Выбор и расчёт пылеуловителя (стр. 3 из 4)

- сопротивление пылеуловителя, от которого зависит экономичность процесса пылеулавливания;

- габаритные размеры и масса пылеуловителя, надежность и простота его обслуживания.

Циклоны рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед высокоэффективными аппаратами (например, фильтрами или электрофильтрами) очистки.

Основными элементами циклонов являются корпус, выхлопная труба и

бункер. Газ поступает в верхнюю часть корпуса через входной патрубок, приваренный к корпусу тангенциально. Улавливание пыли происходит под действием центробежной силы, возникающей при движении газа между корпусом и выхлопной трубой. Уловленная пыль ссыпается в бункер, а очищенный газ выбрасывается через выхлопную трубу.

В зависимости от производительности циклоны можно устанавливать по одному (одиночные циклоны) или объединять в группы из двух, четырех, шести или восьми циклонов (групповые циклоны).

Существуют батарейные циклоны. Конструктивной особенностью последних является то, что закручивание газового потока и улавливание пыли в них обеспечивается размещенными в корпусе аппарата циклонными элементами.

4.1 Расчет диаметра циклона ЦН-11

Диаметр циклона рассчитывается по формуле

; где D – внутренний диаметр циклона, мм;

Q – количество очищаемого газа при рабочих условиях, м³/с;

W_опт – оптимальная скорость очищаемого газа, м/с.

Q = 4,9 м³/с; W_опт = 3,5 м/с.

D = (4 ∙ 4,9/(3,14 ∙ 3,5))^0,5 = 1,335 м = 1335 мм.

Полученное значение диаметра округляем до ближайшего к расчетному значению внутреннего диаметра циклона согласно параметрического ряда внутренних диаметров циклонов, принятого в России.

Таким образом, получаем D = 1400 мм.

Расчет конструктивных данных циклона ЦН-11

По диаметру циклона рассчитываем значения всех конструктивных параметров выбранного циклона.

Действительную скорость движения очищаемого газа в циклоне в соответствии с выбранным его диаметром находим по формуле

,

где n – число параллельно подключенных циклонов;

D – внутренний диаметр циклона, мм;

Q – количество очищаемого газа при рабочих условиях, м³/с;

W – действительная скорость очищаемого газа, м/с.

Действительная скорость не должна отличаться от оптимальной более чем на 15%.

W = 4 ∙ 4,9/(3,14 ∙ 1 ∙ 1,4 ²) = 3,18 м/с.

По рассчитанным данным определяем величину потерь давления в циклоне:

,

где

– потери давления в циклоне, Па;

К₁ – поправочный коэффициент на диаметр циклона;

К₂ – поправочный коэффициент на запыленность газа (табл. 7);

– коэффициент сопротивления одиночного циклона мм,

ρ– плотность воздуха, в расчете принимается равной 1,2 кг/м³;

W – действительная скорость движения очищаемого газа в циклоне, м/с.

Коэффициент гидравлического сопротивления

зависит от типа циклона, его диаметра (коэффициент ) и концентрации пыли в очищаемом газе (коэффициент )

К₁ = 1, К₂ = 0,96, к(s) = 250

При подстановке данных получаем:

DР = [(1 ∙ 0,96 ∙ 250 + 0) ∙ 1,2 ∙ 3,17²)]/2 = 1447,04 Па

Рассчитанная величина потери давления является приемлемой для данного типа циклона. Рассчитываем полный коэффициент очистки газов в циклоне.

Определив параметры d^Т₅₀ и lgs^Т_h, которые характеризуют парциальную эффективность выбранного циклона при указанных условиях, определяем значение параметра d₅₀ при рабочих условиях (диаметре циклон, скорости потока, плотности пыли, динамической вязкости газа) по уравнению:

d₅₀ = d^Т₅₀

^Т ∙ (r^Т/r) ∙ (m/m^Т) ∙ (w^T/w),

индекс означает, что данные берутся для типового циклона, а его отсутствие – данные для конкретных условий.

d^Т₅₀ = 3,65 ∙ 10^{-6 м;}

D = 0,9 м;

D^T = 0,6;

r^Т = 1,93 г/м³;

r = 2,49 г/см³;

m = 22,2 ∙ 10^-6Н/см²;

m^Т = 22,1 ∙ 10^-6Н/см²;

w^T = 3,5;

w = 3,17.

