Расчет циклонов
Циклоны предназначены для сухой очистки газов от пыли со средним размером частиц 40…100 мкм. Все практические задачи по очистке газов от пыли с успехом решаются циклонами НИИОГАЗА: цилиндрическим серии ЦН и коническим серии СК. Избыточное давление газов, поступающих в циклон, не должно превышать 2500 Па. Температура газов во избежание конденсации паров жидкости выбирается на 30…500С выше температуры точки росы, а по условиям прочности конструкции – не выше 4000С. Производительность циклона зависит от его диаметра, увеличиваясь с ростом последнего. Цилиндрические циклоны серии ЦН предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем. Их рекомендуется использовать для предварительной очистки газов при начальной запыленности до 400 г/м3 и устанавливать перед фильтрами и электрофильтрами.
Конические циклоны серии СК, предназначенные для очистки газов от сажи, обладают повышенной эффективностью по сравнению с циклонами типа ЦН за счет большего гидравлического сопротивления. Входная концентрация дисперсных загрязнений не должна превышать 50 г/м3. Задание
В соответствии с исходными данными рассчитать эффективность извлечения дисперсного загрязнителя в циклонах ЦН. Алгоритм расчета:
1) Задаться типом циклона и определить оптимальную скорость газа оpt, в сечении циклона диаметром D:
Тип циклона и оптимальную скорость газа определить по таблице 1 приложения 1.
2) Определить диаметр циклона, м
(7)
Установить ближайшее стандартное сечение.
3) Найти действительную скорость газа в циклоне, м/с
м/с, (8)
где n – число циклонов.
4) Вычислить коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона:
(9)
где К1 – поправочный коэффициент на диаметр циклона; определяемый по таблице 3 приложения 1.
К2 - поправочный коэффициент на запыленность газа; определяемый по таблице 4 приложения 1.
500– коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм, определяемый по таблице 2 приложения 1.
5) Определить гидравлическое сопротивление циклона:
,Па (10)
Сравнить с нормативными потерями давления 2500 Па
По приложению таблице 1 приложения 1 определить значение параметров пыли и lg:
6) Ввиду того, что значения , определяются по условиям работы типового циклона, необходимо учесть влияние отклонений условий работы от типовых на величину d50:
, мкм (11)
7) Рассчитать параметр осаждения x:
(12)
По таблице5 приложения 1 найти значение вероятностной функции Ф(x).
8) Определить степень эффективности очистки газа в циклоне:
(13)
Расчетное значение степени очистки газа в циклоне сравнивается с требуемым значением и делается соответствующие выводы о правильности выбранного циклона. Габаритные размеры циклона определяются по таблице 6 приложения 1.
Приложение 1
Таблица №1
Базовые значения характеристик циклонов
Характеристики
| Марки циклонов
| ЦН-24
| ЦН-15у
| ЦН-15
| ЦН-11
|
| 4,5
| 3,5
| 3,5
| 3,5
|
| 8,5
| 6
| 4,5
| 3,65
|
| 0,308
| 0,283
| 0,352
| 0,352
| Примечание: значение D получены при скорости потока, равной w , диаметре циклона 600 мм, плотности частиц 1930 кг/м , динамической вязкости 22,2
Таблица №2
Коэффициенты гидравлического сопротивления циклонов
Марка циклона
|
| Циклоны с выходом в сеть
| Циклоны
с выхлопом в атмосферу
| Через улитку
| Через отвод 90"
| Без дополнительных устройств
| При l/d 12
| При l/d 12
| ЦН-11
| 0,59
| 235
| 245
| 250
| 245
| 250
| ЦН-15
| 0,59
| 150
| 155
| 160
| 155
| 163
| ЦН-15У
| 0,59
| 158
| 165
| 170
| 165
| 170
| ЦН-24
| 0,59
| 73
| 75
| 80
| 75
| 80
| Таблица №3
Поправочный коэффициент К
D, мм
| Марка циклона
| ЦН - 11
| ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24
| 200
| 0,95
| 0,9
| 300
| 0,96
| 1,0
| 400
| 0,99
| 1,0
| 500
| 1
| 1
| Таблица №4
Поправочный коэффициент К
Марка циклона
| Запыленность, г/м3
| <0,1
| 10
| 20
| 40
| 80
| 120
| 150
| ЦН-11
| 1
| 0,96
| 0,94
| 0,92
| 0,90
| 0,87
| 0,85
| ЦН-15
| 1
| 0,93
| 0,92
| 0,91
| 0,90
| 0,87
| 0,86
| ЦН-15У
| 1
| 0,93
| 0,92
| 0,91
| 0,89
| 0,88
| 0,87
| ЦН-24
| 1
| 0,95
| 0,93
| 0,92
| 0,90
| 0,87
| 0,86
|
Продолжение приложения 1.
