Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Стейрманд считает, что потери внутри циклона представляют собой потери вследствие трения о степки и потери кинетической энергии. Было найдено, что потеря кинетической энергии представляет собой удвоенную разность между скоростным напором на входе и на периферии внутренней области, т. е. (Р+ Рч) (ит,ыех йг)/Я тогда как коэффициент потерь на трение р представляет собой отношение окружной скорости и'; на радиус входа (О/2 — Ь/2) к линейной скорости во входном газоходе иь т.
е. (и!. 74) ы =- и /иг где $/(2(Π— ы)~) (те — ы)~ ь гр 2аЛ/иЬ (Ъ'!.75) где 6 — постоянная трения (безразмерная константа потерь на трение Стентона и Панелла [808), равная 0,05 для газовых циклонов; А — площадь поверхности циклона, соприкасающаяся с газами; аб — площадь поперечного сечения входной трубы. Ье 'е рнс. Ъ'!.)9. Модели циклонов, использованные Мушелькнауцем и Брнннером (5)91 (отнаснтельнйе размеры приведены в табл. ЪЧст). $ 3 7 $ ,() Я .7 ф 6 67р9Я 2/7)-4/Ф ЬР= 2 й( 1+2ф ь — ! +2й (Ч!.76) Стейрманд нашел, что потеря давления, рассчитанная по этому уравнению, с точностью до 10о/о совпадает с экспериментально найденными значениями.
Существуют некоторые разногласия по поводу того, может ли быть рекуперирована часть вращательной энергии, приданной газам, что привело бы к уменьшению потери давления. а 6 6 а Рис. Ч!-21. Методы сн) е.-н я перепада давлении в циклонах эа счет их внутренней модификации 1729): а — польш циклом ц )),4); б — се~авгий вкладыш (с-)зэ); а — вкладь|ш в виде двойишь конуса ц )б.(); с- вклад(ш и випс шш) ого конуса с лопатками (й=)о); здесь ! — коэф фмци"и( пшсрь ири трении (тор-Линден м Барт). комбинации коэффициентов потерь: Рис. Ч1-20. Зависимость коэффициента потерь при трении Ч) от соотношении радиусов входа дла различных циклонов (800): я — длмиа входной трубы; а — ширина входной трубы", () — диаметр циклома( Р— днаиегр выходной трубы цикле. на; А — внугреКняя поверкиость цикло иа; 0 — козффициемг трения, равный 0,005 (предлагаегся посгояяиыи): ф— коэффициент позорь на Чынне.
Значение коэффициента потерь па трение (р может быть найдено из графика зависимости ф от 2(х) — Ь)/ /Ое для различных значений с)А/аЬ (рис.'Л-20). Тогда полная потеря давления может быть рассчитана из Тер-Линден уменьшил потерю давления на 20 — 25% путем помещения спирали на входе в выходную трубку, тогда как Шиле [7291, применив твердый центральный стержень, выполненный в виде трубки Бептурн с лопатками на входе выходной трубы 1рнс. Ч1-21), уменьшил коэффициент потерь на трение ~ с 17,4 до 10, т.
е. достиг эффективного уменьшения потери давления па 42%. Однако Стейрманд [8001 пе смог добиться уменьшения потери давления с помощью внутренней модификации циклона. 8. ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОЙ ПЫЛЕВОЙ НАГРУЗКИ В общем случае пылевые нагрузки, встречаемые в промышленности, не превышают 12 г/м'.
Такие исследователи как Стейрманд и Тер-Линден и определяли пх коррелируюшие коэффициенты фракционной эффективности прн таких пылевых нагрузках. В некоторых случаях (на~при~мер, прн содержании,в газах продукта, а не отходящей пыли) нагрузка по пыли может быть гораздо выше, иногда даже в 1000 раз. Однако даже при столь высоких концентрациях их объемные концентрации пыли относительно невелики.
Так, при содержании 50 кг/м' кварцевой пыли ее объемная концентрация составляет лишь 1,8')1а. Очистка от пыли такой концентрации исследовалась в последние годы Колком [456], Шпрулом [7931 н очень широко — Мушелькпауцем и Брюннером [590). Этн исследователи показали, что тангенциальная скорость в циклоне и, уменьшается при пылевой загрузке, причем этот эффект наблюдается даже при малых концентрациях. Тапгенцнальная скорость уменьшается в выходной трубе, здесь же происходит значительная потеря давления.