Подставляя приведенные выше данные, получаем:

= 3,8 мкм.

Эффективность очистки газа в циклоне h_ц определяем по формуле

h_ц = 0,5 ∙ [1 + Ф(х)],

где Ф(х) – табличная функция параметра х, определяемого по формуле

По таблице 12 [4] определяем значение Ф_х, представляющее собой полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях.

Подставляя данные, рассчитанные выше:

d_m = 36 мкм; d₅₀ = 3,8 мкм; lgs^t_h = 0,352; lgs_ц = 0,42, получаем:

х = 0,9935

соответственно Ф(х) = 0,8413

На основе данных расчетов определяем эффективность очистки газа в циклоне:

h_ц = 0,5 ∙ [1 + 0,8413] = 0,926.

Эффективность очистки составила 92,6%.

4.2 Расчет диаметра циклона СКЦН-34

Диаметр циклона рассчитывается по формуле

; где D – внутренний диаметр циклона, мм;

Q – количество очищаемого газа при рабочих условиях, м³/с;

W_опт – оптимальная скорость очищаемого газа, м/с = 1,7.

Q = 4,9 м³/с

D = (4 ∙ 4,9/(3,14 ∙ 1,7))^0,5 = 2,1599 м = 2159,9 мм.

Полученное значение диаметра округляем до ближайшего к расчетному значению внутреннего диаметра циклона в соответствии с параметрическим рядом внутренних диаметров циклонов, принятого в России: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400, 3000 мм.

Таким образом, получаем D = 2000 мм.

4.2 Расчет конструктивных данных циклона СК-ЦН-34

По диаметру циклона рассчитываем значения всех конструктивных параметров выбранного циклона.

Действительную скорость движения очищаемого газа в циклоне в соответствии с выбранным его диаметром находим по формуле

,

где n – число параллельно подключенных циклонов;

D – внутренний диаметр циклона, мм;

Q – количество очищаемого газа при рабочих условиях, м³/с;

W – действительная скорость очищаемого газа, м/с.

Действительная скорость не должна отличаться от оптимальной более чем на 15%.

W = 4 ∙ 4,9/(3,14 ∙ 1 ∙ 2,0²) = 1,56 м/с.

По рассчитанным данным определяем величину потерь давления в циклоне:

,

где ΔР – потери давления в циклоне, Па;

К₁ – поправочный коэффициент на диаметр циклона;

К₂ – поправочный коэффициент на запыленность газа;

– коэффициент сопротивления одиночного циклона D = 500 мм,

ρ – плотность воздуха, в расчете принимается равной 1,2 кг/м³;

W – действительная скорость движения очищаемого газа в циклоне, м/с.

Коэффициент гидравлического сопротивления

зависит от типа циклона, его диаметра (коэффициент ) и концентрации пыли в очищаемом газе (коэффициент )

К₁ = 1, К₂ = 0,9, к(s) = 1050

DР = [(1 ∙ 0,9 ∙ 1150 + 0) ∙ 1,2 ∙ 1,56²)]/2 = 1511,27 Па

Рассчитанная величина потери давления является приемлемой для данного типа циклона. Рассчитаем полный коэффициент очистки газов в циклоне.

Определив параметры d^Т₅₀ и lgs^Т_h, которые характеризуют парциальную эффективность выбранного циклона при указанных условиях, определяем значение параметра d₅₀ при рабочих условиях (диаметре циклон, скорости потока, плотности пыли, динамической вязкости газа) по уравнению:

d₅₀ = d^Т₅₀

^Т ∙ (r^Т/r) ∙ (m/m^Т) ∙ (w^T/w),

где индекс Т означает, что данные берутся для типового циклона, а его отсутствие – данные для конкретных условий.

d^Т₅₀ = 1,95 ∙ 10^{-6 м;}

D^T = 0,6;

r^Т = 1,93 г/м³;

m^Т = 22,2 ∙ 10^-6Н/см²;