Таблица №5
Эффекты очистки для соответствующих параметров осаждения X
| Ф(х),%
| Ф(-x),%
| X
| Ф(х),%
| Ф(-х),%
| X
| Ф(х),%
| Ф(-х),%
| 0
| 50
| 50
| 0,72
| 76,42
| 23,58
| 1,44
| 92,51
| 7,49
| 0,02
| 50,8
| 49,20
| 0,74
| 77,03
| 22,97
| 1,46
| 92,79
| 7,21
| 0,04
| 51,6
| 48,40
| 0,76
| 77,64
| 22,36
| 1,48
| 93,06
| 6,94
| 0,06
| 52,39
| 47,61
| 0,78
| 78,23
| 21,77
| 1,50
| 93,32
| 6,68
| 0,08
| 53,19
| 46,81
| 0,80
| 78,81
| 21,19
| 1,52
| 93,57
| 6,43
| 0,10
| 53,98
| 46,02
| 0,82
| 79,39
| 20,61
| 1,54
| 93,82
| 6,18
| 0,12
| 54,78
| 45,22
| 0,84
| 79,95
| 20,05
| 1,56
| 94,06
| 5,94
| 0,14
| 55,57
| 44,43
| 0,86
| 80,51
| 19,49
| 1,58
| 94,29
| 5,71
| 0,16
| 56,36
| 43,64
| 0,88
| 81,06
| 18,94
| 1,60
| 94,52
| 5,48
| 0,18
| 57,14
| 42,86
| 0,90
| 81,59
| 18,41
| 1,62
| 94,74
| 5,26
| 0,20
| 57,93
| 42,07
| 0,92
| 82,12
| 17,88
| 1,64
| 94,95
| 5,05
| 0,22
| 58,71
| 41,29
| 0,94
| 82,64
| 17,36
| 1,66
| 95,15
| 4,85
| 0,24
| 59,48
| 40,52
| 0,96
| 83,15
| 16,85
| 1,68
| 95,35
| 4,65
| 0,26
| 60,26
| 39,74
| 0,98
| 83,65
| 16,35
| 1,70
| 95,54
| 4,46
| 0,28
| 61,03
| 38,97
| 1,00
| 84,13
| 15,87
| 1,72
| 95,73
| 4,27
| 0,30
| 61,79
| 38,21
| 1,02
| 84,61
| 15,59
| 1,74
| 95,91
| 4,09
| 0,32
| 62,55
| 37,45
| 1,04
| 85,08
| 14,92
| 1,76
| 96,08
| 3,92
| 0,34
| 63,31
| 36,69
| 1,06
| 85,54
| 14,46
| 1,78
| 96,25
| 3,75
| 0,36
| 64,06
| 35,94
| 1,08
| 85,99
| 14,01
| 1,80
| 96,41
| 3,59
| 0,38
| 64,80
| 35,20
| 1,10
| 86,43
| 13,57
| 1,82
| 96,56
| 3,44
| 0,40
| 65,54
| 34,46
| 1,12
| 86,86
| 13,14
| 1,84
| 96,71
| 3,29
| 0,42
| 66,28
| 33,72
| 1,14
| 87,29
| 12,71
| 1,86
| 96,86
| 3,14
| 0,44
| 67,00
| 33,00
| 1,16
| 87,70
| 12,30
| 1,88
| 96,99
| 3,01
| 0,46
| 67,72
| 32,28
| 1,18
| 88,10
| 11,90
| 1,90
| 97,13
| 2,87
| 0,48
| 68,44
| 31,56
| 1,20
| 88,49
| 11,51
| 1,92
| 97,26
| 2,74
| 0,50
| 69,15
| 30,85
| 1,22
| 88,88
| 11,12
| 1,94
| 97,38
| 2,62
| 0,52
| 69,85
| 30,15
| 1,24
| 89,25
| 10,75
| 1,96
| 97,50
| 2,5
| 0,54
| 70,54
| 29,46
| 1,26
| 89,62
| 10,38
| 1,98
| 97,61
| 2,39
| 0,56
| 71,23
| 28,77
| 1,28
| 89,97
| 10,03
| 2,00
| 97,72
| 2,28
| 0,58
| 71,90
| 28,10
| 1,30
| 90,32
| 9,68
| 2,10
| 98,21
| 1,79
| 0,60
| 72,57
| 27,43
| 1,32
| 90,66
| 9,34
| 2,20
| 98,61
| 1,39
| 0,62
| 73,24
| 26,76
| 1,34
| 90,99
| 9,01
| 2,30
| 98,93
| 1,07
| 0,64
| 73,89
| 26,11
| 1,36
| 91,31
| 8,69
| 2,40
| 99,18
| 0,82
| 0,66
| 74,54
| 25,46
| 1,38
| 91,62
| 8,38
| 2,50
| 99,38
| 0,62
| 0,68
| 75,17
| 25,83
| 1,40
| 91,92
| 8,08
| 2,60
| 99,53
| 0,57
| 0,70
| 75,80
| 25,20
| 1,42
| 92,22
| 7,78
| 2,70
| 99,65
| 0,35
|
Продолжение приложения 1.
Таблица №6
Соотношение размеров в долях внутреннего диаметра циклонов.
Наименование
| ЦН-15
| ЦН-15у
| ЦН-24
| ЦН-11
| Диаметр выхлопной трубы, D1
| 0,59
| 0,59
| 0,59
| 0,59
| Диаметр пылевыпускного отверстия, D2
| 0,3-0,4
| Ширина входного патрубка, b
| 0,2
| 0,2
| 0,2
| 0,2
| Длина входного патрубка, l
| 0,6
| 0,6
| 0,6
| 0,6
| Высота выхлопной трубы, h4
| 1,74
| 1,5
| 2,11
| 1,56
| Высота цилиндрической части, h2
| 2,26
| 1,51
| 2,11
| 2,06
| Высота конической части, h3
| 2,0
| 1,5
| 1,75
| 2
| Высота внешней части выхлопной трубы, h1
| 0,3
| 0,3
| 0,4
| 0,3
| Общая высота циклона, h
| 4,56
| 3,31
| 4,26
| 4,38
| |