Технические науки/ 3. Отраслевое машиностроение

 

К.т.н. Гурьянов Г.А.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д Серикбаева, Республика Казахстан

Некоторые результаты исследований очистительной способности центробежных очистителей

 

Для увеличения долговечности гидропривода СДМ необходимо осуществлять очистку рабочей жидкости от механических примесей.

Сравнительный анализ центробежных очистителей с другими типами очистителей доказывает целесообразность их использования.

Важнейшим показателем эффективности работы центробежного очистителя является его производительность при требуемой тонкости очистки и минимальном уносе потоком жидкости выделившихся частиц загрязнений.

Производительность, или расход Q, м3/c, жидкости через ротор в общем случае может быть определен по формуле:

   , м3/с                                      (1)

где b - коэффициент эффективности; v0 - скорость осаждения частицы под действием сил тяжести, м/с; R - радиус ротора, м; L - длина ротора, м; Fr - фактор разделения центрифуги.

Для центробежного очистителя важно знать критический (минимальный) диаметр частиц, которые могут быть выделены из жидкости, или тонкость очистки. При проведении теоретических исследований центробежных очистителей при условии, что частица при входе в очиститель удалена от стенки ротора на максимальное расстояние h и перемещается со скоростью, равной скорости потока жидкости, были установлены зависимости для определения критического диаметра частиц загрязнений:

- для центробежного очистителя с реактивным приводом (рисунок 1):

    , м                                          (2)

- для центрифуги с горизонтальным цилиндрическим ротором и активным приводом (рисунок 2):

 , м                                  (3)

где в формулах (2) и (3): m - вязкость жидкости, кг·м/с2; D - разность плотностей частицы и жидкости, кг/м3; w - угловая скорость вращения ротора, с-1; vп - скорость потока жидкости, м/с; S - ширина щели в месте поворота жидкости, м; Q - расход жидкости, л/мин; n - коэффициент кинематической вязкости, ст; h - средняя толщина слоя жидкости в роторе, см; D - диаметр ротора, м; rч  - плотность частицы загрязнений, г/см3; rж - плотность жидкости, г/см3.

 


 

                                                                                                 

                                                                    

                                                                    

                                                                                                           

        

                                                                             

                                                                          

                                                                                   

                                           

 

Из формул (2) и (3) видно, что с увеличением расхода при постоянной центробежной силе, тонкость очистки будет ухудшаться. Зависимости между тонкостью очистки и расходом жидкости, полученные теоретическим и экспериментальным путями, представлены в виде графиков на рисунке 3 из которого видно, что центрифуга не улавливает твердые частицы размером 15 мкм и более уже при расходе свыше 80 л/мин при совпадении теоретических и экспериментальных данных для расходов до 100 л/мин. Для больших расходов в расчетные формулы необходимо вводить поправочный коэффициент.

Text Box: Тонкость очистки d, мкм
 

 

 

 

 

 

 

 

 


При работе центрифуги на осевшие  в роторе частицы загрязнений действуют следующие силы: центробежная С, лобовая N, подъемная W, сила трения F и результирующая сила Р (рисунок 4). В этой ситуации условие неуноса частицы потоком жидкости имеет вид:

P = F - N  ³ 0 ,   Н,                                              (4)

          После определения составляющих уравнения (4), подстановок и преобразований получим выражение:

, Н                   (5) 

где d - диаметр частицы, м; k - коэффициент пропорциональности; f - коэффициент трения.

Из формулы (5) видно, что унос частиц будет возрастать с увеличением скорости потока жидкости, которая зависит от расхода жидкости в гидросистеме, значит можно говорить, что существует критический расход жидкости, при котором начинается унос частиц загрязнений из ротора, и значение которого нельзя превышать.

Составив и решив уравнения Лагранжа второго рода, получим формулу для вычисления критического расхода Qкр, л/мин, жидкости через очиститель при котором исключается унос частиц, превышающих расчетный размер:

       (6)

где   vc  –  скорость движения твердой частицы в жидкости под действием силы тяжести, м/с; δ = (R –  r) – L·tg β; b - угол конусности свободной поверхности жидкости, град; d   - расстояние от частицы до стенки ротора, м.

График зависимости концентрации загрязнений в жидкости, прошедшей через центрифугу, от расхода, полученный на основании проведенных экспериментов, представлен на рисунке 5. Из графика на рисунке 5 видно, что унос частиц начинается при расходе, значительно ниже расчетного, что объясняется наличием в осажденном слое мелких частиц (меньше 15 мкм). Это подтверждается дисперсным анализом загрязнений в обработанной жидкости.

 


              

           

         

         

           

 

                                                                       

                                                                             

На основании проведенных исследований можно заключить, что наилучшим будет такой путь совершенствования  центробежных очистителей, который даст не только значительное повышение тонкости очистки жидкости за один проход, но  и максимальное повышение значения критического расхода жидкости через очиститель, вплоть до полного устранения влияния расхода на качество очистки.

Литература:

1. Соколов В.И. Современные промышленные центрифуги. М.: Машиностроение, 1967. - 524 с.

2. Седлуха Г.А., Гельцер А.К., Будагов Ф.К. Повышение долговечности гидропривода землеройных машин. ЛДНТП, 1976. - 32 с.