Практическая работа 4. Расчет диаметра и эффективности очистки воздуха от пыли в циклоне
Определить диаметр и эффективность очистки воздуха от пыли в циклоне.
Таблица 59 – Варианты исходных данных и тип циклона
|
Исходные данные |
Варианты | |||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 | |
|
Тип циклона |
ЦН-24 |
ЦН-15У |
ЦН-15 |
ЦН-11 |
СКД-ЦН-33 |
СК-ЦН-34 |
ЦН-24 |
ЦН-15У |
ЦН-15 |
ЦН-11 |
|
Оптимальная скорость газа в циклон wопт, м/с |
4,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
2,0 |
1,7 |
4,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
|
Объемный расход гозовоздушной смеси, Q, м3/с |
3,3 |
3,1 |
3,2 |
3,0 |
3,4 |
3,3 |
3,5 |
3,6 |
3,7 |
3,8 |
|
Вид пыли |
Образив-ная |
Цемент |
Оксиды алюминия |
Каменный уголь |
Кварц |
Образив-ная |
Цемент |
Оксиды алюминия |
Каменный уголь |
Кварц |
|
Требуемая эффективность очистки газов |
0,81 |
0,83 |
0,85 |
0,88 |
0,9 |
0,81 |
0,83 |
0,85 |
0,88 |
0,9 |
|
Расчетное значение эффективности очистки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Указания к решению задачи
1. Диаметр циклона рассчитывается по формуле
м,
(142)
где Q – количество очищаемого газа, м3/с; wопт – оптимальная скорость движения газа в циклоне, м/с.
Если расчетный диаметр циклона превышает его действительное значение, то необходимо применить два или более параллельно установленных циклона.
2. По рассчитанному диаметру циклона находят действительную скорость движения газа в циклоне:
м/с,
(143)
где n – число циклонов.
Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15%.
3. Определяют коэффициент гидравлического сопротивления:
ζ = k1 k2 ζ500 , (144)
где k1 – поправочный коэффициент на диаметр циклона (табл. 60); k2 – поправочный коэффициент на запыленность газов (табл. 61), ζ500 – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм (табл. 62).
Таблица 60 – Значения поправочного коэффициента на диаметр циклона
|
Тип циклона
|
Значение k1 для диаметра D (в мм): | ||||
|
150 |
200 |
300 |
400 |
500 | |
|
ЦН - 11 |
0,94 |
0,95 |
0,96 |
0,99 |
1,0 |
|
ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24 |
0,85 |
0,90 |
0,93 |
1,0 |
1,0 |
|
СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
Таблица 61 – Значение коэффициента запыленности газа
|
Тип циклона |
Значение k2 при запыленности отходящих газов, г/м3: | ||||||
|
0 |
10 |
20 |
40 |
80 |
120 |
150 | |
|
ЦН-11 |
1 |
0,96 |
0,94 |
0,92 |
0,90 |
0,87 |
0,5 |
|
ЦН-15 |
1 |
0,93 |
0,92 |
0,91 |
0,90 |
0,87 |
0,86 |
|
ЦН-15У |
1 |
0,93 |
0,92 |
0,91 |
0,89 |
0,88 |
0,87 |
|
ЦН-24 |
1 |
0,95 |
0,93 |
0,92 |
0,90 |
0,87 |
0,86 |
|
СДК-ЦН-33 |
1 |
0,81 |
0,78 |
0,78 |
0,77 |
0,76 |
0,75 |
|
СК-ЦН-34 |
1 |
0,98 |
0,95 |
0,93 |
0,91 |
0,91 |
0,90 |
|
СК-ЦН-34М |
1 |
0,99 |
0,97 |
0,95 |
- |
- |
- |
Таблица 62 – Значения коэффициента гидравлического сопротивления
|
Тип циклона |
Значение ζ500 |
Тип циклона
|
Значение ζ500 | ||
|
При выхлопе в атмосферу |
При выхлопе в гидравлическую сеть |
При выхлопе в атмосферу |
При выхлопе в гидравлическую сеть | ||
|
ЦН-11 |
250 |
245 |
СДК-ЦН-33 |
600 |
520 |
|
ЦН-13 |
163 |
155 |
СК-ЦН-34 |
1150 |
1050 |
|
ЦН-15У |
170 |
165 |
СК-ЦН-34М |
2000 |
- |
|
ЦН-24 |
80 |
75 |
|
|
|
4. Гидравлическое сопротивление циклона (∆р) вычисляют как разность давлений воздушного потока на входе (рвх) и на выходе (рвых) из аппарата:
(145)
где ρ и w – плотность и скорость воздуха в расчетном сечении аппарата. Плотность воздуха принять равной 1,29 кг/м3
6. Эффективность очистки газа в циклоне определяется по формуле
η = 0,5 [1 + Ф(х)], (146)
где Ф(х) – табличная функция от параметра х, определенного по формуле
,
(147)
Значения d50 и ση для каждого циклона представлены в табл. 63 , а значения dm и σч для определенного состава пыли – табл. 64.
