Циклоны. Примеры задач. Решение. Количество воздуха, поступающего в коллектор Определяем скорость осаждения частиц пыли значением v

• Название: Решение. Количество воздуха, поступающего в коллектор Определяем скорость осаждения частиц пыли значением v
• Анкор: Циклоны
• Дата: 10.11.2021
• Размер: 1.94 Mb.
• Имя файла: Примеры задач.docx
• Тип: Решение; #268573
• страница: 2 из 6

Задача 7. Расчет мокрого центробежного циклона.

Требуется определить размеры, гидравлическое сопротивление мокрого центробежного циклона, эффективность очистки, а также расход воды на нее.

Исходные данные: количество вентиляционного воздуха при рабочих условиях V = 28000 нм³/ч; температура воздуха t = 20 °C; воздух в трубопроводе на входе в циклон находится под избыточным давлением р = 300 Па; барометрическое давление р_бар = 101325 Па; начальная запыленность воздуха q₁= 1,0 г/нм³; плотность пыли ρ_п= 2 г/см³.

Дисперсный состав пыли характеризуется данными, представленными в табл. 5.

Таблица 5 - Дисперсный состав пыли

Размер частиц, мкм	Средний размер частиц, мкм	%, по массе
0–5	3,0	2
5–10	7,5	18
10–15	12,5	25
15–20	17,5	25
20–30	25,0	15
30–40	35,0	10
> 40	45,0	15

Решение.

В соответствии с рекомендациями принимаем скорость воздуха в цилиндрической части циклона ν = 4 м/с и находим его диаметр по формуле:



2. Ввиду того, что циклон не следует делать диаметром более 1200 мм, принимаем к установке два циклона и рассчитываем диаметр каждого, считая, что воздух будет поступать в них параллельно:



3. Остальные части циклона находим по следующим зависимостям. Высоту цилиндрической части циклона выбираем в 6,5 раза больше его диаметра:



4. Высоту бункера принимаем равной половине диаметра циклона:



5. Площадь входного и выходного патрубков циклона определяем в зависимости от рекомендованной для них скорости воздуха v = 21 м/с:



где n – число циклонов.

6. Высоту патрубков для входа и выхода выбираем исходя из соотношения



7. Ширина патрубка



8. Находим значение гидравлического сопротивления циклона.

При диаметре циклона D = 1,113 м коэффициент гидравлического сопротивления
ξ = 2,84.

9. Плотность воздуха при рабочих условиях находим при нормальных условиях ρ0 = 1,293 кг/м³:



10. Тогда



11. Расход воды на орошение стенок циклона составит



Расход воды на два циклона будет равен 3528 л/ч. На промывку циклона расход воды принимаем в 1,5 раза больше, чем на орошение, т. е. для промывки одного циклона потребуется воды 1,5 · 1764 л/ч.

Вода к соплам поступает из уравнительного бачка под давлением 19,6 кПа.

12. Определяем степень очистки газа в циклоне. Ниже приведены данные, использованные в дальнейшем расчете:

Средний размер частиц пыли, мкм	3,0	7,5	12,50	17,5	25,0	35,0	45,0
Скорость витания частиц, см/с	0,1	0,3	0,75	1,8	3,8	7,5	11,5
Фракционная эффективность, %	85,00	85,00	90,30	90,30	92,90	94,30	95,50

13. Общая степень очистки воздуха в циклоне диаметром 1 м:



14. Для рассчитанного диаметра циклона действительное значение степени очистки воздуха



15. Конечное содержание пыли в очищенном воздухе


Задача 8. Расчет скоростных пылеуловителей с трубами Вентури для очистки мартеновского газа.

Исходные данные: влагосодержание газа f₁ = 50 г/нм³; количество газа V0 = 80 тыс. нм³/ч; температура газа, поступающего на газоочистку, t = 250 °C; запыленность газа q₁ = 4 г/м³; разрежение перед трубами Вентури р = 3000 Па; барометрическое давление р_бар = 101325 Па. Состав газа: 20 % СО₂; 70 % N₂ и 10% О₂. Требуемая конечная запыленность газа q₂ = 90 мг/м³; температура воды, подаваемой в аппараты, t₁в = 30 °C.

Решение.

1. Находим требуемую эффективность пылеуловителя:



2. Число единиц переноса определяем по формуле:



3. Находим значение удельной энергии К_т. Значения А и В берем из справочников:



откуда Кт = 8846 кДж / 1000 м³.

4. Рассчитываем количество газа, поступающего в трубы Вентури при рабочих условиях:



5. Приняв удельный расход воды m = Vв / V1 = 1·10^-3 м³ / м³, находим общий расход воды на трубы Вентури:



6. Рассчитаем гидравлическое сопротивление скруббера Вентури, приняв давление воды р_в = 300 кПа:



7. Находим плотность газа на входе в трубу Вентури:



8. Рассчитаем температуру газа на выходе из трубы Вентури:



9. Находим влагосодержание газа на выходе из труб Вентури:



10. Находим плотность газа при рабочих условиях на выходе из скруббера Вентури:



11. Находим количество газа на выходе из трубы Вентури:



12. Размеры инерционного пыле- и каплеуловителя (бункера) определяем по скорости в его поперечном сечении ν_б = 2,5 м/с:



13. Высоту цилиндрической части принимаем H_б = 4,3 м.

