Циклоны
.pdf
Далее, найдя точку на npoмежуточной ПI1ШJ1е (j :
ияем Э1У точку с точкой, ранее найденной на ординате
фика, и ведем далее прямую лmппo до пересечения I cr= 2.96 левой половШlЫ номограммы рис.2. По шкал
слева находим степень улавливания пыли в ЦИЮlOне,
'11= 81%.
Таблица 3 Расчетные формулы ДЛЯ определения частиц, уловленных на 50%, d1J =50' мкм.
для циклонов типа ЦН·15,11 ,ЛИС
х - диам~ ЦИIOIона в ~e1J:>ах;_пределы измеренw
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
40 |
|
|
|
! |
||
|
|
|
|
1,22 |
60 |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
1,60 |
80 |
при |
|
|
|
||
|
|
|
|
1,69 |
100 |
|
|
|
|||
у'" (0,477 -lgX)-5,75 + |
~p ЦИIОIOна |
|
|||||||||
2,00 |
150 |
|
|||||||||
|
|
|
|
в мм вод. СТ'! |
|
||||||
|
|
|
|
2,40 |
200 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
2,72 |
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 18 |
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00 |
3-10-6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
z =У'I,022 + |
|
0,524 |
2,5'10-6 |
при Jl |
|
|
|||||
|
1,124 |
2,0'10-6 |
|
|
|||||||
|
В кгс/м2 |
||||||||||
|
|
|
|
1,95 |
' 1.5'10-6 |
|
|
|
I |
||
|
|
|
|
2,88 |
1:0'10-6 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1= (z - |
3,09)'1,042 |
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
||
1 = (z - 2,13)'1,042 |
|
|
1500 |
|
|
|
|
|
|||
1= (z - |
1,36)'1,042 |
|
|
2000 |
|
|
|
|
|
||
1= (z - |
0,97)'1.042 |
|
|
2500 |
прир |
|
|
||||
I =(z - |
0,40)'1,042 |
|
|
3000 |
в кг/м |
З |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||
1=(z - 0,17)'1,042 |
|
|
4000 |
|
|
|
|
|
|||
1= (z - 0,94)'1,042 |
|
|
5000 |
|
|
|
|
|
|||
1= (z - |
1,32)'1,042 |
|
|
6000 |
|
|
|
|
|
||
d 1/=50 |
=10 |
1-(1-18)1118 |
|
|
d |
" 50 |
|
||||
|
. , |
пределы измерения: |
|
|
|
||||||
22
www.mitht.ru/e-library
%
d, мк,">I
О |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
Рис 4 Интегральная кривая распределения массы пыли на
входе во второй ЦИl(Лон по диаметру часmц.
23
www.mitht.ru/e-library
6. ГРУППА ЦИКЛОНОВ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ ИХ
СОЕДИНЕНИИ
При очистке большого количества газа необходимо устанавли
вать группу однотипных циклонов, соединенных naраллелъно (см. Приложение). При этом для всех циклонов группы устанавливается общий бункер.
В некoroрых случаях при ВЫСОКОЙ заnЪL'1енности газового по тока для очистки устанавливают последовательно два циклона. Пер
ВЫЙ по ходУ циклон устанавливают заведомо большего размера с малой эффективностью очистки, но более надежный против забива
ния nы.Iъю.. Второй же циклон должен быть рассчитан на высокую эффективность очистки, Т.е. размеры его должны бьпь оптимальны ми. Устанавливать же два циклона одинакового типа и размера не
имеет смысла. При установке двух последовательных циклонов нель
зя соединять их общим бункером.
Расчеты uиклонов, соединенных naраллельно или последова
тельно, принципиалъно не отличаются от расчета одиночного цикло
на.
