Пономарёв В.Б., Замураев А.Е. - Аспирация и очистка промышленных выбросов и сбросов (1027477), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Получить достоверные сведения о фракционных и парциальных долях уловленных ингредиентов расчетным путем невозможно, поскольку процессы, происходящие в очистных установках, как правило не поддаются математическому описанию. Поэтому припроектировании приходится полагаться на эмпирические параметры более илименее сходных процессов, а затем корректировать работу аппарата при пускона86ладочных испытаниях и в течение всего срока эксплуатации.После решения вопроса о фракционных или парциальных коэффициентахочистки можно подсчитать полные коэффициенты очистки ηtot (состав загрязнителей должен быть задан или определен заранее):Nhtot = å hiFi =1Nhtot = å hiPi =1htotFib%;100Pib%;100Nöæç å Cib hie ÷÷ %.= ç1 - i =1N÷çå Cib ÷çøèi =1Если функции hF = f (D ) и Fib = j(D ) можно описать законом статистически нормального (гауссового) распределения случайных событий, то, выразивих через соответствующие соотношения параметров lgσч, lgσ, lgD50, lgDm, полный коэффициент очистки также можно представить в виде функции нормального распределенияhtot = Ф(x ) =x1òe2p - ¥-t22 dx ,87параметры t и х которой определяются по соотношениям:lgæçt= èöD m ÷ø,lg sD 50Dölgæç mD50 ÷øèx=,lg 2 sh - lg 2 sгде ση и D50 – соответственно дисперсия и диаметр частиц, осажденных ваппарате на 50%;σ и Dm – соответственно дисперсия и медианный диаметр частиц исходного дисперсного вещества.Значения функции нормального распределения Ф(х), %, по которым могут быть определены коэффициенты очистки ηi для соответствующих значенийпараметров х приводятся в табл.
6.3.88Значения функции нормального распределения89Таблица 6.37. СУХИЕ ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩИЕ АППАРАТЫ7.1. ПЫЛЕОСАДИТЕЛЬНЫЕ КАМЕРЫПростейшим сепаратором твердых взвешенных частиц является пылеосадительная камера, в которой запыленный газовый поток перемещается с малойскоростью, делающей возможным гравитационное осаждение (седиментацию)транспортируемой взвеси.В промышленности пылеосадительные камеры используются в качествеустройств предварительной обработки газов, например, для отделения крупныхчастиц и разгрузки аппаратов последующих ступеней. В зависимости от требуемых размеров камер их ограждающие конструкции могут выполнятьсястальными, кирпичными или железобетонными. Камеры могут быть полымиили иметь перегородки и рассекатели (рис.7.1). Последние применяют с цельюуменьшения габаритов пылеосадителя за счет интенсификации процесса, таккак при этом наряду с гравитационным происходит и инерционное осаждениепыли.Целью расчета пылеосадительных камер является подбор их габаритныхразмеров и определение коэффициента очистки.
В общем случае коэффициентыочистки могут быть найдены опытным путем, так как процесс седиментации сопровождается турбулентной диффузией. Особенно заметно влияет турбулентность на ухудшение оседания частиц в камерах с рассекателями, а также в полых осадительных емкостях большой высоты. Для камер с отношением длины квысоте L/h > 3 парциальные коэффициенты очистки с достаточной для практикиточностью можно найти из выраженияæ1 N Ci öhp = 100çç1 - å ÷÷ %,è N i =1 C b ø(7.1)где N – число расчетных точек;90Сi – расчетная концентрация пыли с размером частиц, для которых определяется парциальный коэффициент очистки ηp, в i – той точке выходного сечения;Сb – концентрация пыли с таким же размером частиц на входе в камеру.Рис.
