Пособие по рассчету. Пособие. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине Процессы и аппараты защиты окружающей среды
 Скачать 2.84 Mb.
|
|
1.2 Достоинства и недостатки Здесь рассмотрим основные типы циклонов, их конструктивные особенности, достоинства и недостатки. Циклоны применяются для очистки газов от взвешенных твердых частиц диаметром более 10 микрометров, для очистки от частиц с размерами в интервале 5 – 10 микрометров применяют батарейные циклоны. Большинство циклонов обладают следующими конструктивными элементами – цилиндрический и конический части корпуса, крышки, входного патрубка, выхлопной трубы и бункера для сбора пыли. В нашей стране принят стандартный ряд внутренний диаметров от 200 до 3000 миллиметров [4,5,6,14]. Основные достоинства циклонов – простота конструкции и, соответственно, относительная простота и дешевизна изготовления; небольшие размеры также снижают расход материала на изготовление аппарата, что опять снижает затраты на изготовления аппарата; стойкость к повышенным температурам и отсутствие подвижных частей увеличивают срок службы аппарата; осаждение частиц в сухом виде существенно упрощает эксплуатацию аппарата ввиду того, что удаляемый осадок не требует дополнительных операций по удалению влаги, сушке осадка. Основные недостатки циклонов – при наличии абразивных частиц в потоке существенно увеличивается износ внутренних поверхностей; существенны энергетические затраты на привод компрессоров, предназначенных для перемещения потока и создания высоких окружных скоростей порядка 20 метров в секунду, а также преодоления высоких гидравлических сопротивлений порядка 2500 паскаль. Наиболее распространённые циклоны, их типы и характеристики приведены в таблице 2. Таблица 2 – Циклоны, их типы и характеристики
Продолжение таблицы 2
1.3 Эксплуатационные особенности циклона Циклон рассчитан на работу при температуре газов до 400 градусов Цельсия. При низких температурах и высокой влажности газа наблюдается конденсация водяных паров на стенках аппарата, что ведет к налипанию частиц на стенках аппарата и увлажнению осадка в бункере, следствием чего являются увеличение гидравлического сопротивления аппарата и трудности при выгрузке осадка. Для предотвращения указанных последствий поток подогревают в холодное время года, циклоны помимо прочего устанавливаются в отапливаемых помещениях. Циклон рассчитан на работу при давлении и разрежении до 2500 паскаль. Превышение указанных технических нормативов приведёт к разрыву или смятию корпуса аппарата, следовательно, необходим контроль давления и расхода газопылевого потока в трубопроводе. Снижение расхода снижает окружную скорость потока, центробежное ускорение, центробежный фактор разделения, скорость осаждения и, соответственно, эффективность очистки в целом. Выгрузка осадка из циклона, как правило, осуществляется периодически, так как накопление осадка уменьшает эффективный объём аппарата, увеличивает его гидравлическое сопротивление и снижает эффективность очистки [4,14]. 1.4 Конструктивный расчёт циклона Произведем расчёт циклона, осуществляющего очистку отходящего от шаровой мельницы газопылевого потока. Исходные данные: расход смеси 1 м3/с; плотность смеси 1,29 кг/м3; вязкость смеси при рабочей температуре 0,0000173 Па  с; медианный диаметр частиц 6 мкм; стандартное отклонение размеров частиц пыли 0,468; концентрация частиц пыли в смеси на входе 20 г/м3; плотность частиц 2900 кг/м3; требуемая эффективность очистки 80 процентов.Приступим к выбору типа циклона. Выбираем циклон, для которого соблюдается условие – медианный диаметр частиц должен быть больше удвоенного оптимального диаметра частиц, осаждаемых с эффективностью 50 процентов, соответствующее формуле 8:
где  - медианный диаметр частиц, мкм; - оптимальный диаметр частиц, мкм.Данному условию удовлетворяют все конические циклоны. Для расчёта выбираем циклон СДК-ЦН-33, для которого удвоенный оптимальный диаметр частиц равен 4,62 микрометрам. Выпишем основные характеристики циклона: скорость движения газа в циклоне 2 м/с; стандартное отклонение функции распределения парциальных коэффициентов очистки 0,364; оптимальный диаметр частиц 2,31 мкм. Диаметр аппарата определяется по формуле 9:
где  – внутренний диаметр аппарата, м; - расход смеси, м3/с; - скорость движения газа в циклоне, м/с; – число аппаратов.Определим требуемый диаметр аппарата:
Истинная скорость газа определяется по формуле 10:
Выбираем нормализованный аппарат с внутренним диаметром 800 миллиметров и определяем истинную скорость газа:
Выбранный циклон должен удовлетворять условию, соответствующему формуле 11, в противном случае расчёт прекращают и ведут расчет для другого аппарата.