Пример 2 Расчет группы циклонов (параллельное
соединение)
Требуется определить диаметр и число циклонов типа ЦП-15 в
группе при очистке от пыли 40000 м3/час газа при температуре
2000С. Плотность влажного таза, приведеиноro к нормальным усло
виям, составляет 1,25 кг/те. ПЛотность пыли 1500 кг/мз. Баромет
рическое давление равно В = 740 мм рт. ст. На входе в циклон газы
находятся под разрежением 10 мм вод. ст. Гидравлическое сопротив ление группы циклонов типа ЦН-l5 не должно npeвышать 70 мм вод.
СТ. Характеристика подлежащей улавливанию пыли представдена
следующеи таблицеи. |
|
|
30 : 50 |
Размер частиц пыли cl мкм |
5,0 |
10 |
До.'lЯ всех частиц размером |
|
|
! |
|
|
|
|
больше d от общей массы |
90 |
75 |
38 I 20 |
пыли, А, % |
|
|
I |
_3
Нача..'IЬная запыленность газа - 20 г/а'•.
24
www.mitht.ru/e-library
Определить степень улавливания ПЫЛИ выбранной группой
циклонов.
Решение
Расчет диаметра циклона и числа циклонов в rpyIПIе.
Руководствуясь данными Приложения, а именно: технически
ми характеристиками различных сборок (один циклон в сборке, два в сборке и т.д.), находим, что для данной производителъности подхо дит сборка из 6 циклонов, Т.к. производителъность по условиям зада
чи лежит в пределах допустимой производительности сборки из 6
циклонов (10600 - 67800 м>/час).
Рассчитаем коэффициент гидравлическоro сопротивления од
ного циклона rpyппы из 6-ти ЦIOOlOHOB по формуле
~:p ==K2~: +28,
где ~: = 155 - коэффициент гидравлического сопротивления цикло
на при чистом газе. К2 - поправочный коэффициент к rpyппе из 6-111
циклонов (табл. 1 Приложения).
~:p == 0,92 ·155 + 28 == 170,6
Определяем плотность газа при рабочих условиях
Р |
== |
ТоР == 125 |
|
273(740 -1) =О702 КГ/МЗ |
|||||||
|
Ро lро |
' |
(273 +200)760 |
' |
|
||||||
Оптимальные условия работы циклонов обеспечиваются пp1I |
|||||||||||
~ =50-100 м.Приннмаем |
~ == 75. изуравнения |
||||||||||
pg |
|
|
|
|
|
pg |
|
|
|||
|
|
|
|
~ == ~:рw:сл |
|
|
|||||
|
|
|
|
pg |
|
2g |
|
|
|||
находим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
wуел :PgAp:): |
|
|
|
|
||||
|
|
|
2·9,81·75 =293м/с |
||||||||
|
|
|
|
~Ijpg |
|
|
170,6 |
|
' |
|
|
Диаметр циклона группы находим по формуле |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
40000 |
|
=о 897 м , |
||
D= ------- = |
6·0,785·3600·2,93 ' |
||||||||||
|
n . 0,785·3600· Wусл |
||||||||||
где 11- число ЦIOOlOHOB В группе.
25
www.mitht.ru/e-library
Принимаем диаметр ЦИI<JJона равным 900 мм. Уточняем Wусл
и !!р дляIIpниятогозначениядиаыетрациклона.
pg
w = |
v |
= |
55002 |
=2,91 М!С |
|||
уел n.O,785.D 2 .3600 |
|
6·0,785·0,9 |
·3600 |
||||
!!р |
_ |
?:рw/ |
= |
170,6-2,912 |
=73,6м. |
||
|
ел |
|
|
|
|||
pg |
|
2g |
|
|
2-9,81 |
|
|
|
|
|
|
|
Ар |
|
|
Найденные значения Wусл |
и - не выходят за оrnимальные |
||||||
|
|
|
|
|
pg |
|
|
пределы.
Проверим значение Арсборкн , так как по условlПO задачи
АРсборки не доджно превыатьь 70 мм вод. ст.
Ар = 73.6-pg = 73.6-0.702'9.81 = 506.9 НlM2 или Ар =5].7 ?!м вод. ст..
что меньше 70 мм вод. ст.