7.1 Пылеосадительные камеры: а – полые;б – с рассекателями (цепными, сеточными, проволочными); в – с перегородками.Принимается, что на входе в камеру концентрация этих частиц распределена равномерно по всему сечению.Расчеты пылеосадительных камер, например по Зинганшину М.Г. [6] выполняют в следующем порядке.1. Определяют скорость газового потока в рабочем сечении камеры (сред91няя скорость газового потока должна быть такой, чтобы обеспечить ламинарноетечение газов через камеру)w=Q,hbгде Q – расход газов, м3/с;h, b – высота и ширина камеры, м.Чем меньше скорость потока, тем больше степень очистки, но и более громоздкой получится камера. Желательно, чтобы скорость потока не превышала0,8 ... 1 м/с, однако для компактных частиц большой плотности ее можно доводить до 2 ...
3 м/с.2. Принимают по конструктивным соображениям соотношение длины ивысоты камеры L/h. Для конструкций с L/h < 3 данная методика расчета не дает необходимой точности.3. Принимают, что отношение скорости витания частиц wp, которые будутуловлены в камере на 50%, к скорости газового потока приблизительно соответствует полутора значениям L/h. Из этого соотношения находят величину wpДиаметр частиц, оседающих в камере на 50 %, находят в предположении, чтооседание происходит в соответствии с законом Стокса, по формулеDм =18mw pg(r ч - rг )м.Для нагретых газов может быть использована формула0, 5ö0, 75 æ w p(384 + t )÷÷ м.D м = 1,614 × 10- 3 (273 + t ) ççè rчø924.
Выбирают несколько соотношений wр/w, больших и меньших принятого и определяют соответствующие значения Dр.5. Определяют среднюю концентрацию частиц на выходе из камеры длякаждого принятого соотношения wр/w или, что то же самое, для каждого принятого значения Dр, следующим образом:а) назначают «к» точек по высоте сечения, задаваясь величиной x/h, где х– расстояние от потолка камеры до рассматриваемой точки;б) рассчитывают так называемые параметры очистки х1 и х2 (параметрыфункции парциального распределения Ф(х)) по формулам:æ x ö L wp1+ ç ÷ èhø h w ;x1 =L7 × 10- 3hæ x ö L wp1- ç ÷ +hh wx2 = è øL7 × 10- 3hв) по значениям x1 и x2 из табл.
6.3 находят интегралы вероятностейФ(х1) и Ф(х2) и подсчитывают значение N = Ф(x1 ) + Ф(x 2 ) - 100 ;г) усредняют значение N по сечению, вычисляя его как среднее арифметическое по высоте сеченияkN m = å Nii =1k;д) определяют средний парциальный коэффициент осаждения частиц рассматриваемого размера (с принятой скоростью витания)hp = 100 - N m .937. После подсчета средних парциальных коэффициентов осаждения всехчастиц принятого размера строят кривую парциальных коэффициентовочистки: ηр = f(D).8. Определяют фракционные коэффициенты очистки, соответствующие заданному фракционному составу пыли.9.
Находят полный коэффициент очистки ηtot как сумму произведений долейчастиц соответствующих фракций на их фракционные коэффициенты очисткиNhtot = å hiFi =1Fib%,100где ηF – фракционный коэффициент очистки полидисперсной примеси в аппарате;Fib – доля (процентное содержание) частиц i – той фракции в составе исходногодисперсного вещества;Пример 7.1. Рассчитать степень осаждения цементной пыли в пылеосадительной камере.
Фракционный состав пыли представлен в табл. 7.1, расход воздуха 10 м3/с, начальное содержание пыли 20 г/м3, ρч = 2650 кг/м3.Фракционный состав цементной пыли FibТаблица 7.1δ, мкм0–55 – 1010 – 2020 – 4040 – 6060 – 100100 –200r(d),%882420201551. Примем по конструктивным соображениям габариты камеры: h = 5 м;b = 4 м. Находим скорость газового потока в рабочем сечении камерыw=10= 0,5 м/с.5×4942.
