Расчет пенного пылеуловителя. Практическая работа 5 расчет пенного пылеуловителя

• Название: Практическая работа 5 расчет пенного пылеуловителя
• Дата: 22.11.2021
• Размер: 78.21 Kb.
• Имя файла: Расчет пенного пылеуловителя.docx
• Тип: Практическая работа; #279163

Практическая работа № 5

РАСЧЕТ ПЕННОГО ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯ

Задание: В соответствии с заданным рассчитать пенный аппарат, имеющий круглое поперечное сечение, для очистки газа от гидрофильной, не склонной к слипанию, пыли водой.

Исходные данные:

Расход газа Q - 10000 м³/ч

Начальная концентрация пыли в газе C_H - 0,004 кг/м³

Концентрация пыли в утечке X_y - 0.1 кг/кг

Эффективность очистки η - 0,98

Температура газа - 60 ^оС.

1. 
   Выбор расчетной скорости газа. Скорость газа в аппарате – один из важнейших факторов, определяющих эффективность работы аппарата. Допустимый диапазон фиктивных скоростей составляет 0,5-3,5 м/с. Однако при скоростях выше 2 м/с начинается сильный брызгоунос и требуется установка специальных брызгоуловителей. При скоростях меньше 1 м/с возможно сильное протекание жидкости через отверстия решетки, вследствие чего высота слоя пены снижается, а жидкость может не полностью покрывать поверхность решетки. Для обычных условий рекомендуемая скорость ω = 2 м/с.
   

2. 
   Определение площади сечения аппарата. Площадь поперечного сечения аппарата S, м², равна:
   

(1)

В случае круглого поперечного сечения, в котором обеспечивается более равномерное распределение газа, при известной площади сечения S можно определить диаметр корпуса аппарата D, м :

78.81м (2)

3. Определение расхода поступающей воды. Для холодных и сильно запыленных газов расход определяется из материального баланса пылеулавливания, для горячих газов – из теплового баланса. В сомнительных случаях выполняют оба расчета и выбирают наибольшие из полученных значений расхода. Обычно газ можно рассматривать как холодный, если его температура ниже 100 ^оС.

Расход поступающей воды L, кг/с, рассчитывают, исходя из материального баланса пылеулавливания:

L = L_y+ L_сл (3)

где Lу – расход воды, стекающей через отверстия в решетке (утечка), кг/с;

Lсл – расход воды, стекающей через сливной порог, кг/с.

Величина Lу определяется массовым расходом уловленной пыли Gn, кг/с; концентрацией пыли в утечке Xу , кг пыли/кг воды; коэффициентом распределения пыли между утечкой и сливной водой Кр, выраженным отношением расхода пыли, попадающей в утечку, к общему расходу уловленной пыли: ^npy

(4)

Расход уловленной пыли Gп, кг/с, может быть определен из выражения

G_n = Q_H c _Hη =10000 * 0,004 * 0,98 = 39,2кг/с (5)

где Cн – начальная концентрация пыли в газе, кг/м3

η – заданная эффективность пылеулавливания, доли единицы.

Коэффициент распределения Кр находится в диапазоне 0,6-0,8; в расчетах обычно принимают Кр = 0,7.

Коэффициент распределения К_р находится в диапазоне 0,6÷0,8; в расчетах обычно принимают К_р = 0,7.
Концентрация пыли в утечке изменяется от Xy = 0,2 (для не склонных к слипанию минеральных пылей) до Xy = 0,05 (для цементирующихся пылей).

Поскольку в утечку попадает больше пыли, чем в воду, стекающую через сливной порог, то для уменьшения общего расхода воды целесообразно уменьшать величину L_сл. Однако слишком сильная утечка создает неравномерность высоты слоя воды на решетке. Поэтому в расчетах рекомендуется принимать L_сл = L_у. Исходя из этого, выражение (3) приводится к виду:

548,8 кг/с (6)

4. Определение типа решетки. В задачу этого этапа расчета входит выбор типа перфорации (круглые отверстия или щели), диаметра отверстия d_о или ширины щели b_щ и шага между ними t. Форму отверстий выбирают из конструктивных соображений, а их размер – исходя из вероятности забивки пылью. Обычно принимают b_щ = 2–4 мм, d_о = 2–6 мм. Затем выбирают такую скорость газа в отверстиях о, которая обеспечит необходимую величину утечки. При диаметрах отверстий d_о = 2–3 мм скорость газа должна составлять 6–8 м/с, а при d_о = 4–6 мм о = 10–13 м/с. Далее рассчитывают долю свободного сечения решетки S_о, отвечающей выбранной скорости:

= (7)

где φ – отношение перфорированной площади решетки к площади сечения аппарата (φ = 0,9 – 0,95)

Исходя из величины S_о, определяют шаг t, м, между отверстиями в зависимости от способа разбивки отверстий на решетке. При разбивке по равностороннему треугольнику

3.14 (8)

Толщину решетки δ выбирают по конструктивным соображениям. Минимальному гидравлическому сопротивлению отвечает δ = 5 мм

5. Определение высоты слоя пены и сливного порога. Высоту порога на сливе с решетки устанавливают исходя из создания слоя пены такой высоты, которая обеспечила бы необходимую степень очистки газа.

Первоначально определяют коэффициент скорости пылеулавливания Кn, м/с:

м/с (9)

где η – заданная степень очистки газа от пыли.

Связь между Кп и высотой слоя пены Н, м, при улавливании водой гидрофильной пыли выражается следующим эмпирическим уравнением:

H = Kn -1.95 +0.09 =3.84-1.95*2+0.09=0.15 (10)

где величины Кn и имеют размерность м/с

Далее определяют высоту исходного слоя воды на решетке ho, м:

ho = 1,43 Н ^{1,67 -0,83}=1.43*0.15^1.67*2^-0.83=0.034м (11)

Высоту порога hп , м, рассчитывают по эмпирической формуле

h_n=2.5 h_o-0.0176 =2.5*0.034-0.0176* ² =10.387

где i – интенсивность потока на сливе с решетки, кг/(м∙с)

i = =

где bс – ширина сливного отверстия.