Семинар 4 (1б) Мехвентиляция Атмосфера (Все семинар Готлиб Я.Г), страница 3

Производительность L  вентилятора ПРЯМО пропорциональна частоте вращения

колеса  n.

Полное давление Р вентилятора ПРЯМО пропорциональна  КВАДРАТУ частоты

вращения колеса n..

Потребляемая мощность N0вентилятора ПРЯМО пропорциональна  КУБУ  частотывращения колеса n.

L ₁  /L ₂ = n ₁ / n ₂; Р ₁ / Р ₂ = (n ₁ / n ₂ ) ² ; N ₁ / N ₂ = (n ₁ / n ₂ ) ³ .

Установочную мощность электродвигателя N эл.дв. (кВт) для вентилятора

расчитывают по формуле

N эл.дв. = k з . L . Рв . 10^-6  / (3,6  η в . η п ),

где k з - коэффициент запаса (k з = 1,05 - 1,5);

L - расход или производительность, м ³/час;

Рв - давление , создаваемое вентилятором, η Па;

η в  - КПД вентилятора (принимается по его характеристике);

 η п  - КПД привода (при плоскоременной передаче = 0,9, при непосредственной

установке на валу двигателя = 1, при присоединении колеса через муфту = 0,98).

Пример выбора вентилятора

Расчёт вентиляционной установки показал общие потери давления в системе Рv =2200 Па при требуемом расходе воздуха Q= L=6000 м³/час. Подобрать вентилятор, способный преодолеть это сопротивление сети и обеспечить необходимую производительность.

(На приведенных картинках расход L обозначен буквой Q, в тыс. м³/ч)

Аэродинамическая характеристика вентилятора 1 и вентилятора 2.

На пересечении величин Рv=2200 Па и Q= L = 6000 м³/час указываем рабочую точку.

Наибольший коэффициент полезного действия определяется на характеристике вентилятора 2: КПД (ὴ ) =0,54; частота вращения рабочего колеса n=2280 об/мин; окружная скорость края колеса u ~42 м/сек.

Окружная скорость рабочего колеса 1-го вентилятора (u~38 м/сек) значительно меньше, значит, будут меньше создаваемые этим вентилятором шум и вибрация, выше эксплуатационная надёжность установки. Иногда предпочтение отдаётся более тихоходному вентилятору. Но рабочий коэффициент полезного действия вентилятора должен быть не ниже 0,9 его максимального КПД (ὴ ).

Сравним ещё две аэродинамические характеристики, которые подходят для выбора вентилятора к той же вентиляционной установке: 

Аэродинамические характеристики вентилятора 3 и вентилятора 4.

Коэффициент полезного действия вентилятора 4 близок к максимальному (0,59). Частота вращения его рабочего колеса n=2250 об/мин. КПД (ὴ ) 3-его вентилятора несколько ниже (0,575), но и частота вращения рабочего колеса существенно меньше: n=1700 об/мин. При небольшой разнице коэффициентов полезного действия 3-й вентилятор предпочтительнее.

Если расчёт мощности привода и электродвигателя покажет близкие результаты для обоих вентиляторов, следует выбрать вентилятор 3.

АППАРАТЫ для очистки воздуха (РАСЧЕТЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ И КОНСТРУКЦИИ)

Когда реальные выбросы превышают ПДВ, применяют аппараты для очистки газов от примесей.

Характеристиками таких аппаратов очистки воздуха являются:

- эффективность очистки воздуха h ,

- гидравлическое сопротивление D р,

- потребляемая мощность N.

Эффективность очистки воздуха h определяет концентрацию вредной примеси на ВЫХОДЕ из аппарата

с_вх - с_вых с_вых

h = --------------- = 1 - ^________

с _вх с_вх

где с_вх - массовая концентрация примесей в воздухе на входе, мг/м3;

с_вых - массовая концентрация примесей в воздухе на выходе, мг/м3.

.

При ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИИ важной качественной характеристикой служит тонкость очистки, которая характеризуется среднемедианным размером частиц d₅₀,т.е. диаметром частиц (в мкм), составляющих 50% среди за­держанных частиц по фракциям.

При многоступенчатой очистке, когда используется несколько после­довательно поставленных очистных аппаратов с эффективностью каждого, h_i суммарная эффективность очистки h _сум должна определяться по формуле:

h _сум = 1 - (1-h ₁). (1-h ₂) . . . (1-h _n). (*)

Пример. Имеется 3 последовательно установленных аппарата очистки разного принципа действия, имеющих эффективность каждого h_i 0,5, 08 и 0,9

Суммарная эффективность очистки h _сум по формуле (*) будет равна:

h _сум = 1 - (1-h ₁). (1-h ₂) (1-h ₃) = 1 –(1-0,5). (1-0,8).(1-0,9) =

= 1- 0,5.0,2 .0,1 = 1-0,01 = 0,999

Для n аппаратов с одинаковой эффективностью h _i

h _сум = 1 - (1-h _i ) ⁿ . (**)

Требуемую эффективность [h ] могут обеспечить n одинаковых аппаратов с эффективностью h _i

n = lg (1- [h ] ) / lg (1- h _i ) (***)

ВНИМАНИЕ!! Для определения суммарных эффективностей h _сум и

обеспечивающих их числа аппаратов n надо применять приведенные

формулы (*) , (**), (***), а не следует пользоваться методом

последовательного перебора значений значений с_вх и с_вых для

каждого аппарата.

