Расчет эффективности очистки циклонного аппарата

Эффективность очистки циклонного аппарата рассчитывается по формуле:

(5)

где С – является функцией только геометрических параметров циклона.

(6)

Здесь (7)

(8)

В формуле (8) значение l представляет собой наибольшее удаление вихря в нижнюю часть циклона по отношению к выхлопной трубе, а - диаметр конической части циклона в этой точке (в м).

Величина  в уравнении (5) есть не что иное, как модифицированный инерционный параметр, характеризующий состояние пылегазовой смеси:

(9)

Значение n может быть найдено по формуле:

(10)

где Т_г – абсолютная температура газов, К.

2 Практическая часть.

Задача 1. Расчет пылеосадительной (гравитационной) камеры.

Рассчитать площадь отстаивания, определить минимальный размер частиц, которые будут полностью осаждены в камере; фракционную эффективность.

Исходные данные:

Вариант	Наименьший размер частиц d, мкм	Массовый расход воздуха Gг , кг/ч	Вязкость газа μ∙10^3, Па∙с	Плотность газа ρг , кг/м^3	Плотность частиц пыли ρч , кг/м^3
4	180	2045	0,027	0,75	820

Расчет:

1.1. Определяем критерий Архимеда:

Ar = g d³∙ _ч ∙_г /  ²

Ar= =48,265

1.2. Определяем критерий Рейнольдса:

Re = 0,152*Ar^0,715

Re=0,152*48,265^0,715=2,43

1.3. Вычисляем скорость отстаивания:

V₀ = Re ∙µг / (d ∙ ρ_г)

V₀= =0,486

1.4 Вычисляем скорость стесненного отстаивания:

V₀ ^ʹ= 0,5∙ V₀

V₀ ^ʹ=0.5*0,486=0.243

1.5 Находим требуемую площадь отстаивания :

Fо = Gг / (_г ∙ V₀ ^ʹ)

Fо= = 3,117 м²

1.6 Определяем минимальный размер частиц, которые будут полностью осаждены в камере.

V – Объем камеры, м³;

V_г – объемный расход газов, м³/с;

L – Длина камеры, м;

B_к - ширина камеры, м;

Н – высота камеры, м.

V_г = (G_г / 3600 ∙ ρ_г) = =0,757 м³/с;

Задача 2 : Расчет инерционного пылеуловителя.

Рассчитать эффективность очистки газового потока инерционным пылеуловителем с отражательными стержнями.

Исходные данные:

Вариант	Количество стержней	Ширина стержней, мм	Длина стержней, мм	Радиус кривизны коллекторов, м
4	58	133	1137	0,22

Эффективность очистки газов в таком пылеуловителе рассчитывается по формуле:

η=1-exp[-( )* ]

η=1-exp[-( )*0,248]=0,887 (88,7%)

где S_c – полная поверхность стержней, перпендикулярная газовому потоку, м²;

ω_чр – радиальная скорость частиц пыли, м/с;

=

= =0,248 (м/с)

=b*l*n

=0,133*1.137*58=8.77 м²

Задача 3: Расчет центробежных пылеуловителей (циклонов).

Задача 3.1.: Рассчитать циклон для выделения частиц сухого молока из воздуха, выходящего из распылительной сушилки, по исходным данным.

Исходные данные:

Вариант	Наименьший размер частиц d, мкм	Массовый расход воз- духа Gг, кг/ч	Температура t, oC	∆P/⍴г	Коэффициент сопротивления цилиндрической части, ζц	Скорость газов на входе в циклон, v’г, м/с
4	11,5	2045	68,5	740	250	10,5

Расчет:

Для улавливания частиц сухого молока размером 20 мкм выберем циклон типа ЦН-11.

3.1.1. Рассчитаем фиктивную скорость газа в цилиндрической части циклона по формуле:

= , (м/с)

= 740=2,433 (м/с)

3.1.2. Вычислим плотность воздуха при заданной температуре t =68,5◦С:

⍴г = 1,293[273/(273 + t)], (кг/м³)

⍴г = 1,293[273/(273 + 68,5)]=1,034 (кг/м³)

3.1.3. Определим гидравлическое сопротивление циклона:

∆p = ζц*( )/2, (Па)

∆p = 250*( )/2=764,896 (Па)

3.1.4. Определим диаметр циклона по формуле :

; V – объемный расход запыленного газа, м³/с

V = (G_г / 3600 ∙ ρ_г )

V =(2045/3600*1.034)=0.549

= =0,536 (м)

Задача 3.2. Расчет критического диаметра частиц пыли с учетом данных таблицы 1 (μг, ρч),3 ( v_г) и решения задачи 3.1.

3.2.1. Переводим массовый расход воздуха (кг/ч) в объемный (м³ / с) :

Vг = (Gг / 3600 ∙ ρг)

Vг =(2045/3600*0.75*1,034)=0.549 (м³ / с)

3.2.2. Вычислим критический диаметр частиц пыли по формуле :

d_кр= *[ =

=2,161*10^-4м=216,1 мкм

D_тр – диаметр выхлопной трубы, м; (0,58 D)=0,31

D_ц – диаметр цилиндрической части циклона, м (или просто D)=0,536

D_в - диаметр выходного сечения конической части, м; (0,35 D)=0,187

Н – высота цилиндрической + конической частей аппарата, м ; (2D + Н_ц)=2,283

Н_ц - высота цилиндрической части, м; (0,825 + 0,775 + 0,66) D=1,211

h_тр - высота заглубления выхлопной трубы , м; (0,775 + 0,66) D=0,769

Задача 3.3:Расчет эффективности очистки циклонного аппарата на основе данных и решения задач 3.1-3.2.

3.3.1. По формуле рассчитываем значение величины n:

n=1-(1-0.0165*D_ц^0.14)*( )^0,3

n=1-(1-0.0165*0.536^0.14)*( )= -0.042

3.3.2. По формуле вычисляем модифицированный инерционный параметр ψ:

3.3.3. Вычисляем параметр С, учитывая, что h1 = 0,6 *Dц=0,321 – высота входного газохода и b = 0,3 *Dц=0,160 – ширина входного газохода.

С= {2*(1-( )²)*( - )+ *( )(1+ +( )²)+ -( )²* - }

С= *{2*(1- *( )+ *( )*(1+0,5+0,25)+ - * - =42.456 м³/ч

3.3.4. Определяем эффективность очистки циклонного аппарата в долях единицы и в процентах:

В процентах 55,6%.

3 Выводы: При расчете пылеосадительной камеры мы определили: площадь отстаивания F₀=3,117 м², минимальный размер частиц, которые будут полностью осаждены в камере d_min=121,2 (мкм).

При решении второй задачи был произведен расчет эффективности очистки газов. В данном пылеуловителе η=0,887(88,7%).

Были рассчитаны параметры циклона для выделения частиц сухого молока из воздуха, выходящего из распылительной сушилки. Гидравлическое сопротивление данного циклона ∆p=764,896 (Па); его диаметр 0,536 (м); критический диаметр частиц пыли.

Циклон (рисунок 2) обладает небольшим гидравлическим сопротивлением и позволяет достигать относительно высокой степени очистки. Расчетная эффективность очистки η=55,6%