2) Степень улавливания пыли циклоном группы из n циклонов типа I.Щ-15, диаметр которого составляет 900 мм.
Оценку степени улавливания l1ыли циклоном проводим на базе
экспериментальных данных. Характеристика подлежащей улавлива нmo пыли представленыI в таБJПЩе условий задачи и интерпретиро
вана в координатах «A-d».
для определения (j - показателя дисперсности пыли по линии рис. 3, определяем dso и ~4.1. Эго, соответствеино, 21 мкм и 7,1 мкм. Тогда
(j == dso / d84.\=2117,1 = 2,96.
Далее по формулам табл. 3 рассчитаем размер частиц, 50% ко торых MOryт быть уловлены в выбранном циклоне при заданных ус
ловиях задачи. Вязкость газа принимаем, равной ВЯЗКОСТИ воздуха
при
t"" 200 ОС; ~ = 0,025 сПз:
Ар = 51,7 мм вод. СТ,
У = (0,477-1g0,9)-5, 75 + 1,0872 = 4,093 Il = 2,5-10-6 кгс/м2
Z== 4,093-1,022 + 0,524 = 4,707
Р=1500 кг/м3
1= (4,707 - 2,12)-1,042 = 2,685
26
www.mitht.ru/e-library
t-2,685.-1,8
dТ/=SО =10 11,8 =8,41 мкм
Orложив d,y.so = 8,41 MI\М на оси абсцисс номограммы (рис.2).
проводиrvl веРГИJ(аль до пересечения с наклонной линией dso=21 мкм.
Через полученную точку проводим горизонталь до пересечения с ор ДЮlатоЙ. Далее, найдя точку на промежуточной mкaле cr =2.96, со едивяем эту точку с точкой, ранее наЙденной на ординате правого
графИJ(а, и ведем далее прямую линmo до пересечения с веprиxaлъю левой половины номограммы рис. 2. По шкале справа или
слева находим степень улавливания пыли в ЦИЮIOне, в процекrax, '1
=79%.
Пример 3
(Пример расчета группы циклонов
(последовательное соединение из 2-х
циклонов»
Требуется определить диаметр двух, последовательно соеди
ненныIx циклонов типа ЦН-15 при ОЧИСТI<е от пыJш 5500 м3/час при
темпера1)'Ре t = 2000С. Плотность газа при нормальных условиях cocтaB~ po=I,25 п/мЗ• ПЛотность пыли Рт = 1500 п/м3 . Баромer
ричеСRое давление равно В=740 мм. вод. СТ. На входе в l-ый ЦИI<Лов газы находятся под разряжением в 10 мм рг. СТ. Гн.цравличеСI<ое со
противление группы не должно преВЫIШlть 95 мм вод. СТ. Дисперси
онная хаpaI<ТериCТИI<a пыли npиведена в условиях предыдущей зада
чи. Начальная запыленность газа 400 г/юf3. Определить степень
улавливания пыли груrшой циклонов.
Решение
в тaRИX схемах первый по ходу газа циклон устанавливают за
ведомо большего размера с малой эффекгивностью ОЧИCТI<И, но более
надежный против забивания пылью. Поэтому для первого по ходу IJ;ИI\Лона принимаем в первом приближении
др =50 М.
pg
1) РуI<OвоДствуясь данными табл. 1 Приложения к сБОРI<е оди
ночного ЦИl\JIона. рассчитаем коэффициент гидравлического сопро
тивления циклона для заnъmенного потока по формуле
~ц =K2~': '
27
www.mitht.ru/e-library
где ~: = 150 - коэффициент гидравлического СОПРОТИВJtения
ЦИЮIона при чистом газе.
~Ij =0,86'150 = 129.
(К2 принят равным для запыленности в 150 г/ю.С, так как для
больших, чем 150 значений запыленностн, данные по К2 oтcyтcrвy
ЮТ).
