Задание по расчету аппаратов сухой очистки
ЗАДАНИЕ
На выполнение курсовой работы
Студент Е.Г.Бабич
1.Тема «Анализ процессов и расчёт аппаратов защиты окружающей среды». Вариант 2
2. Срок сдачи студентом законченной курсовой работ 24 декабря 2020 г.
3. Исходные данные к курсовой работе:
4. Содержание курсовой работы (перечень подлежащих разработке вопросов, разделов):
Введение
Задание на курсовую работу
1.1 Расчет аппаратов газоочистки
1.1 Задание по расчету аппаратов сухой очистки
1.2 Задание по расчету аппаратов мокрой очистки газов
1.2.1 Расчет скруббера и форсунки
1.2.2 Расчет центробежно-струйной форсунки
2 Расчет аппаратов очистки сточных вод
2.1 Задание по расчету аппаратов для механической очистки сточных вод
Заключение
Список используемых источников
5. Ориентировочный перечень графического и иллюстративного материала (с точным указанием чертежей и форматов их представления) Чертеж А3 – Циклон-ЦН-24
6. Рекомендуемые учебно-методические материалы Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Процессы и аппараты защиты окружающей среды».
Дата выдачи задания»01» сентября 2020 г.
Руководитель курсовой работы _____________ Ю.Н. Шевченко
(подпись) (И.О. Фамилия)
|
|
|
Задание принял к исполнению ______________ Е.Г. Бабич
(подпись) (И.О. Фамилия)
Содержание
Введение. 5
Задание на курсовую работу. 7
1 Расчет аппаратов газоочистки. 8
1.1 Задание по расчету аппаратов сухой очистки. 8
1.2 Задание по расчету аппаратов мокрой очистки газов. 23
1.2.1 Расчет скруббера и форсунки. 23
1.2.2 Расчет центробежно-струйной форсунки. 25
2 Расчет аппаратов очистки сточных вод. 28
2.1 Задание по расчету аппаратов для механической очистки сточных вод. 28
Заключение. 31
Список используемых источников. 33
Приложение А Циклон Ц-24 Схема. 35
Введение
Курсовая работа выполняется по теме: «Анализ процессов и расчёт аппаратов защиты окружающей среды».
Цель работы: формирование практических знаний по дисциплине «Процессы и аппараты защиты окружающей среды». Этой цели служит выполнение данной курсовой работы, реализация всех этапов, которой соответствует методикам проведения конструктивных расчетов аппаратов защиты окружающей среды.
Объект исследования теоретической части: аппараты защиты окружающей среды.
|
|
|
Например,
1. Мокрая очистка газов.
2. Абсорбционная очистка.
3. Адсорбционная очистка.
Цель работы: овладеть практическими навыками анализа и подбора аппаратов защиты окружающей среды. Укрепить знания самостоятельного решения инженерно-технических задач по проектированию процессов и аппаратов химических производств.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи (ориентировочно):
1. Определить основные конструкции аппаратов, обозначив их ключевые достоинства и недостатки.
2. Выявить преимущества и недостатки конструктивных решений. Определить технические особенности эксплуатации аппаратов.
3. Произвести конструкционные расчеты аппаратов по индивидуальному варианту.
4. Начертить конструкционные схемы аппаратов (общие виды) в программе Компас 3D.
В рамках выполнения курсовой работы студенты научатся анализировать конструкции аппаратов, выявляя достоинства и недостатки конструктивных решений, определять эксплуатационные характеристики, получат практические навыки расчёта аппарата и представления чертежа общего вида в программе в программе «КОМПАС-3D».
Вариант работы назначается преподавателем и утверждается на кафедре.
|
|
|
Если его научно-исследовательская работа связана с очисткой газов или сточных вод, то в качестве расчетного типа аппарата по согласованию с преподавателем выбирается конкретный, необходимый ему аппарат. Если работа студента не связана с системами очистки, то студенту назначается классический вариант расчетной части.
Структура работы включает в себя следующие элементы:
- титульный лист;
- задание на выполнение курсовой работы;
- содержание;
- введение;
- основную часть / пояснительную записку (разделы, главы);
- заключение;
- список использованных источников (не менее 15);
- приложения.
- чертеж А3, А4.
Задание на курсовую работу
Необходимо выполнить конструктивный расчет следующих аппаратов защиты окружающей среды.
