Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Исключение составляют ранние работы Прокката [663) и более современных исследований Ферста [258) н Александера [91, которые приводят значения показателя степени п 0,88 и 0,7 соответственно. Для циклонных скрубберов показатель степени изменяется от 0,7 до 1,391, причем значение 1 типично для цилиндрических скрубберов. Из имеющихся экспериментальных данных следует, что значение п=0,5 наиболее применимо для соотношения между тангенциальной скоростью и радиусом газового циклона, поэтому для расчета тангенциальной скорости в следующих разделах будет использовано уравнение и яе,в = сотпт (Ч!.66) 26! 6.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ ЦИКЛОНА Сделаны попытки предварительной оценки эффективности обычного противоточного циклона. В теоретических моделях допускается ряд предположений, которые не подтверждаются экспериментально, поэтому такие прогнозы носят весьма приблизительный характер. Другие методы основаны на использовании экспериментальных коэффициентов, которые позволяют предвидеть кривую фракционной эффективности со значительной степенью точности. Удовлетворительная теоретическая модель, основанная па реалистических предположениях о траектории частицы в циклоне обычной конструкции, до сих пор еще не разработана, поэтому в настоящее время нельзя сделать выбор в пользу какого-либо наиболее обещающего подхода к ее созданию.
Предположения, допускаемые,в различных подходах к расчету критического Диаметра частиц (т. с, размера частиц, которые по расчетам должны улавливаться с эффективностью 100%) всегда сопровождаются различными поправками, которые могли бы сделать оценку более реалистической. Первая попытка оценить критические размеры частиц была предпринята Розином, Раммлером и Интельманом [706) в 1932 г.
Основное допущение, сделанное ими состояло в том, что для улавливания частица должна достичь степки циклона при движении поперек газового потока, сохраняющего свою форму после входа в циклон. К другим предположениям относятся следующие: частицы не взаимодействуют друг с другом; вероятность срыва и уноса частицы после того, как она достигла стенки, исчезающе мала; движение частицы по отношению к газовому потоку может описываться законом Стокса; можно пренебречь эффектами подъемной силы, циклопы в разрезе имеют форму цилиндра диаметром ег и сечением входа аХЬ. а также тангенциальная скорость частиц постоянна и не зависит от их местонахождения. Критический размер частицы с(,р может быть найден следующим путем.
Если газовый поток, имеющий на входе в циклон скорость иь сохраняет эту скорость и вращается х раз внутри циклона диаметром О, то длина эффективной траектории газового потока составит ле)х. Критический размер частиц можно определить, как размер частицы, проходящей путь Ь (длина входа) за время пребывания газового потока в циклоне. Время пребывания определяется как отношение длины траектории к скорости потока пВх/иь Силой, движущей частицу к стенке, является центробежная сила [уравнение (И.1)1 Р' = ~„., „иР(ВД) сопротивление среды описывается законом (17-4) ) Р = Зара„ри~з1(лОх) Стокса [уравнение Ниже приведено сравнение расчетов критического диаметра частиц, сделанных на основе различных уравнений 18451.
Данные для расчета: Параметры павлова, мм 17...... 50 а....... 24 В,, . 20 Ь,..., .. 1О и „,.... 220 Плотность частнп„г/см' Вязкость газа, Па с ))ч1/О (где 7)чв — диаметр опасной зоны, по ТерЛнндену) н (по Далла Валла) 2,65 1,68 1О з 2.3 3 Полученные расчетом результаты: сопц в ур-нн (Н1.63) Розин, Раммлер, Инжельман 17061..... 7,32 Леви (207]..........., 4,67 уер-Лннден [515]..........
5,02 Балла Валла 1!93].......... 8,92 Фейфель (255]........... 8,85 20 нлгп= и (и — 8) (Ч1. 64) Если сопротивление среды движению частицы подчиняется закону Стокса (уравнение (]Ч-4)], то принимая за скорость ин,р и Из приведенных выше данных видно, что несмотря на сделанные грубые допущения, результаты, полученные различными исследователями, довольно близки друг к другу. Предположения, сделанные в теоретических расчетах критического диаметра частиц, на практике не подтверждаются, поэтому методы расчета эффективности циклона, основанные на экспериментальных данных, кажутся более надежными.
