О циклонах

Запыленные газы подаются в циклоны через тангенциальные или аксиальные завихрители и совершают внутри аппаратов сложное вращательно-поступательное движение, характеристики которого изучены еще недостаточно. На частицы, взвешенные в потоке внутри циклона , действует сила инерции, которая стремится сместить их с криволинейных линий тока по касательным, направленным под некоторым углом вниз и к стенке корпуса. Частицы, соприкасающиеся с внутренней поверхностью стенки, под действием сил тяжести, инерции и опускающегося газового потока скользят вниз и попадают в пылеприемник (бункер). Частицы, не достигшие стенки, продолжают движение по криволинейным линиям тока и могут быть вынесены из циклона газовым потоком, который может захватить и некоторое количество осевших в бункер частиц.

Упрощенно считая, что траектории движения взвешенных частиц близки к окружностям, можно величину возникающей силы инерции принять пропорциональной квадрату тангенциальной скорости, массе частиц и обратно пропорциональной радиусу вращения. Так, при радиусе вращения менее метра и тангенциальной скорости в пределах 10-15 м/с, сила инерции на порядок превосходит силу тяжести. По этой причине сепарация частиц в циклонах происходит намного интенсивнее, чем в гравитационных осадителях.

Поскольку инерционная сила пропорциональна массе, то мелкие частицы улавливаются в циклонах плохо. Степень очистки аэрозолей с размерами частиц свыше 10 мкм находится в пределах 80-95%, а более мелких частиц - намного хуже. Увеличение эффекта осаждения частиц за счет уменьшения диаметра циклона и повышения скорости потока возможно до некоторых пределов, ограниченных техническими и экономическими факторами, такими как рост энергетических затрат, ухудшение очистки вследствие повторного захвата отсепарированных частиц, абразивный износ, увеличение металлоемкости и другими. Для широко распространенных циклонов оптимальные значения скоростей потоков и конструктивных параметров установлены опытным путем и приводятся в справочной литературе.

Область применения циклонов как самостоятельного средства санитарной очистки дисперсных выбросов в связи с усилением экологических требований постоянно сужается. В настоящее время их рекомендуется использовать для предварительной очистки и устанавливать перед устройствами с высокой степенью очистки-тканевыми или электрофильтрами. Весьма удачно использование циклонов и в качестве брызгоуловителей для некоторых способов мокрой очистки газовых выбросов.

Самостоятельно циклоны следует применять лишь в условиях, не допускающих использования устройств с высокой степенью очистки - для высокотемпературных сред, при возможности реакций в электрическом поле с образованием вторичных загрязнителей, в некоторых других случаях.

В целях промышленной сепарации аэрозолей циклоны используются уже более 100 лет. Первый запатентованный циклон представлял собой конус с тангенциальным подводом воздуха и центральным выхлопом в верхней части (рис. а). С тех пор разработаны сотни конструкций, иногда незначительно различающихся между собой.
По принципу организации движения потока различают возвратно-поточные (рис. в) и прямоточные (рис. б) конструкции.