен, он выводится через выхлопные трубы элементов в общую камеру. Отделенные частицы пыли накапливаются в коническом дне циклона. Циклонные элементы такой конструкции имеют малый диаметр. Газ в них поступает сверху, а не по касательной. Вращательное движение потоку газа передается посредством специального винта или розеток, оснащенных наклонными лопатками.

Качественная работа батарейной циклонной установки обеспечивается за счет идентичности его элементов и равных условий работы.

Общий корпус мультициклона включает в свой состав циклонные элементы. Элементы герметично установлены в трубных решетках. Исходный газ поступает через штуцер в газораспределительную камеру и распределяется по циклонным элементам, заполняет кольцевое пространство между корпусом элемента и патрубком для вывода очищенного газа. В кольцевом пространстве расположены лопастные устройства, заставляющие газовый поток вращаться. Частицы пыли отбрасываются к стенкам циклонного элемента, движутся вниз по спирали и поступают в бункер, общий для всех элементов. Очищенный газ из каждого элемента выводится по трубе в общую камеру, а оттуда - наружу через верхний штуцер.

Батарейный циклон

Как правило, одиночные циклоны имеют диаметр 40-1000 мм, а циклонные элемента - 40-250 мм.

Батарейные циклоны представляют собой параллельно включенные циклоны малого диаметра. Такие устройства лучше улавливают пыль, т.к. при малом радиусе циклона значительно возрастает центробежная сила.

Батарейные циклоны способны работать с переменно нагрузкой, т.е. при необходимости можно включать или выключать отдельные элементы батареи.

Труба оснащена наружными винтовыми лопастями, которые передают потоку газа движение по спирали. В корпус газ подается сверху, затем проходит по поверхности винта в кольцевом пространстве (между внешней поверхностью трубы и внутренней поверхностью корпуса). Твердые частицы задерживаются на стенках корпуса, после чего осыпаются в нижнюю коническую часть и поступают в бункер батареи.

Элементы конструкции батарейного циклона расположены вертикально, параллельными рядами в корпусе прямоугольного сечения. Камера оснащена двумя решетками, в отверстия которых устанавливаются элементы. Очищаемый газ подается через патрубок в пространство между решетками и распределяется по отдельным элементам. После очищения газ поступает в пространство над верхней решеткой и выводится посредством бокового патрубка. Твердые частицы ссыпаются в коническое дно. Элементы конструкции батареи выполняются из чугуна, а решетки из листовой стали. Такие устройства способны очищать газ при широком диапазоне температур.

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 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 при этом достигает 90%. Конечное значение будет зависеть от размеров оборудования, скорости 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 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.