Проверим, удовлетворяет ли рассчитываемый аппарат данному условию.
Истинная скорость в аппарате отклоняется от оптимальной не более чем на 15 процентов, продолжаем расчёт выбранного циклона. Диаметр частиц, осаждаемых при рабочих условиях с эффективностью, равной 50 процентам, определяем по формуле 12:
где  – типовой диаметр, м; – типовая плотность частиц, кг/м3; – типовая вязкость среды, Па с; – типовая скорость потока в аппарате, м/с.Дело в том, что стандартные характеристики для аппаратов определяются для типовых условий – диаметра аппарата 600 мм; плотности частиц 1930 кг/м3; вязкости 0,0000222 Па с; скорости потока 3,5 м/с. Чем меньше значение диаметра частиц, тем выше эффективность аппарата. Увеличение диаметра снижает скорость потока, увеличение вязкости также снижает интенсивность воздействия инерционных сил, снижают эффективность. Увеличение плотность частиц и скорости потока напротив увеличивают интенсивность воздействия центробежной силы, увеличивая эффективность очистки, что и отражено в формуле.Произведём расчёт:
Полученное значение удовлетворяет условию, соответствующему формуле 8, продолжаем расчёт выбранного аппарата. Параметр X определяется по формуле 13:
где  - стандартное отклонение размеров частиц пыли; - стандартное отклонение функции распределения парциальных коэффициентов очистки.Рассчитаем данный параметр:
В соответствии со значением параметра X выбирают формулу для расчёта полного коэффициента очистки газа согласно формуле 14:
Нашему расчёту удовлетворяет выражение, соответствующее интервалу со значениями X 0,6 и более. Произведём расчёт:
Эффективность очистки газа в аппарате определяется по формуле 15:
Произведём расчёт:
Расчётная эффективность очистки больше требуемой, значит аппарат удовлетворяет требованиям эффективности очистки. Продолжаем расчёт. Коэффициент гидравлического сопротивления рассчитывается по формуле 16:
где  –поправочный коэффициент на диаметр циклона; – поправочный коэффициент на запыленность газа; – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром  мм.Гидравлическое сопротивление циклона определяется по формуле 17:
Коэффициенты, входящие в уравнение для расчёта гидравлического сопротивления, определили с помощью вспомогательных таблиц. Поправка на диаметр циклона – 1; на запыленность – 0,785; коэффициент для одиночного 500 миллиметрового циклона – 520. Произведём расчёты:
Мощность привода подачи газа определяют по формуле 18:
где  – коэффициент запаса мощности; – КПД передачи мощности от электродвигателя к вентилятору; – КПД вентилятора.Коэффициент запаса мощности принимаем равным 1,2; коэффициенты полезного действия передачи и вентилятора принимаем по 0,8. С учетом этого произведём расчёт.
Концентрация пыли на выходе из аппарата определяется по формуле 19. Приведём расчёт непосредственно после формулы [4].
В ходе расчёта определили основные технологические и конструктивные параметры. Большинство конструктивных параметров у циклонов задается соотношением в долях диаметра. Чтобы не загромождать расчёт, ввиду простоты конструктивных расчётов, представим результаты в таблице 3, куда, к тому же, сведём основные технологические параметры. Предварительно рассчитаем радиус улитки при угле развертки равным 135 градусам (2,35 радиан) по формуле 20:
где  – ширина входного патрубка, м; – угол развертки, рад.Произведём расчёт:
Таблица 3 – Основные технологические и конструктивные параметры
Продолжение таблицы 3
|
м
м/с
=0,627