Таким образом, потеря давления снижается прн увеличении концентрации пыли до тех пор, пока не достигнет мппимума при концентрации между 1 и 10 кг/м'. Общая эффективность пылеосаждения возрастает при увеличении концентрации пыли, хотя при этом естественно может увеличиваться абсолютное количество проскочившей пыли. Количественные результаты экспериментов, проведенных на типичном циклоне, представлены па рис. И-22.
На практике отмечают, что при высоких концентрациях пылю опа собирается в циклические жгуты (струйки), которые стекают по степкам, тогда как в циклоне газ несет лишь ограниченное ко. личество пыли, сравнимое с ее количеством при пневмопереносе Мушелькнауц и Брюпнер распространили теорию Барта, например работы циклона при высоких пылевых загрузках, и исследовалг силы, действующие па циклические жгуты пыли.
Сила, препятствующая движению жгута Р; уравновешиваетс1 массой осаждаемой пыли в жгуте т и сопротивлением трения /1 Экспериментально найдено, что скорость движения жгута пример по постоянна и составляет около 1 м/с. Графически эти величин~ представлены на рис.
Ъ'1-23 для упрощенного цнпнндрпчесьогоцпк Паггрзла аааьмш, гуме го тот гог гав гоз йо и 1О' Оу' 1 Ю 1ОО лг/из мгlаге — — лого )лРс ° эулоаасааблассль, 7~ а=ге ЛРас 7ЛРа Рис. ч'1-22. Изменение характеристик циклона при высоких пылевых нагрузках (599) (индекс О относится к скорости н падению давления в циклоне без нагрузки); размеры циклона (обозначения даны на рис. ч'1-11): Р ХО ммв О 100 мм; В 200 мм; и 720 мм; Ь 2З> мм; Ь 45 мм. е лона (в вертикальном разрезе и по развертке цилиндра).
Равновесие сил задается уравнениями: Р' ып б = т соз б Р' сов б + лв ып б = )7 (У1. 77) (У1.78) Из равновесия, основанного на массе осажденной пыли %7 лг=п '1 С (ч'1.79) где т1 — эффективность пылеосаждения; (г — масса осажденной пыли; 1 — длина жгута.
Далее лв=лв1(! Е) рп ( сс1.ЕО) где А,— площадь поперечного сечения жгута пыли: ви — доля пустот в жгуте пыли; рв — плотность пыли. Таким образом (1 — ен)р, представляет собой насыпную плотность пыли. Необходимо также определить безразмерный коэффициент потери давления жгута пыли ь„выраженный через параметры уравнения (Ч!.(0), в которое подставляют значения для циклона с пылевыми жгутами, и коэффициент трения ср„который определяется уравнением (У(.б1) 1ОО 3. 'ь 5О $ м д,5 Ь Тогда г" = "ЬагвН 2 (ит — ссоь6)ь Р (Ч1.82) (Ч1.
84) Эта скорость пренебрежимо мала по сравнению со средней тангенциальной скоростью. Используя га = У2Аа/я (Ч! .85) и уравнение для мощности пылепереноса при пневматическом транспортировании для выходной трубы можно получить (Р = (Еро) ~ 4 /Зе, 3) и,Р (Ч1. 86) где иг — скорость в выходной трубе. Дальнейшие расчеты показывают, что момент равен жгута /И,— /И~ = Г' (/З/2! = р,' )/т~у» ~ 28 )' ~ ~ ) ри!и~нйе0 ~ 28Р.
~ (Ч1.8т) где р, — удельная плотность жгута; р,' — новая функция трения, равная Фрв ып 6 соь' 6)'/' (Ч! .88) Рис, Ч1-2З. Склы, дейсгвуюпгие на жгуты пыли и их скорости при высоких пылевых нагруаках 15901 (здесь Г' — сопротивление движению жгута; лг — масса жгута; /г — сопротивление трения; г" — центробежная сила; с — скорость жгута; г, — радиус жгута). гл с' д ' /9/2соьь6 (Ч1.83) где я — ускорение склы тяжести. Соответствующий радиус для центробежной силы, действующей на пылевой жгут О/(2созь6), представляет собой вертикальный радиус тангенциального шага эллиптического сечения.