из уравнения
находим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
W |
=~2gAp = |
2·9,81·50 ==2 75м/с |
||||
|
уел |
;: |
|
129 |
' |
|
|
|
|
~цpg |
|
||||
ДИаметр ЦИЮIона определяем по уравнению: |
|
||||||
D== |
|
|
= |
|
5500 |
== о 84 м |
|
0,785·3600 -Wуел |
0,785·3600·2,75 |
' |
|||||
Принимаем диаметр ЦИIOIона, равным 1000 мм.
Уточняем Wусл и др для принятого значениядиаметра ци
pg
кдона.
W |
== |
v |
= |
5500 |
== 1 |
95 М/С |
уел |
0,785. D 2 - 3600 |
0,785· е -3600 |
' |
|
||
|
др == ~цW:сл =170,6 -1,952 == 24,9 м< 50. |
|||||
|
pg |
2g |
2-9,81 |
|
|
|
Найденноезначение др выходитзаоптимальныепреде.iIЫ.
pg
Оценим величину ~p первоro по ходу газа ЦИЮIона:
ДРl = 24,9pg = 24,9'0,702'9,81 =171,4 Па = 17,4 мм вод. ст.
Оценим степень улаВ.iIИВания пыли ЦИIOIоном, полагая. что режим движения частlЩ - ламинарный.
Зная геометрические размеры выбранноro ЦИIOIона (см. При ложение), определим число оборотов, совершаемое газовым потоком
28
www.mitht.ru/e-library
в циклоне, как отношенне меж.цу высотой цилиндрической части ци
клона Ь2 И высотой входного патрубка (входноro) Ь) (рнс. 1)
n = h2 = 2260 = 3 37
h)670 '
Далее найдем скорость газа во входном патрубке:
W = ~= |
5500 |
= 8,45 |
м/е. |
|
Б! .h\ 3600·0,27·0,67 |
|
|
|
|
Тогда предельный диаметр часпщы будет (формула 6) |
|
|||
d=3 J..lR2 -R\ =3 |
0,025.10-З .(0,5-0'3)=183МКМ |
|
||
WРmЛn |
1500·8,45·3,14·3,37 |
' |
, |
|
Т.е. часпщы, диаметр которых выше 18,3 мкм, будут полностью
уловлены циклоном
lld=18.3 = 100%
Проверим справедливость предположения о ламинарном ха
рактере движения частIщыI
Re = d"'w 2 РmР = (18,З·10-6 [8,452 ·1500· 0,702 = 0,000122
18R,l/ |
18· (0,025 ·10-3 J.R |
R |
При R) = 0,3 Re = 0,0004076 < 0,2.
Доля всех частиц, размер которых превьппает 18,3 мкм, со ставляет 54%. То есть, 54% общей массы пыли выпадает безусловно.
Рассчитаем теперь долю ПЫЛИ, выпавшей в осадок, с размера
ми частIщыI менее предельноro. для этого разобьем остаток из 46%
на следующие фракции: 54%-60; 60-65; 65-70; 70-75; 75-80; 80-85;
85-90; 90-95; 95-97; 97-99. Соответствующие этим фракциям средние
диаметры частиц будут следующие (согласно рис. 3): 17,2 мкм; 14,9;
12,9; 11,0; 9,15; 7,49; 5,84; 4,20; 3,01; 1,95. При этом соответствую
щие значения эффективностн улавливания пылн фраIЩИЙ будут:
0,883; 0,633; 0,497; 0,361; 0,25; 0,168; 0,102; 0,0527; 0,0271; 0,0114.
А доли фракций в общей массе пыли, уловлеlПlые в циклоне: 5,3;
3,32; 2,49; 1,805; 1,25; 0,84; 0,510; 0,264; 0,0542; 0,0228; что дает в
сумме по всем фракциям: 15,86%. Таким образом, эффективность
улавливания пыли ЦИI<.iJOНОМ составнт:
15,86 + 54 = 69,8%.
