ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО УЛАВЛИВАНИЮ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ В ЭЛЕКТРОЦИКЛОНЕ

Инюшкин Николай Васильевич

канд. техн. наук, ст.науч.сотр.,

Уральский федеральный университет

имени Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург

E-mail: paht@yandex.ru

Ермаков Сергей Анатольевич

профессор, д-р техн. наук,

Уральский федеральный университет

имени Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург

Гильванова Залина Ринатовна

аспирант, Уральский федеральный университет

имени Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург

Титов Анатолий Геннадьевич

аспирант, Уральский федеральный университет

имени Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург

Коробкова Инна Владиславовна

студент, Уральский федеральный университет

имени Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург

Аитова Алина Ильдусовна

студент, Уральский федеральный университет

имени Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург

EXPERIMENT PLANNING FOR DISPERSED PARTICLES CAPTURING IN ELEKTROCYCLONE

Nikolai Inyushkin

Senior Researcher, Candidate of Technical Sciences,

Ural Federal University named after

Boris Nikolayevich Yeltsin, Yekaterinburg

Sergey Ermakov

Professor, Doctor of Technical Sciences,

Ural Federal University named

after Boris Nikolayevich Yeltsin, Yekaterinburg

Zalina Gilvanova

postgraduate student , Ural Federal University named

after Boris Nikolayevich Yeltsin, Yekaterinburg

Anatoly Titov

postgraduate student , Ural Federal University named

after Boris Nikolayevich Yeltsin, Yekaterinburg

Alina Aitova

student , Ural Federal University named

after Boris Nikolayevich Yeltsin, Yekaterinburg

Inna Korobkova

student , Ural Federal University named

after Boris Nikolayevich Yeltsin, Yekaterinburg

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрено планирование эксперимента по улавливанию дисперсных частиц в электроциклоне. Даётся расчет матрицы планирования, приводится уравнение регрессии зависимости степени очистки от скорости на входе в электроциклон и от начальной концентрации аэрозоля.

ABSTRACT

The article deals with the design of experiments for dispersed particles capturing in elektrocyclone. The autors gives planning matrix calculation, the regression equation based on the aerosol velocity and the initial concentration of the aerosol.

Ключевые слова: газоочистка; циклон; электроцклон; летучая зола

Keywords: gas cleaning; cyclone; elektrocyclon; fly ash

Для пылеулавливания на промышленных предприятиях используют различные виды оборудования, отличающегося как по конструкции, так и по механизму действия.

Электроциклон — комбинированный пылеуловитель, сочетающий центробежный и электростатический эффект для улавливания аэрозолей.

Степень очистки газов в электроциклоне зависит от многих факторов, таких как рабочее напряжение, скорость газового потока в активной зоне, концентрация аэрозоля на входе в аппарат, длина активной зоны, диаметр частиц, удельное электрическое сопротивление частиц и др.

Чтобы оценить влияние на степень очистки электроциклона концентрации и скорости аэрозоля на входе в аппарат при минимальном количестве необходимых опытов с сохранением статистической достоверности результатов проведено планирование эксперимента [3; 1].

Для получения уравнения регрессии в виде полинома второго порядка, построен центральный композиционный рототабельный план, включающий 2 фактора: Х₁ — скорость газового потока во входной трубе, Х₂ — концентрация аэрозоля на входе в аппарат. Общий вид [2] квадратичного уравнения регрессии для двух независимых факторов:

где η — степень очистки газов, b₀ — свободный член, b_i — коэффициенты линейных членов, b_1i — коэффициент взаимодействия членов, b_ii — коэффициенты квадратичных членов.

Для вычисления коэффициентов уравнения регрессии построим матрицу планирования, взяв за основу центральный композиционный рототабельный план, включающий «звездные» точки. Общее количество экспериментов вычисляется по формуле:

Для двухфакторного эксперимента число опытов в центре плана n₀ равно 5, а величина «звездного» плеча составляет 1,414 [2].

Необходимое число экспериментов для заданных условий равно 13.

Значения каждого фактора в плане кодируются значениями: «-1» — минимальное, «0» — среднее, «+1» — максимальное, кроме того, в план вводятся по 2 «звездные» точки на каждый фактор с кодировкой «-1,414» и «+1,414». Матрица эксперимента с кодированными значениями факторов приведена в таблице:

Таблица 1.

 Матрица планирования эксперимента

Установим основной уровень Z_0,i и интервалы варьирования ΔZ_i для каждого фактора. Основной уровень Z_0,1 для фактора Х₁ (скорость газового потока во входной трубе) примем равным 21 м/с, ΔZ₁=4,5, Z_0,2 для фактора Х₂ (концентрация аэрозоля на входе в аппарат) примем равным 16,5 г/м³, ΔZ₂=10. Рандомизация последовательности проведения опытов с помощью ЭВМ дала следующий порядок: 13, 4, 10, 8, 3, 9, 1, 2, 6, 12, 5, 11, 7.

По результатам эксперимента с золой Красногорской ТЭЦ (d₅₀=40 мкм) получено уравнение регрессии:

Список литературы:

1.Блохин В.Г., Глудкин О.П., Гуров А.И. и Ханин М.А. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов, Москва: Радио и связь, 1997. — 232 с.

2.Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии, Москва: Химия, 1985. — 448 с.

3.Красовский Г.И. и Филаретов Г. Ф. Планирование эксперимента, Минск: изд-во БГУ, 1982. — 302 с.