В этих методах обычно рассчитывают «срез» циклона, характеризующийся размером частиц, эффективность улавливания которых в данном циклоне составляет 507о. Вероятность того, что частицы, витающие в кольце, в точках максимальной тангенциальной скорости, будут уловлены или пройдут в выходной газоход, равна 507е, Для того чтобы они продолжали витать в этом кольце, необходимо, чтобы движение частиц наружу, т.
е. по направлению к стенке, уравновешивалось дрейфом газов по направлению к оси. Стейрманд 18031 предположил, что максимальная тангеицнальнап скорость ит,тат достнгастся на расстоянии от оси, равном половине радиуса выходной трубки (диаметр 1),). Средний радиальный дрейф по направлению к центральной зоне получают делением расхода газа на площадь поверхности центральной зоны (рис.
Ъ1-12, а): учитывая, что оно уравновешивается центробежной силой дейст- вующей иа частицу, получаем З ),7 Ч))ч)), Дао= а' 2 ! о)(й с)Р где оза — лнаметр «среза» циклона; д — коэффициент тренин см. уравненне (У).74) . Добавочным условием, принятым при выводе формулы (У1.65) было: (У1.66) й „))а/4 = йР)2 = совы (У!.бба) Оно представляет собой эмпирическое соотношение, найденное Стейрмандом. Барт 158] использовал предпосылки, аналогичные соображениям Стейрманда, однако он считал, что максимальная тангенциальня скорость достигается в кольце, лежащем на одной линии с выходной трубой, а не внутри ее (рис.
У1-12, Барт). Скорость дрейфа в цилиндре, лежащем на одной прямой с выходной трубой, равна: Я нРе Ф с) (У1.66) Частица с диаметром «среза» ч(зо должна обладать скоростью, направленной наружу, равной скорости дрейфа, и, выражая это через гравитационную конечную скорость осаждения иь диаметр может быть найден из уравнения (1У,15) при условии вязкостного сопротивления потока.
Причем ая сс 0я а 2м 1Н вЂ” 8) иа (У).67) 4к'Я В=— н))э (У),68) 266 Эффективность осаждения частиц других диаметров может быть найдена путем расчета их конечных гравитационных скоростей осаждения, а затем по экспериментальным результатам Барта (рис. Ч1-!3), кривая 1, в которых эффективность осаждения представлена как функция отношения ийич ° Подобные кривые для расчета эффективности осаждения были определены Ыушелькмаутцом и Брюпнером 1590! для гидроциклона диаметром 72 мм (рис. У1-13,;кривая 2), для двух циклоповс тэпгемцмальным входом диаметром 400 и 300 мм соответственно (кривые 3 и 4) и для циклопа с осевым входом диаметром 200 мм (юржвая 5), Другие размеры циклопов представлены в табл. И-!. Другой параметр, характеризующий эффективность осаждения для отдельных типов циклонов, был введен Бартом и Лейнвебером [6!1.
Они назвали его параметром разделения В и определили как (РО йь Ь Рис. ьг!-13. Кривые длн расчета фракционной эффективности (метод Барта) !589)г ) — ткснериментальнаи кривая (Барт); 2 — гидроциклан (П тв мм); Э вЂ” циклон с таигенциальгг~гьг втадам (О 400 мм); (— циклон с тангсициальиым владам (О=)Ее мм); 5 — циклон с осевым входом (П ВОО мм). 2 'тунт аа циклон (см. рнс. р)-)р) Кгтгаая на р .
ты)э шо, тато тн ак(и( м)(о тмо 0,96 0.4д 0,90 0,75 В С е) Е 1О 7,о 10 !О 0,3 0,17 0,3 (0,36) 2,3 4.3 2,8 2,0 Можно отметить, что этот параметр включает характеристический параметр частиц йг, расход, а, следовательно, и скорость потока для данного циклона Я и размеры циклона В. Авторы считают, что эксперименты, проведенные с моделью циклона с использованием параметра В, находятся в хорошем соответствии с данными, полученными на промышленной установке.
