Расчет скорости витания и дисперсности частиц

Для эффективного улавливания пылевых выбросов необходимо создать та­кую скорость во всасывающем отверстии местного отсоса, при которой пыле­вая частица не будет оседать и будет двигаться вместе с газовым потоком. Скорость вертикального потока воздуха, при которой частица удерживается во взвешенном состоянии, называется скоростью витания.

Исходные данные приведены в таблице

Таблица

Вариант   Параметры	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
d, мкм	20	40	60	80	100	120	160	180	220	260
g , гс/см3	2	6	2,9	5	0,9	10	4	2	0,8	1,5
t, 0C	60	20	40	10	0	-10	40	-10	30	50
mв20, кгс*с/м3	1,81*10-6

 

Расчет скорости витания может быть произведен двумя способами:

· по расчетным формулам;

· по графику (рис. ).

Для частиц диаметром до 300 мкм скорость витания расчитывается по формуле

v_s = d²g / 18m_в

где d – диаметр частицы, м; g - удельный вес частицы, кгс/м³; m_в – динамическая вязкость воздуха в данных условиях, кгс*с/м³.

При определении v_s по графику учитывается диаметр, удельный вес частицы, а также значение вязкости воздуха при заданной температуре. Для учета истинного значения вязкости воздуха полученное значение v_s умножается на поправочный коэффициент К, который определяется с помощью следующих данных

 

Температура воздуха, t, 0C	-30	-20	-10	0	10	20	30	40	50	60	70
Динамическая вязкость воздуха mвt, *10-6 кгс*с/м3 при давлении 760 мм рт. ст.	1,56	1,61	1,66	1,71	1,76	1,81	1,86	1,91	1,95	2,0	2,04

К = m_в20 / m_вt

Расчет дисперсности частиц

Для выбора способа очистки воздуха и типа аппарата необходимо знать группу дисперсности пыли. Дисперсный состав пыли может быть выражен следующими способами:

· в виде графика распределения массы пыли по размерам частиц;

· в виде таблицы «полных проходов» или «частных остатков» частиц разных размеров в процентах от общей массы пыли (например, от 0 до 5, до 10, до 20 мкм и т.д. или от 0 до 5, от 5 до 10, от 10 до 20 и т.д.);

· в виде таблицы скоростей витания.

Группу дисперсности пыли определяют при помощи номограммы, представленной на рис. на основании данных о фракционном составе пыли. Номограмма разбита на пять зон, которые соответствуют классификационным группам пыли. Для определения группы заданной пыли на номограмму наносят точки, соответствующие содержанию отдельных фракций пыли. Соединяя эти точки, получают прямую или ломаную линию, расположение которой в той или иной зоне номограммы обозначает принадлежность пыли к классификационной группе, соответствующей этой зоне. Если линия дисперсности, нанесенная на номограмму, не укладывается в пределах одной зоны, пересекая границу смежных зон, пыль следует относить к классификационной группе верхней зоны.

Исходные данные приведены в таблице

Таблица

Размер частиц,                  мкм % по массе для варианта	<5	5-10	10-20	20-40	40-80	>80
0	4	6	10	24	28	28
1	5	9	18	28	30	10
2	7	8	12	26	22	15
3	6	9	24	28	27	6
4	8	12	18	29	21	12
5	5	9	18	28	30	10
6	8	12	18	29	21	12
7	7	8	12	26	22	15
8	4	6	10	24	28	28
9	6	9	24	28	27	6

 

Задача 2

Расчет фильтровальных аппаратов

 

Расчет фильтров сводится к определению площади фильтро­вальных элементов, гидравлического сопротивления фильтроваль­ного элемента и фильтра, продолжи­тельности работы фильтра до регенерации фильтровальных элементов и мощности привода вен­тилятора.

Исходными данными для расчета являются:

· объем газа О, по­ступающего на очистку, м^з/ч;

· допустимая удельная газовая нагрузка (скорость фильтрации), определяемая из условия дости­жения максимальной эффективности очистки газа и величины до­пустимого гидравлического сопротивления на фильтро­вальном эле­менте,

       м³/ (м ² _* мин);

· входная концентрация пыли, мг/м³;

· дисперс­ность пыли, характеризуемая значением d₅₀, мкм, и среднеквад­ратичным отклонением s;

· требуемая эффективность очистки газо­вого потока от пыли.