Таблица 1 – Распределение вариантов
| № варианта | аппараты сухой механической очистки запыленных выбросов | аппараты мокрой очистки выбросов | аппараты механической, физико-химической, биологической очистки сточных вод |
| 2 | циклон | фильтр пористый (материал Ст50ХГ) | скруббер |
Расчет аппаратов газоочистки
Задание по расчету аппаратов сухой очистки
Задание 1- Циклон.
|
|
|
Рассчитать газоочистной аппарат (циклон) для разделения взвешенных частиц от газового потока.
В таблице 2 приведены исходные данные:
1. объем очищаемого газа Qм3/с;
2. плотность газа при рабочих условиях p (кг/м3);
3. динамическая вязкость газа при рабочей температуре, μ, Па с;
4. дисперсный состав пыли d50 мкм;
5. 
, мкм – медианный размер частиц пыли,
6. 
– стандартное отклонение размеров частиц пыли,
7. 
– входная концентрация пыли,
8. 
– плотность частиц пыли,
9. 
– требуемая эффективность очистки газа.
Исходные данные необходимо взять из таблицы 3 по заданному варианту. Начертить схему циклона по результатам расчета.
Таблица 2 – Исходные данные к заданию 1
| N | Наименование оборудования | 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
| 2 | Клинкерно-обжиговая печь | 26 | 1,29 | 17,3 | 20 | 0,602 | 10 | 2000 | 0,80 |
Расчет начинают с циклона, для которого диаметр частиц пыли 
должен быть ориентировочно в 2 раза больше, чем 
.
dм > 2dт50 ,
где 
– медианный размер частиц, то есть такой размер, при котором количество частиц крупнее 
равно количеству частиц мельче .
Выбираем циклон ЦН-24.
Таблица 3 – Параметры циклона ЦН-24
| Параметры | Тип циклона |
| ЦН-24 | |
| ωоп, м/с | 4,5 |
 , мкм
| 8,50 |
| 0,308 |
Диаметр циклона вычисляется по формуле:
, (1)
где 
– количество очищаемого газа, м3/с;
– количество циклонов.
Полученное значение диаметра 
округляем до ближайшего типового значения внутреннего диаметра циклона 
.
2,7 м.
Принимаем диаметр циклона 2,8 м по таблице 2 [10]. Увеличиваем количество циклонов до N=2, т.к диаметр циклона больше 2 м.
Находим действительная скорость движения газа в циклоне:
, м/с, (2)
м/с
Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на
.
.
.
условию удовлетворяет.
Параметр 
Определим следующим образом.
– диаметр частиц, осаждаемых с эффективностью при рабочих условиях.
Величина определяется по формуле:
. (3)
Значение соответствует следующим типовым параметрам работы циклона:
С учетом этих значений формула (3) принимает вид:
(4)
4,26
Полученное значение должно быть меньше 
(заданного).
Условие выполняется.
Расчет параметра 
Определим по формуле:
, (5)
где 
– стандартное отклонение функции распределения
парциальных коэффициентов очистки (табл. 1) [10];
– стандартное отклонение размеров частиц пыли (параметр из табл. 7) [10].
По величине параметра X Определим значение нормальной функции распределения Ф(Х) – полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях:
. (6)
Согласно условию:
Определятся эффективность очистки газа в циклоне (η):
. (7)
Полученное значение сопоставим с требуемым.
Условию удовлетворяет.
Определение коэффициента гидравлического сопротивления циклона:
, (8)
где 
–поправочный коэффициент на диаметр циклона = 1 (табл. 3) [10];
– поправочный коэффициент на запыленность газа = 1 (табл. 4) [10];
– коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 
мм = 75.
Вычисление гидравлического сопротивления ( 
, Па) циклона производят по формуле
, (9)
где 
– плотность газа, кг/м3;
– скорость газа в циклоне, м/с.
Расчет мощности привода подачи газа. Величина гидравлического сопротивления и объемный расход ( м3/с) очищаемого газа Определим мощность ( , Вт) привода устройства для подачи газа к циклону:
, (10)
где 
– коэффициент запаса мощности ( 
);
– КПД передачи мощности от электродвигателя к вентилятору ( 
);
– КПД вентилятора ( 
).