Лейнвебер в посл(дующих работах (50(, 5021 определил параметр В для различных циклонов наряду с перепадом давления, что будет обсуждаться в следующем разделе. Барт и Лейнвебер (бЦ ввели также модифицированный коэффициент разделения Ва, который следует вводить в уравнение в тех случаях, когда из соображений имеющегося пространства (недостаток места) предельный возможный диаметр циклона ограничивается значением 0а вместо О, при котором обеспечивается максимальнаяя эффективность циклопа.
В более поздних исследованиях, проводимых на четырех промышленных циклопах (расход более 230 мв/с) на пыли бурых угле)), Пстролл н,др. (640) )проворили параметры Барта — Лейна)ебера для широкого диапазона концентраций пыли вплоть до 5 г/ма и нашли, что ои не является универсальным параметром. Опи обьяспилп зто тем, что в параметр В не входит функция отношения высота/диаметр, а также трудностями, связанными с агломерацией частиц пыли некоторых типов. 7)4 ВЛОГ(Л И-7 Характеристика Чикдокоо (см. Рис. ()019) Совсем недавно Румпф, Баро н Рейхерт [7161 провели расчеты оптимизации эффективности циклона н перепада давления, нспользуя ЭВМ для получения характеристик циклона, выраженных через коэффициент разделения В. Основываясь на обширных экспериментальных исследованиях, Тер-Лннден предложил, что критический днаметр частиц является только функцией тангенцнальной скорости и, н диаметра выходной трубы, тогда как вид кривой фракцнональной эффективности зависит н от других геометрических параметров, таких как Н, 5, Р, угол наклона конуса а н угол входа )), форма же кривой остается неизменной до тех пор, пока не меняются относительные размеры.
Критический размер частиц задается уравнением 21!,я л окп из 2 зи,(р„— р) В этом уравнении предполагают, что максимальная тангенцнальпая скорость достигается на расстоянии а(а радиуса выхлопной трубы [см. рнс. Ч1-12), н что будут уловлены те часовни, для которых скорость дрейфь наружу вследствие центробежной силы уравновешена скоростью дрейфа газа к осн ип. Б этом случае метод определення кривой фракционной зффективносгн аналогичен методу Барта для определения соотношения гравитационных скоростей оседания. Исключение составляет тот факт, что опублнкова~н лишь только график для серии цнклонов с одипаковым!н относнтельнымн раэмераеон [5!61 [рнс. Ч1-14).
Влияние изменения размеров циклона на его обшую эффектнвность было исследовано Тер-Лннденом [5161 н Стейрмандом [803) на стаодпртных аналитических та~пах пыли (табл. Ч1-2). Тер-Линден изучал эффективность [а также перепад давления) циклона, изменяя попеременно один нз геометрических размеров по ь й оо 'ьье зо Пь й гпп ат во й бо в ьпп вго о о,г цп,аа ца тгп и мйо и гпа 4оа апп лпп ~поп ггпп Диимиия беилппмпп пглабпе Пе, мм Рис. Ч1-!4, Кривые лля расчета фракционной аффектиености специфического циклона [5!61 (рааиеры циклона; 0=24е1;, Н=В4Ры 3=!.20.; о=26', В=!80; и=!Π— 15 и/с): г — и апти г — тОВЫ г — авэо 4 — пати Š— аачг Š— НО%.
к ь Ц К % ~айВндааанзЬФо с с К ~о % »~% Ос~ Сс О ьс а й е й % 'воаюуиюааЬ~а~ ф «с с~ "г.'пааеФааааайй Кос М С ОС со~ ссс О «до с ф и О О вхс О 54 сб'яФ О О йоо О с О ~~ О О с О,О а Ф С «СО О О С О~О Ф'- Й„ ° О Х «ОЫО О. 1 О о ь~ «СО О О С ! 1- СО с СО оо ~~~ ..с О;;о .Ось :и ев « *-в с с сс ось «ь «Ось с «о о о с с с О ~ «О „"..с ~О о о о од« «Д.с « й 'О Ф* со р,«с о о«сс Я со «ос «3 ос И ьс сйе ~оо ьс С"„с Тс(БЛИ!(А И-2 Стандартная аналитическая пыль Содсржаннс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
