Пономарёв В.Б., Замураев А.Е. - Аспирация и очистка промышленных выбросов и сбросов (1027477), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В соответствии с табл. 7.4 выбирают значения парциальных коэффициентов очистки. Если принятые в расчете значения Δp1 и φ отличаются от табличных, то выполняют пересчет коэффициентов очистки, пользуясь даннымитабл. 7.7.Ориентировочные величины парциальных коэффициентов Таблица 7.7.По фракционным коэффициентам очистки и дисперсному составу загрязнителя подсчитывают полный коэффициент очистки аналогично предыдущей зада111че, используя формулуNhtot = å hiFi =1Fib%.10010.
По данным табл. 7.5. подбирают необходимый тип и конструктивныеразмеры жалюзийной решетки. Размеры диффузора за решеткой определяют изследующих соотношений:b 3 = 0,095 Dp1b 2 , м,l3 = b 20,095 Dp1 - 1, м,0,1748где b2 – ширина отсосной щели, м.Если Δр1 < 200 Па, то диффузор не устанавливается.Пример 7.2. Рассчитать степень очистки цементной пыли (см. пример 7.1) в жалюзийном пылеуловителе. Расход газа – носителя (воздуха с температуройt = 112° C) W = 25000 м3/ч (6,9 м3/с).
Принимаем схему пылеуловителя, состоящего из решетки ВТИ в горизонтальном газоходе и одного отсосного циклонаЦН 15. Относительный отбор φ = 10 %, начальное сопротивление решетки400 Па, коэффициент местного сопротивления ζ = 5,65.1. Подсчитываем плотность газа–носителя в рабочих условиях и определяем скорость газов во входном сечении:r=r0 2731,23 × 273== 0,917 , кг/м3,(273 + t ) 273 + 1121122Dp12 × 400== 12,43 , м/с.zr5,65 × 0,917w=2.
Сечение входной камерыf1 = Ww= 6,912,43= 0,56 , м2Близка к требуемой площадь решетки с 24 лопастями, имеющей ширину входной камеры b1 = 0,432 м, высоту h = l,275 м, рабочую длинуl = 1,272 м и ширину отсосной щели b2 = 0,0215 м. По фактической площади входного сечения корректируем входную скорость потока:f1 = l,275×0,432 = 0,5508 м2;w = 6,9/0,5508 = 12,63 м/с.3.
Определяем площадь сечения подводящего воздуховода, принявС4 = 0,0048 и N4 = l:f4 =C 4 Dp1 f1 0,0048 400 × 0,5508== 0,0529 м2.N414. Рассчитываем диаметр отсосного циклона, приняв N 5 = l, С5 = 0,775и сопротивление циклона Δp5 = 640 Па:D5 = C5 4Dp1Dp 5f1400 0,5508= 0,7754= 0,515 м.N56401Принимаем для установки циклон диаметром 600 мм, (с диаметромвыхлопной трубы 0,36 м ).1135. Принимаем площадь сечения отводящего воздуховода f6 вдвоебольше площади сечения подводящего f4f6 = 2 0,0529 = 0,1058 м2.6. Из конструктивных соображений назначаем отношение l/Dэкв и количество отводов для подводящего газохода соответственно 10 и 3, для отводящего – соответственно 15 и 5. Находим по табл. 7.6 значения z4 = 4,6 иz6 = 3,025.
Определяем площадь сечения инжектора f8f8 ==0,87f1=107,5(z 4 + z 6 ) 5Dp5- 0,95+Dp1Dp10,87 × 0,5508= 0,1589 м 2107,5(4,6 + 3,025) 5 × 640+- 0,954004007. Вычисляем сопротивление инжектора, приняв f9 = f1 и f’6 = f6 .f 6'0,1058== 0,4 иToгдa y =0,1589 + 0,1058f8 + f 6'()2é210æö1400(0,1589 + 0,1058) ê 10 æ10 ö æ10 öç100 - 1÷ +11+Dp 8 =÷ç÷ç2÷ê100 è 100 × 0,4 ø è 100 øç 1 - 0,45 × 0,5508èøëêæ 0,1589 + 0,1058 ö+ 0,275ç1 ÷0,5506èø2ùú = 25 Паúû8. Таким образом, суммарное сопротивление решетки и инжектора составит 425 Па, что почти в 1,5 раза меньше сопротивления циклона. Поэтой причине газовый поток через циклон будет меньше расчетного.