Вт
Определение концентрации пыли на выходе из циклона, г/м3:
. (11)
Таблица 4 – Основные технологические и конструктивные параметры
| Наименование | Обозначение | Соотношение в долях диаметра (для ряда конструктивных параметров) | Значение |
| Расход, м3/ч | 
| - | 26 |
| Концентрация на входе, г/м3 | 
| - | 10 |
| Концентрация на выходе, г/м3 | 
| - | 2 |
| Диаметр частиц, осаждаемых при рабочих условиях с эффективностью, равной 50 процентам, мкм | 
| - | 2,46 |
| Эффективность очистки, процент | 
| - | 91,5 |
| Гидравлическое сопротивление аппарата, Па | 
| - | 861,48 |
| Мощность привода, Вт | N | - | 1852 |
Продолжение таблицы 4
| Наименование | Обозначение | Соотношение в долях диаметра (для ряда конструктивных параметров) | Значение |
| Диаметр аппарата, м | 
| - | 2,8 |
| Внутренний диаметр выхлопной трубы, м | d | 0,334 
| 0,9 |
| Внутренний диаметр пылевыпускного отверстия, м | d1 | 0,334
| 0,9 |
| Ширина входного патрубка в циклоне (внутренний размер), м | b | 0,264
| 0,7 |
| Длина входного патрубка, м | l | 0,6
| 1,68 |
| Высота установки фланца, м | hфл | 0,1
| 0,28 |
| Высота входного патрубка (внутренний размер), м | a | 0,535
| 1,5 |
| Высота цилиндрической части циклона, м | Hц | 0,55
| 1,54 |
| Высота конуса циклона, м | Hк | 3
| 8,4 |
| Высота внешней части выхлопной трубы, м | hв | 0,3
| 0,84 |
| Высота заглублений выхлопной трубы, м | hт | 0,535
| 1,5 |
Задание 2 – Металлический фильтр.
Рассчитать параметры пористого металлического фильтра для очистки воздуха от пыли глинозема, при нормальном атмосферном давлении (Ратм=100 кПа) и температуры воздуха 20 0С. Начальное сопротивление фильтра Pнач=10 кПа. Плотность частиц загрязнителя ρч=3,9∙103 кг/м3. Пористость осадка По =0,5. Вязкость воздуха при 20 °С: μ=18∙10-6 Па∙с.
Другие исходные данные по вариантам представлены в таблице 3: расход воздуха Q; концентрация пыли в воздухе cвх; требуемая тонкость очистки dто абс; наибольшее допустимое (конечное) сопротивление фильтра ΔРкон; время непрерывной работы фильтра τ.
Таблица 5 – Исходные данные к заданию 2
| № вар | Q, м3/ч | Свх, мг/м3 | dто абс, мкм | ΔРкон кПа | τ, ч | Пористый материал | Форма частиц | П | h, мм |
| 2 | 160 | 10 | 4 | 25 | 45 | Ст50ХГ | сфера | 0,25 | 0,7 |
Определим максимальный размер пор:
| 1 | dпмах= 3dтоабс, | (12) |
где dтоабс – абсолютная тонкость очистки, мкм.
Определим средний размер пор:
| 2 | dnср = 1,25dnmax П 0,3, | (13) |
где П – пористость фильтрэлемента.
Определим размер частиц порошка для изготовления фильтрэлемента, мкм:
 ,
| (14) |
где dncp–средний размер пор фильтрэлемента.
Назначают толщину фильтрэлемента h по технологическим и прочностным соображениям в пределах 0,25–5 мм (обычно – 1 мм).
Находят скорость потока в порах:
 ,
| (15) |
где: ∆Pнач – начальное сопротивление фильтра, Па;
µ - вязкость фильтруемого вещества, Па*с.
м/с
Определим площадь фильтрации, м2:
| (16) |
где: Q – объемный расход, м3/с;
П – пористость фильтрэлемента,
wп – скорость потока в порах, м/с.
м2
Определим расчетное конечное сопротивление фильтра, Па:
Определим скорость фильтрования по формуле 17:
| (17) | |
|
| ||
м/с
Рассчитаем коэффициент B по формуле 32:
B= 
| (18) |
где П0 – пористость осадка.
B= 
с/м
Определим объёмную долю частиц пыли в воздухе по формуле 33:
| (19) |
где 
– объёмная доля частиц пыли в воздухе;
– входная концентрация частиц пыли, кг/м3;
- плотность частиц пыли, кг/м3.
Рассчитаем объёмную долю частиц.
Коэффициент Y определяется по формуле 34:
| (20) |
где А – опытный коэффициент, с-1;
Коэффициент X определяется по формуле 35:
| X=A·B·h | (21) |
где h – толщина фильтрующего элемента, м.