Принимаем соотношение L/h = 10.3. Принимаем отношениеwpw= 1,5h= 0,15 , тогда скорость витания часLтиц, улавливаемых на 50%, будет равна wp = 0,3w = 0,075 м/с.4. Соответствующий размер Dp частиц, улавливаемых на 50%, будем вычислять по формулеD м (0,075 )18mw p18 × 1,8 × 10- 5 × 0,075== 30,6 × 10- 6 м .=g(r ч - rг )9,81(2650 - 1,2 )5.
Для построения графика зависимости ηр = f(D) принимаем еще дваразмера частиц, выражая их через отношения скоростей витания к скоростигазового потока: wр/w = 0,075 и wр/w = 0,3. Тогда скорости витания соответственно составят 0,0375 и 0,15 м/с, а размеры частиц определятся из той жеформулыD м (0,0375 ) =D м (0,15 ) =18mw pg(r ч - r г )18mw pg (r ч - rг )==18 × 1,8 × 10- 5 × 0,0375= 21,6 ×10- 6 м ;9,81(2650 - 1,2)18 ×1,8 ×10 - 5 × 0,15= 43,2 ×10 - 6 м .9,81(2650 - 1,2)6.
Определяем средние концентрации и парциальные коэффициенты осаждения частиц размером 21,6 мкм и 43,2 мкм. Для этого:а) назначаем 5 расчетных точек в выходном сечении пылеосадителя, принимаяотношение x/h равным 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1;б) рассчитываем параметры осаждения x1 и x2;95в) по величинам интегралов вероятностей, взятым из табл. 6.3, находим значение N;г) вычисляем среднеарифметические значения Nm по сечению;д) определяем парциальные коэффициенты осаждения.Расчеты сводим в таблицу 7.2.Расчетные данныеТаблица 7.2wр/w = 0,075; wр = 0,0375 м/с; Dp = 21,6 мкмx/h00,250,50,751x10,941,892,833,784,72x26,615,674,723,782,83Ф(x1)82,6496,99100100100Ф(x2)100100100100100N82,6496,99100100100Nm =82,64 + 96,99 + 100 + 100 + 100= 95,93% ; ηp = 100 – 95,93 = 4,07%5wр/w = 0,3; wр = 0,15 м/с; Dp = 43,2 мкмx/h00,250,50,751x1–4,72–3,78–2,83–1,88–0,94x212,2811,3410,399,458,47Ф(x1)0003,0117,36Ф(x2)100100100100100N0003,0117,36Nm =0 + 0 + 0 + 3,01 + 17,36= 4,07% ; ηp = 100 – 4,07 = 95,93%5В электронной таблице строим график парциальных коэффициентов(рис.
7.2) и определяем уравнение линии тренда η р = f(D). Результаты вычислений для данного состава сводим в табл. 7.3.96парциальныйкоэффициент,%y = 4,2138x - 83,99810080604020001020304050D, мкмРис. 7.2 График парциальных коэффициентовПарциальные коэффициенты Таблица 7.3δ, мкмΔδ, мкмηp,%0–55 – 1010 – 2020 – 4040 – 6060 – 100100 –2002,57,51530508015000042,4100100100Общий КПД камеры определяем какhtot = 0,2 × 42,4 + 0,2 ×100 + 0,2 ×100 + 0,05 ×100 = 53,48%Приведенный метод расчета дает удовлетворительные результаты длярасчета гранулометрического состава с размером частиц менее 76 мкм.Для более крупных частиц необходимо применять общее уравнение скорости осаждения частиц с соответствующим коэффициентом лобового сопротивления CD, решаемое, как правило, численными методами.Поэтому эти простые вычисления должны применяться только дляоценки эффективности пылеулавливающей камеры, поскольку почти всегдаважную роль играют усложняющие факторы, связанные со скоростями осаж97дения, которые выходят за пределы области, описываемой законом Стокса.Другими факторами, которые необходимо учитывать, являются эффектызахвата частиц при их высокой концентрации в газовом потоке.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