Для114повышения перепада давления газохода потребовалось бы в 3,5 разауменьшить входное сечение, что привело бы к высоким скоростям, недопустимым по условию абразивного износа решетки. Целесообразнее обеспечить расчетный расход через циклон при помощи вентилятора, подача Wи давление p которого определятся следующим образомW = 0,l 25000 =2500 м3 /чиé0,17 × 0,55082 ùp = 640 + 21,5(4,6 + 3,025) - ê0,19 +ú 400 » 1120 Па20,295ëûПри расчете необходимого давления вентилятора площадь сечения газохода f7 по месту подсоединения отводящего воздуховода принята из конструктивных соображений равной 0,295 м2 (несколько большей, чем суммаплощадей f8 и f6 '). Требуемой подаче и давлению удовлетворяет вентиляторЦ4–76 N 2,5.Наиболее целесообразным вариантом для рассматриваемой задачипредставляется замена циклона типа ЦН–15 на ЦН–24 с вдвое меньшим сопротивлением при одинаковой скорости обрабатываемого газа.9.
Для удобства внесем в табл. 7.8 фракционный состав и парциальныекоэффициенты.Фракционный состав и парциальные коэффициенты очистки Таблица 7.8δ, мкм0–55 – 1010 – 2020 – 4040 – 6060 – 100100 –2002,57,515305080150r(d),%88242020155ηp, %10366391,396,599100Δδ115Общий КПД пылеуловителя определяем какhtot = 0,08 × 10 + 0,08 × 36 + 0,24 × 63 + 0,2 × 91,3 + 0,2 × 96,5 ++ 0,15 × 99 + 0,05 × 100 = 76,21%7.4. ЦИКЛОНЫПылеуловительные системы, в которых твердые частицы удаляются иззакрученного газового потока под действием центробежных сил, называютсяциклонами.Вероятно, это наиболее распространенный в промышленности тип обеспыливающего оборудования.
Они просты по конструкции и обычно не имеютдвижущихся частей. Поскольку они могут изготовляться из разнообразных материалов, в частности из огнеупорных и коррозионностойких, то не существуеттемпературных ограничений для их применения, и эксплуатационные расходымогут быть сведены к минимуму.Центробежная сила, действующая на частицы во вращающемся газовомпотоке, намного больше, чем гравитационная, поэтому циклоны являются эффективными для удаления частиц гораздо меньших размеров, чем в случае пылеосадительных камер, и при одинаковых объемах газов размеры циклоновзначительно меньше.
С другой стороны, перепад давления в циклонах больше,а расход энергии гораздо выше.Циклоны отличаются от инерционных уловителей тем, что в циклоне осуществляется многовитковое вращение потока. Пылеосадительные камеры иинерционные пылеуловители используются (за исключением редких случаев)для удаления крупной пыли – размером более 76 мкм, в то время как промышленные циклоны эффективны для улавливания частиц до 10 мкм и могут применяться для улавливания еще более мелких частиц при внесении некоторыйконструкционных изменений.Если газовый поток содержит значительное количество крупнозернистых116частиц, особенно очень твердых, стенки циклона могут пострадать от эрозии,поэтому перед циклоном желательно установить пылеосадительную камеруили инерционный пылеуловитель.Запыленные газы подаются в циклоны через тангенциальные или аксиальные завихрители и совершают внутри аппаратов сложное вращательно–поступательное движение.