Рассчитаем приведённые выше коэффициенты.
Расчётное конечное сопротивление фильтра Определим по формуле (22):
 ]
| (22) |
где 
– начальное сопротивление фильтра, Па.
] = 10280 Па
Ввиду того, что расчётное конечное сопротивление отличается от заданного расчётного сопротивления, рассчитываем максимальное допустимое время работы фильтра по формуле 37:
| (24) |
352220 с
Рассчитаем коэффициент Z по формуле 38:
Z=A  qвх τм
| (25) |
Объёмную долю частиц пыли на выходе из аппарата Определим по формуле 39:
| (26) |
0,000000000027
Эффективность очистки Определим по формуле 40:
| (27) |
= 94,6%
Основные параметры сведём в таблицу 6. Размеры стандартизированы.
Таблица 6 – Основные технологические и конструктивные параметры
| Наименование | Обозначение | Значение |
| Диаметр частиц порошка, мкм | dпср | 158 |
| Площадь поверхности фильтрования, м2 | F | 0,24 |
| Скорость фильтрования, м/с | wф | 0,08 |
| Максимальное время работы фильтра, ч | τм | 97,8 |
| Эффективность очистки, процент | 
| 94,6 |
| Диаметр аппарата, м | D | 0,55 |
| Длина аппарата, м | l | 0,55 |
Задание 3 - Электрофильтр
Рассчитать электрофильтр заданной марки, представленной в таблице 4. Для расчета электрофильтра необходимы следующие исходные данные.
Исходные данные:
- объемный расход газа Q и другие параметры очищаемых газов;
- концентрация и некоторые другие свойства пыли;
- требуемая степень очистки газа.
Таблица 7 – Исходные данные к заданию 3
| № вар | Тип электрофильтра | Н, R, мм | U, кВ | Q, м3/с | Wг м/с | μ∙10-6, Па ∙с | d, мкм | 
| η |
| 2 | ШМК-4,5(Тр) | 110 | 25 | 5 | 1,0 | 21,5 | 2 | 5 | 0,95 |
Примечание: А – модифицированный; В – вертикальный; Г – горизонтальный; У – унифицированный; Ш – шестигранные электроды; М – мокрый; П – пластинчатый; К – кислотный; Тр – трубчатый; Т –температурный; Э –электрофильтр.
1 Выбирают конструктивный тип электрофильтра с учетом исходных условий по варианту курсовой работы – ШМК-4,5(Тр).
2 Рассчитывают требуемую площадь активного сечения электрофильтра, м2:
(28)
где часто Q – объемный формы расход канал очищаемых служит газов, данные м3/с;
wг– скорость уходит газа, каплях м/с.
м2
3 Определим зола напряженность вводом электрического газов поля, друга В/м:
(29)
где такими U – рабочее данные напряжение какой электрофильтра, также В;
H – расстояние пыли между жиры электродами, формы м.
Для трубчатых электрофильтров H = R, где R – радиус трубы.
4 Определим работы скорость систем осаждения (дрейфа) частиц, сухой м/с:
,частиц (30)
где ε0 = 8,85∙10-12 Ф/м;
ε – относительная время диэлектрическая шульц проницаемость газа вещества трубы частиц;
µ – динамическая частиц вязкость работы газа, формы Па∙с.
5 Рассчитывают мокрый требуемую высота активную работы длину работы электрофильтра, размер м:
–трубчатый ходом электрофильтр:
,прочих (31)
8,3 м
где η – требуемая осевой эффективность каплях очистки.
R –радиус трубы, м.
6 Ожидаемая службы эффективность па∙с очистки:
– трубчатый электрофильтр:
, (32)
где w0– скорость шлама осаждения работы частиц, через м/с;
wг– скорость размер газа, альбом м/с;
L – требуемая должен активная потока длина потока электрофильтра, ухие м;
R –радиус трубы, м.
Основные параметры сведём в таблицу 8.
Таблица 8 – Основные технологические и конструктивные параметры
| Наименование | Обозначение | Значение |
| Площадь активного сечения электрофильтра, м2 | S | 5 |
| Напряженность электрического поля, В/м: | E | 0.2273 |
| Cкорость осаждения (дрейфа) частиц, м/с | 
| 
|
| Требуемая активная длина электрофильтра, м | L | 8.3 |
| Ожидаемая эффективность очистки, % |
| 75 |
Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 692; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!