Скорость жгута может быть рассчитана из уравнений (У1.!1), (У1.18), (У1.81) и (У1.88): и зависяшая только от угла б. Он может быть рассчитан из вышеприведенного уравнения. Однако величина Л, мало меняется при значениях б между 30' и 60 . При высоких пылевых нагрузках момент импульса цилиндрической поверхности в выходной трубе (М,) получается путем вычитания из момента на входе М, суммы моментов трения воздуха (Мл) и жгута (М,) (Ъ Е 99) Мс = Мз (МА+ Мв) Эти соотношения можно подставить в уравнение Барта (У1.73) н получить эквивалентное уравнение для высоких пылевых нагрузок: ие =(п0 + 0 ~Р +и~( 2Р,рд ) ~ Р ) 1] Эквивалентные значения ен; и ~; из уравнений (У1.71) и (У1.72) получают путем подстановки функции в фигурных скобках, соответствующей коэффициенту трения р.
Функции е=, и Ь, зависят только от отношения рь ... а последнее может быть найдено из рис. У1-18, в. График зависимостей и,/и,0 от ~ Чая(т,НГГ)1М ~ П, у~в имеет ту же форму и характеристики, что и график на рис. У1-22, и экспериментальные точки расположены вблизи этих кривых 1590).
9. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЦИКЛОНЫ Известно много разнообразных промышленных циклонов — от относительно примитивных грубых конструкций для улавливания древесных щепок и опилок до тшательпо спроектированных и испытанных установок для улавливания мелких частиц размером до 5 мкм. Создание таких установок стало возможным благодаря тшательпым исследованиям, в ходе которых установлен минимальный размер частиц, которые могут эффективно улавливаться, а также определен оптимальный расход газа с минимальной потерей давления для каждого частного случая. Во многих случаях изготовитель публикует кривую фракционной эффективности, основанную на испытаниях, проведенных со стандартными типами пылей, и предназначенную в качестве справочного материала для выбора циклона.
Однако иногда покупатели циклона могут ошибиться в выборе аппаратуры для некоторых типов пыли, поэтому большинство изготовителей дают гарантию, основанную только иа испытаниях, проведенных с данным типом пыли. В этом разделе будут рассмотрены типичные промышленные циклоны и, по мере возможности, приведены кривые их фракционной эффективности. Прямоточные циклоны и неподаиркными лопатками 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 газ проходит в осевом направлении. Вторичным сборником может служить другой циклон обычного типа или пылеосадительная камера. Многокамерные прямоточные циклоны часто применяются для предварительной очистки топочных газов, характеризующихся высоким содержанием летучей золы (например, при сжигании высокозольиых пылевидных углей), перед тем как частично очищенный газ поступит на электрофильтры.
Типичная конструкция многокамерной установки показана на рис. Н-24,а. Я Я Рис. у'1-24. Многокамерные пряматочные цнилоиы с пропусканием пыли в пыле- осадительиые камеры и последующие циклоны: У вЂ” кольцевая щель Лл» пылн; 2 — направляющие яопеткн; Э вЂ” вспоногатеаьный вентннятор~ Š— вторнчные цкклоны; Э вЂ” сборник грубой пылн; 6 — сборник таиной пыла.
281 Рис. Чг-25. Фракционная эффективность установки, приведенной на рнс. чь24 [2071 для частиц плотностью 2000 кг/м'. Сконцентрированная пыль поступает в пылеосадительную камеру, затем проходит через циклоны. После этого очищен- Р ! г У ф Р В Ренар час лиц, ууки бб б або ! = йа ь, и! В. еа д га го л! дгти чгпд глппид гяИ Рис. Чт-26. Л1ногокамерный прямо- точный циклон с пылеосадительной камерой [первичный пылесборинк) н параллельными циклонами: о — схема установки !Взви б -4!ракииониак аффсктипвость! 1 — направлвюыие лопатки; à — отбор к вторичному ииклону! 3 — вторпчиый Ни«ло»; Š— вторичный чесбориик; б — вспомогательный веитилвтор; б — перввчиав «амера; 7 — вервичный коллектор: б — первичкый пылссбормвк.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
