РЗ3

Казанский Государственный Технологический Университет

Кафедра ПАХТ

Расчётное задание №3

Расчет циклона.

Выполнила:

Проверил:

Казань, 2005 г.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ПЫЛЕОСАДИТЕЛИ.

В центробежных пылеосадителях (циклонах) осаждение взвешенных в газовом потоке частиц происходит в поле центробежных сил.

Поступающий на очистку газ подводится к центробежному пылеосадителю по трубопроводу, направленному по касательной к цилиндрической части аппарата. В результате газ вращается внутри циклона вокруг выхлопной трубы, и твёрдые частицы под действием центробежной силы отбрасываются от центра к периферии, осаждаются на стенке, а затем через коническую часть удаляются из аппарата. Очищенный газ через выхлопную трубу поступает в производство или выбрасывается в атмосферу.

Конструкции циклонов разнообразны. Распространены циклоны конструкции НИИОГАЗа, они отличаются относительно небольшим гидравлическим сопротивлением, хорошо очищают газы, концентрация пыли в которых может достигать нескольких сот граммов на 1 м³. Циклоны конструкции НИИОГАЗа выпускают диаметром от 40 до 800 мм. Их можно устанавливать параллельно до шести аппаратов в блоке с общими пылесборниками и коллекторами для входа и выхода газов.

Промышленное применение получили также циклоны конструкции ВТИ и ЦККБ.

С уменьшением радиуса циклона значительно увеличиваются центробежная сила и скорость осаждения частиц. На основе этой зависимости созданы батарейные циклоны из параллельно включенных элементов малого диаметра (150 – 250 мм). Их применяют в широком диапазоне изменения температур очищаемого газа (до 400 С) при относительно небольшой концентрации взвешенных в нём частиц.

Общие недостатки центробежных пылеосадителей:

• недостаточная очистка газа от тонкодисперсной пыли,

• высокое гидравлическое сопротивление, следовательно,

• большой расход энергии на очистку газа,

• быстрое истирание стенок аппарата пылью,

• чувствительность аппаратов к колебаниям нагрузки.

Размеры	ЦККБ	ВТИ	НИИОГАЗ
Ширина входного патрубка b	b 0,175D	b 0,17D	b 0,21D
Высота входного патрубка h	2b 0,35D	4b 0,68D	3,14b 0,66D
Диаметр циклона D	5,7b D	5,9b D	4,75b D
Диаметр (наружный) выхлопной трубы D1	3,7b 0,65D	3,9b 0,66D	2,75b 0,58D
Высота цилиндрической части h1	5,7b D	4,76b 0,8D	7,6b 1,6D
Высота конической части h2	4,3b 0,755D	5,05b 0,86D	9,5b 2D

РАСЧЕТ ЦИКЛОНА.

Рассчитать центробежный пылеосадитель для улавливания из воздуха частиц каменного угля, наименьший диаметр которых d=45*10^-6м. Объём поступающего воздуха V=7500 м³/час, средняя температура t=38 С. Конструкция циклона НИИОГАЗ.

РЕШЕНИЕ

1. Принимаем скорость газа во входном патрубке циклона равной

W_вх = 20 м/с.

2. Площадь сечения входного патрубка в м²

S= b ·h = V_сек/ W_вх = 2,37 /20 = 0, 118м²,

V_сек = V · (t + 273)/(3600 · 273) = 7500 · (38 + 273)/(3600 · 273) = 2,37 м/с.

3. Так как циклон конструкции НИИОГАЗа, то

h = 3,14b, S = 3,14b², b = 0,564√S = 0,564√0,118 = 0,19 м.

4. Диаметр циклона

D = 4,75b = 4,75 ·0,19 = 0,923 м.

5. Окружную скорость газа в циклоне принимаем равной

w_г = 13 м/с.

6. Фактор разделения вычисляем по формуле

Ф_р =w² _г/(gR) = 2 w² _г/(gD) = 2 · 13²/(9,8 · 0,923) = 37,4.

7. Теоретическую скорость осаждения частиц пыли определяем по формуле, вытекающей из закона Стокса

w_o = d²(₁ - ₂) w² _г/(9₂₂D) = (45·10^-6)² · (1600 – 1,121) ·13²/

(9·17,0·10^-6·1,121·0,923) = 3,46 м/с.

₂ = М·273·750/(22,4· (t+273) ·760) = 29·273·750/(22,4· (38+273) ·760) = 1,121 кг/м³ – плотность воздуха.

8. Критерий Рейнольдса

Re = w_od/₂ = 3,46·45·10^-6/(17·10^-6) = 9,15,

так как 9,15 > 0,2,

а) вычисляем критерий Архимеда

Ar = gd³(₁ - ₂)/( ₂²·₂) = 9,8· (45·10^-6)³· (1600 – 1,121)/

[( 17·10^-6)²·1,121)] = 4,4

б) ArФ_р = 4,4·37,4 =164,83 < 84000

Re = [ArФ_р /13,9]^1/1,4 = [4,4·37,4 /13,9]^1/1,4 = 5,85

в) вычисляем теоретическую скорость осаждения

w_o = Re₂/d = 5,85·17·10^-6/(45·10^-6) = 2,21 м/с.

9. Так как улавливаемые частицы имеют произвольную форму, то действительная скорость осаждения частиц меньше теоретической:

w_oc = 0,5w_o = 0,5·2,21 = 1,1 м/с.

10. Принимаем скорость газа в выхлопной трубе w_T = 5 м/с, определяем внутренний диаметр трубы по формуле

d _T =[4V_сек/( w_T )]^1/2 = [4·2,37/(3,14·5)] ^1/2 =0,78 м.

11. Наружный диаметр выхлопной трубы равен

D₁ = d _T + 2 = 0,78 2·0,005 = 0,79 м,

здесь  - толщина стенки трубы,  = 0,005 м.

12. Правильность выбранного значения диаметра циклона проверяем по формуле

D = D₁/(1 – w_oc/ w_г) = 0,79/(1 – 1,1 /13) = 0,86 м.

13. Высота цилиндрической части циклона равна

h₁ = 7,6b = 7,6·0,19 = 1,444 м.

14. Высота конической части циклона равна

h₂ = 9,5b = 9,5·0,19 = 1,805 м.

15. Гидравлическое сопротивление циклона вычисляем по формуле

p = ₂w²_вх/2 = 7·1,121·20²/2 = 1569,4 Па,

коэффициент сопротивления  зависит от конструкции циклона: для конструкции НИИОГАЗ   7.

5