Зная концентрацию ВВ в очищаемом воздухе с _вх и установленный ПДВ, можно определить требуемую эффективность очистки h _вых газоочист­ного аппарата или их системы по каждому веществу по формуле:

h _вых = 1 – ПДВ / Q. с_вх ,

где Q - расход отходящего воздуха, м³/ с; ПДВ, (г/с), с_{вх ,} (г/м³)

Гидравлическое сопротивление D р определяет затраты энергии на пропуск очищенных газов через ап­парат. D р = р_вх - р_вых где р_вх - р_вых - разность давлений газового потока на входе и выходе аппарата, Па.. В процессе очистки гидравлическое сопротивление D р обычно увеличивается от начального D р _нач до конечного значения D р _кон ,при котором процесс очистки следует прекращать и провести РЕГЕНЕРАЦИЮ (ОЧИСТКУ) аппарата. Для фильтров D р _кон = (2-5) D р _нач. Важная техническая характеристика - время до регенерации (смены фильтров) t (час).

Потребляемая мощность N побудителя движения газов определяется гидравлическим сопротивлением D р и объемным расходом Q очищаемого газа:

N = k D р Q /( h_м h_в), где k - коэффициент запаса мощности (k = 1,1 - 1,15); h_м - КПД механических передач (обычно 0,92-0,95); h_в - КПД вентилятора (обычно 0,65-0,8). Пример 1. Можно ли с помощью 2-х последовательно установленных пылеуловителей снизить концентрацию пыли В ВЫБРОСЕ 2 мг/м³  до допустимого значения (ПДК=0,2 мг/м³), если эффективность очистки каждого пылеуловителя 0,7? h _i = 0,7 n = 2 с_вх = 2 мг/м 3  с_вых= ПДК = 0,2 мг/м 3

Требуемая эффективность очистки воздуха [h ] = (с_вх - с_вых ) / с_вх = 1- (с_вых / с_вх) = 1- (0,2 / 2) = 1- 0,1 = 0,9

 Обеспечиваемая 2-мя пылеуловителями суммарная эффективность по формуле (**)

h _сум = 1 - (1-h _i ) ⁿ = 1 – (1-0,7) ²= 1-0,3 ² = 1 – 0,09 = 0,91 >0,9

Т.е. h _сум =0,91 БОЛЬШЕ требуемой [h ] = 0,9 , значит МОЖНО.

1А.Вариант предыдущего примера 1: концентрация пыли В ВЫБРОСЕ 20 мг/м³  Требуемая эффективность очистки воздуха [h ] = (с_вх - с_вых ) / с_вх = 1- (с_вых / с_вх) = 1- 0,2 / 20 = 1- 0,01 = 0,99  Обеспечиваемая 2-мя пылеуловителями суммарная эффективность

h _сум = 1 - (1-h _i ) ⁿ = 1 – (1-0,7) ²= 1-0,3 ² = 1 – 0,09 = 0,91 <0,99

Т.е. h _сум =0,91 МЕНЬШЕ требуемой [h ] = 0,99, значит НЕЛЬЗЯ.

Требуемую эффективность [h ] = 0,99 могут обеспечить n одинаковых аппаратов с эффективностью h _i = 0,7

n= lg(1-[h ] ) / lg (1- h _i) =lg (1-0,99)/ lg (1- 0,7)=lg0,01/ lg0,3=(-2)/(0,477-1)=-2/(-0,523)=3,8

Тре6уемая эффективность будет обеспечена 4 пылеуловителями с h _i = 0,7

Аппараты очистки делятся на:

1. ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ,

2. ТУМАНОУЛОВИТЕЛИ и

3. АППАРАТЫ ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ПАРОВ И ГА­ЗОВ.

1. ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ по принципу действия могут быть (1.1) сухие и (1.2) мокрые (орошаемые водой).

(1.1)СУХИЕ ПЛЕУЛОВИТЕЛИ могут обеспечивать очистку

- грубую, задерживая крупную пыль с размером частиц более 50 мкм;

- среднюю, задерживая пыль с размером частиц 10 - 50 мкм;

- тонкую, задерживая пыль с размером частиц менее 10 мкм.

*Для ГРУБОЙ очистки используют

(1.1.1) КАМЕРНЫЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ и (1.1.2) ПЫЛЕОСАДОЧ­НЫЕ КАМЕРЫ, в которых частицы пыли осаждаются под действием силы тя­жести при малых скоростях движения воздуха.

(1.1.3) ЦИКЛОН - обеспечивают СРЕДНЮЮ очистку частиц пыли размером 10-50 мкм и наиболее широко распространены и имеют разнообразное конструктивное исполнение.

Отделение частиц пыли вращающегося воздушного потока за счет центробежных сил, сепарируя их в герметичном бункере.

Разработана номенклатура стандартных циклонов (номенклатурный ряд) с диаметром цилиндрической части - от 200 до 3000 мм.

Применяют в виде ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ:

Групповые - соединение нескольких одиночных циклонов (меньшего диамет­ра, диаметры более 1 м применять не рекомендуется) в один блок с единым пылевым бункером выходной камерой.

Батарейные - для очистки больших объемов газа с высокой эффективностью соединение в одном корпусе параллельно установленных цик­лонных элементов диаметром всего лишь 200-300 мм.

*Для более ТОНКОЙ очистки применяют ВИХРЕВЫЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ, в которых

(в отличии от ЦИКЛОНОВ) на входе лопаточным завихрителем создается восходящий закрученный воздушный поток, который встречается со вспомо­гательным струйным потоком, отбрасывающим твердые частицы на периферию и осаждающим их вниз в бункер.

Для частиц размером около 10 мкм эффективность очистки достигает 0,98-0,99. Гидравлическое сопротивление - около 3700 Па.