14. Гидравлическое сопротивление бункера рассчитываем, приняв ξ = 80:



15. Выбираем для установки центробежный скруббер типа МП-ВТИ и находим его диаметр. Скорость газа в цилиндрической части скруббера принимаем ν = 4,5 м/с:



16. Предусматриваем стандартный скруббер диаметром 3300 мм и рассчитываем действительную скорость газа в нем:



17. Для рассчитываемого скруббера



18. Определяем гидравлическое сопротивление скруббера при ξ = 34:



19. Гидравлическое сопротивление труб Вентури составит



20. Рассчитываем скорость газа в горловине трубы Вентури:



21. Определяем геометрические размеры трубы Вентури. Для обеспечения равномерного орошения трубы Вентури через одну центрально расположенную форсунку принимаем диаметр горловины трубы D₂ = 300 мм и рассчитываем число труб Вентури:



Откуда



22. Приняв четыре трубы Вентури, уточняем диаметр горловины:



23. Рассчитываем диаметр входного сечения конфузора, приняв скорость газа в нем ν₁ = 20 м/с:



24. Диаметр выходного сечения диффузора при скорости газа в нем ν₃ = 20 м/с



25. Находим длины отдельных частей трубы Вентури:

а) длина конфузора при α₁ = 25°:



б) длина горловины



в) длина диффузора



26. Полная длина каждой трубы Вентури:



1.3 Очистка газов в пористых фильтрах
К аппаратам, работающим на принципе фильтрования, относятся:

промышленные фильтры – тканевые, которые подразделяются, в свою очередь, по конструктивным признакам на рукавные, плоские, клиновые; кассетные, с насыпным слоем зернистого материала, из пористой пластмассы, керамики, металлокерамики и других материалов; фильтры тонкой очистки (волокнистые); фильтры для очистки атмосферного воздуха (сетчатые фильтры).

Такие аппараты дают тонкую очистку газа от пыли, однако они обладают значительным гидравлическим сопротивлением и сравнительно непродолжительным сроком службы фильтрующего материала, они очень чувствительны к температуре: свыше 100 °С фильтры из природных материалов, таких как бумажная или шерстяная ткань, уже обугливаются, и даже при 60–80 °С вещество ткани фильтра очень быстро термически разлагается, ткань становится хрупкой, в ней возникают прорехи, и степень улавливания значительно снижается.

Влажность газа должна быть низкой, чтобы исключить возможность конденсации пара или замазывания ткани. В то же время слишком сухой газ недопустим, так как сухая ткань опять-таки становится непрочной. Агрессивные среды химически разрушают ткань фильтра.

Поэтому наиболее распространенными стали тканевые фильтры из синтетических материалов, таких как лавсан, нитрон, оксалон, и смешанных материалов.

Тканевые фильтры широко применяются для очистки аспирационного воздуха из помещений, от дробильных агрегатов, так как здесь указанные условия соблюдаются; в других же случаях предпочтительней применение фильтров с насыпным слоем зернистого фильтровального материала, обладающего значительно большей устойчивостью к температуре или агрессивности среды.

При расчете учитывается гидравлическое сопротивление фильтров.
Пример задачи по данному разделу

Задача 9. Расчет рукавного фильтра.

Исходные данные: расход газа V0 = 8000 нм³/ч; температура газа

Т = 22 °С; давление Ратм = 101,3 кПа; разряжение Р = 500 Па; динамический коэффициент вязкости μ₀ = 17,3·10^-6 Па·с; плотность газа ρ₀ = 2,15 кг/нм³; концентрация пыли в газе перед фильтром Z₀ = 8 г/нм³; плотность частиц пыли ρ_ч = 2600 кг/нм³; гидравлическое сопротивление фильтра Δp = 1,3 кПа.

Решение.

1. Полный расход газа, идущего на фильтрование при рабочих условиях:



2. Запыленность газа перед фильтром при рабочих условиях



3. Допустимая газовая нагрузка на фильтр (скорость фильтрации):



где q_н – нормативная удельная нагрузка, зависящая от вида пыли;

c₁ – коэффициент, учитывающий способ регенерации;

c₂ – коэффициент, учитывающий начальную запыленность газов;

c₃ – коэффициент, учитывающий дисперсный состав пыли;

c4 – коэффициент, учитывающий влияние температуры газа;

c₅ – коэффициент, учитывающий требования к качеству очистки газа.

4. Полное гидравлическое сопротивление фильтра Δр складывается

из сопротивления корпуса Δр_к и сопротивления фильтровальной перегородки Δр_ф:



5. Плотность газа при рабочих условиях



6. Гидравлическое сопротивление корпуса фильтра



где W_вх – принимаемая скорость газа при входе в фильтр, 6 м/с;

b – задаваемый коэффициент сопротивления, b = 2.

7. Сопротивление фильтровальной перегородки складывается из сопротивления запыленной ткани Δр₁ и сопротивления накапливающегося слоя пыли Δр₂.

Постоянные фильтрования:



8. Динамический коэффициент вязкости газа при рабочих условиях



где с = 124.

9. Гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки при Δр = 1,3 кПа:



10. Продолжительность периода фильтрования между двумя регенерациями равна:



11. Количество регенераций в течение одного часа



где t_p – задаваемая продолжительность процесса регенерации, 50 с.

12. Необходимая площадь фильтрования



Выбираем для установки фильтр марки ФРКН-90В с поверхностью фильтрации 90 м², числом секций – 3, высотой рукава – 2 м, числом рукавов – 108.



13. Площадь фильтрования F_p, отключаемая на регенерацию в течение одного часа:



14. Площадь фильтрования



15. Фактическая удельная газовая нагрузка



16. Эффективность очистки газа



где V_г, V_вых – объемный расход газа на входе и на выходе из фильтра, нм³/ч;

z_г, z_вых – запыленность газов на входе и выходе из фильтра соответственно, г/нм³.

В качестве материала для рукавов выбираем лавсан (без начеса).