На частицы, взвешенные в потоке внутри циклона,действует сила инерции, которая стремится сместить их с криволинейных линийтока по касательным, направленным под некоторым углом вниз и к стенке корпуса.Частицы, соприкасающиеся с внутренней поверхностью стенки, под действием сил тяжести, инерции и опускающегося газового потока скользят вниз ипопадают в пылеприемник (бункер). Частицы, не достигшие стенки, продолжают движение по криволинейным линиям тока и могут быть вынесены из циклонагазовым потоком, который может захватить и некоторое количество осевших вбункер частиц.Упрощенно считая, что траектории движения взвешенных частиц близки кокружностям, можно величину возникающей силы инерции принять пропорциональной квадрату тангенциальной скорости, массе частиц и обратно пропорциональной радиусу вращенияu T2F=m ,Rгде m – масса частицы;uТ – тангенциальная составляющая скорости газового потока;R – радиус окружности.Так, при радиусе вращения менее метра и тангенциальной скорости в пределах 10...15 м/с сила инерции на порядок превосходит силу тяжести.
По этойпричине сепарация частиц в циклонах происходит намного интенсивнее, чем вгравитационных осадителях.117Поскольку инерционная сила пропорциональна массе, то мелкие частицыулавливаются в циклонах плохо. Степень очистки аэрозолей с размерами частицсвыше 10 мкм находится в пределах 80 ... 95%, а более мелких частиц – намногохуже. Увеличение эффекта осаждения частиц за счет уменьшения диаметра циклона и повышения скорости потока возможно до некоторых пределов, ограниченных техническими и экономическими факторами, такими как рост энергетических затрат, ухудшение очистки вследствие повторного захвата отсепарированных частиц, абразивный износ, увеличение металлоемкости и другими.
Для широкораспространенных циклонов оптимальные значения скоростей потоков и конструктивных параметров установлены опытным путем и приводятся в справочной литературе.Область применения циклонов как самостоятельного средства санитарной очистки дисперсных выбросов в связи с усилением экологических требований постоянно сужается. В настоящее время их рекомендуется использовать дляпредварительной очистки и устанавливать перед устройствами с высокой степенью очистки – тканевыми или электрофильтрами. Весьма удачно использование циклонов и в качестве брызгоуловителей для некоторых способов мокройочистки газовых выбросов.Самостоятельно циклоны следует применять лишь в условиях, не допускающих использования устройств с высокой степенью очистки – для высокотемпературных сред, при возможности реакций в электрическом поле с образованием вторичных загрязнителей, в некоторых других случаях.В целях промышленного улавливания аэрозолей циклоны используются ужеболее 100 лет.
Первый запатентованный циклон представлял собой конус с тангенциальным подводом воздуха и центральным выхлопом в верхней части(рис. 7.10, а). С тех пор разработаны сотни конструкций, иногда незначительноразличающихся между собой. По принципу организации движения потока различают возвратно – поточные (рис. 7.10, в) и прямоточные (рис. 7.10, б) конструкции.118Рис. 7.10 Конструкции циклонов:а – конический; б – прямоточный; в – возвратно – поточныйПрямоточные циклоны, или вихревые газоочистители, несмотря на небольшие размеры, позволяют обрабатывать очень большие объемы газов. Впрямоточном циклоне с неподвижным импеллером (рис.
7.11) вытяжной вентилятор обычно устанавливают на выходе очищенного воздуха; это делается дляуменьшения эрозии лопастей вентилятора. Поэтому в пылеотделительной камере, расположенной за неподвижными лопастями, где в основном и отмечаетсяперепад давления, создается пониженное давление по сравнению с газом, подходящим к импеллеру. Следовательно, необходимо предусмотреть дополнительный отсос в линии загрязненного газа (концентрированной пыли) для предотвращения обратного подсоса удаляемых частиц.Прямоточные циклоны действуют как концентраторы пыли; в них сконцентрированная пыль вместе с некоторым количеством газа отводится в периферийную область и направляется во вторичный сборник, тогда как чистый газпроходит в осевом направлении. Вторичным сборником может служить другойциклон обычного типа или пылеосадительная камера.119Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