2) Расчет BTOPOro, по ходу движения газа, циклона начинаем с расчета коэффициента гидравличесхого сопротивления ЦИI<..10на для
запыленноro потока по формуле
29
www.mitht.ru/e-library
~ч = K2~:
для определения величивы К2 необходимо знать значение на
чальной запыленности газа. Начальная запылеmюсть газа составляет
400·(1-0,698)=120,8 г/нм3. Тогда К2 == 0,87 ;ц =0.87'150 = 130,5.
Определяем разряжение на входе в циклон
1О + 17,4 =27,4 мм вод. СТ. = 2 ММ рТ. СТ.
ОпредеJlяем плотнocrь газа при рабочих условиях
= ТоР =125 |
273(740 - 2) |
=О708 кг/м3 |
|
Р РО Тро |
' |
(273+195).760 |
' |
(здесь давление принимается равным разности между баро
метричес'КИМ давлением И разряжением на входе в циклон, Т.е., 740 - 2 =738, а температура, равной 1950С вместо 2000С за счет потерь
теrша в первом по ходу газа цихлоне).
ОпrималЬнъrс условия работы циклона обеспечиваются при
~ =75м.
jYg
из уравнения
находим Wусл:
|
W |
=рgщ, = |
2-9,81·75 |
=336м1с |
||
|
уел |
;: |
130,5 |
' |
|
|
|
|
~чjYg |
|
|||
Оnpeдемем диаметр цш<л:она |
|
|
|
|||
|
|
v |
,-------- |
=076м |
||
|
|
|||||
D= |
|
|
5500 |
|||
------- = |
|
|||||
|
0,785·3600 -Wусл |
0,785 -3600·3,36 |
' |
|||
|
||||||
Прин:имаем диаметр циклона, равным 700 мм. (здесь даВЛСЮfе
принимается равным разнocrи между барометрическим давлением и
разряжением на входе в циклон, Т.е., 740 - 2 = 738, а темпераrypa,
равной 195°С вместо 2ОО0С за счет потерЬ тепла в первом по ходу
газа циклоне).
30
www.mitht.ru/e-library
ОптимЗ,Jlьные условия работы циклона обеспечиваются при
др= 75 м. pg
Из уравнеlПiЯ
находим Wусл:
|
|
~~2g~ ~ |
|
|
|
||
|
W |
2·9,81·75 =336м/с |
|||||
|
уел |
j: |
|
130,5 |
' |
|
|
|
|
~tjpg |
|
|
|||
Определяем диаметр циклона |
|
|
|
||||
|
|
v |
г-------- |
=076м |
|||
|
|
||||||
п= |
|
|
5500 |
||||
------- = |
|
||||||
|
0,785· 3600· wуел |
0,785· 3600· 3,36 |
' |
||||
Принимаем диаметр циклона. paSНЬL\i 700 мм.
УточняемWусл и с!р дляпринятого значениядиаметраци
pg
клона.
w = |
v |
|
5500 |
=397 М/С |
||
уел О,785. D 2 .3600 |
0,785·0,49·3600 |
' |
||||
Л" |
j: W 2 |
= |
130,5·3,97 |
2 |
=104,9 |
м. |
_L->J:F_ = r.:,ц уел |
|
|||||
pg |
2g |
|
2·9,81 |
|
|
|
Найденное значение |
с!р несколько выxдIп за оптимальные |
|||||
|
|
pg |
|
|
|
|
предеды (50 - 100 М), с ущербом для ~p - возрастание. Оценим вели
чину ~p во втором по ходу движения газа циклона
~P2 = 104,9'0,708'9,81 = 728,6 Па = 74,3 мм вод. СТ.
TaIGIМ образом. ~p установки (l-ro и 2-го циклонов) будет
равна
~P = ~Pl + ~P2 = 17,4 + 74,3 = 91,7 мм вод. СТ.,
что не преВЪПIlает 95 мм вод. ст., обусловленного исходными
даННЬLм.и.
ПРИНИ1\faем окончательно диаметр второго циклона. равным
700 мм.
31
www.mitht.ru/e-library