Таблица 63 – Значения d50 и ση для циклонов
|
Тип циклона |
ЦН-24 |
ЦН-15У |
ЦН-15 |
ЦН-11 |
СДК-ЦН-33 |
СК-ЦН-34 |
СК-ЦН-34М |
|
d50 |
8,5 |
6,0 |
4,5 |
3,65 |
2,31 |
1,95 |
1,3 |
|
ση |
0,308 |
0,283 |
0,352 |
0,352 |
0,364 |
0,308 |
0,340 |
Таблица 64 – Значения dm и σч для определенного вида пыли
|
Технологический процесс |
Вид пыли |
dm |
σч |
|
Заточка инструмента |
Металл, образив |
38 |
0,214 |
|
Производство алюминия |
Оксиды алюминия |
20 |
0,352 |
|
Размол в шаровой мельнице |
Цемент |
20 |
0,468 |
|
Сушка угля в барабане |
Каменный уголь |
15 |
0,334 |
|
Обработка камня |
Кварцевая пыль |
3,7 |
0,405 |
Определив по формуле (147) значение х, находят значение функции Ф(х) из табл. 65.
Таблица 65 – Значения функции Ф(х)
|
х |
-2,7 |
-2,0 |
-1,8 |
-1,6 |
-1,4 |
-1,2 |
|
Ф(х) |
-0,0035 |
0,0228 |
0,0359 |
0,0548 |
0,0808 |
0,1151 |
|
х |
-1,0 |
-0,8 |
-0,6 |
-0,4 |
-0,2 |
|
|
Ф(х) |
0,1587 |
0,2119 |
0,2743 |
0,3446 |
0,4207 |
|
|
х |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
|
Ф(х) |
0,5000 |
9,5793 |
0,6554 |
0,7257 |
0,7880 |
0,8413 |
|
х |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
2,7 |
|
Ф(х) |
0,8849 |
0,9192 |
0,9452 |
0,9641 |
0,9772 |
0,9965 |
Расчетное значение эффективности очистки заносится в табл. 59.
Если расчетное значение эффективности очистки газов окажется меньше необходимого, то нужно выбрать другой тип циклона. Для ориентировочных расчетов можно воспользоваться формулой
,
(148)
где индексы 1 и 2 соответствуют двум разным циклонам.
Сделать заключение о проведенных расчетах.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
1. Дать определение отходящим газам.
2. Какие методы не используются для очистки отходящих газов от аэрозолей?
3. Какие аппараты используются для очистки отходящих газов от пыли?
4. Какие аппараты используют для сухой очистки газов от пыли?
5. Какие конструктивные особенности имеют циклоны?
6. Какие силы действуют на частицы пыли в циклонах?
7. Что называется эффективностью очистки в аппарате?