 

Исходные данные для расчета приведены в таблице

 

Вариант   Параметры	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Q, *103 м3/ч	5	2	3	4	7	5	6	2	4	6
qп, м3/м2мин	2	5	4	6	3	4	2	3	6	5
свх, г/м3	34	60	55	23	46	44	27	35	42	36
d50, мкм	42	54	43	36	42	22	31	15	27	12
t, 0C	30	50	60	70	20	50	30	60	40	50
m, Па с *10-6	21	21	21	21	22	21	22	22	22	21
kn, *109 м-1	2	1,3	1,7	1,8	1,2	1,9	1,4	1,2	1,3	2,1
kc, *109 м/кг	20	40	30	60	25	55	40	65	70	55
t, с	50	60	80	120	100	70	40	30	90	20
xк,	2,5	1,6	1,8	1,4	1,9	2,2	1,6	1,9	2,2	2,4
Vвх, м/с	18	20	17	13	11	19	16	10	15	18
rг, кг/м3	2,0	1,4	1,6	1,9	2,1	1,8	1,7	1,5	2,2	2,0

 

Поверхность F (м²) фильтрующего элемента определяется по формуле:

F=Q/(60q).

 Рекомендуемые значения удельной газовой нагрузки q зависят от свойств улавливаемой пыли, структуры фильтроваль­ного материала, тре­буемой эффективности очистки и др. С достаточной для практи­ческих расчетов точностью удельную газовую нагрузку для рукав­ных фильтров оп­ределяют из выражения :

q=q_nc₁c₂c₃c₄c₅ ,

где q_n—нормативная газовая нагрузка, зависящая от вида пыли.

Коэффициент c₁, учитывающий особенности регенерации фильт­ровальных элементов, для регенерации фильтроэлементов из тка­ни импульс­ной продувкой сжатым газом равен 1; для рукавов из нетканых материалов 1,05—1,1.

Коэффициент c₂, учитывающий влияние входной концентра­ции пыли на удель­ную газовую нагрузку, определяют по следую­щим данным:

с вх, г/м3	2	5	10	20	40	60	80	100
c2	1,15	1,04	1,00	0,96	0,90	0,87	0,85	0,83

Коэффициент с₃, учитывающий влияние дисперсного состава пыли, определяют по данным, приведенным ниже:

d50, мкм	< 3	3-10	10-50	50-100	> 100
с3	0,7-0,9	0,9	1,0	1,1	1,2-1,4

Коэффициент с₄, учитывающий влияние температуры очищаемого газа, находят по данным, приведенным ниже:

t, °С	20	40	60	80	100	120	140	160
с4	1	0,9	0,84	0,78	0,73	0,72	0,72	0,7

Коэффициент с₅, учитывающий требования по эффективности очистки газа от пыли, при концентрации пыли в очищенном газе 30 мг/м³ равен 1, при концентра­циях пыли, не превышающих 10 мг/м³, равен 0,95.

Гидравлическое сопротивление фильтров Dр складывается из сопротивления фильтровальной перегородки Dр₁ и сопротивления корпуса фильтра Dр₂ . Гидравли­ческое сопротивление фильтроваль­ной перегородки зависит от структурного строе­ния перегородки, ее толщины, режима фильтрования, от массы и свойств осевшей на перегородке пыли и характеризуется двумя составляющими: по­стоянной Dр^! и переменной Dр^!! . Таким образом,

Dр = Dр₁^! + Dр₁^!! + Dр₂

Постоянную составляющую гидравлического сопротивле­ния фильтро­вальной перегородки определяют по фор­муле

Dр₁^! = 10 k_n m (q/60)^п

где m—вязкость воздуха, Па-с; n—показатель степени, зави­сящий от режима фильтрования, для ламинарного режима n=1; k_n—коэффициент, характеризующий сопротивление фильтроваль­ной перегородки после регенерации, м^-1.

Переменная составляющая гидравлического сопротивления фильтровальной пе­регородки определяется толщиной и структурой пылевого слоя, образующегося на перегородке, а также измене­нием порового пространства перегородки за счет заби­вания пор частицами пыли. Этот процесс зависит от времени фильтрования и описывается за­висимостью

Dр₁^!! = 10 k_c m с _вхt (q/60)²

где k_c—параметр сопротивления слоя пыли, зависящий от меди­анного размера час­тиц, коэффициента сопротивления x_n слоя пы­ли и насыпной плотности r_н слоя, t- продолжительность фильтровального цикла, с.

Гидравлическое сопротивление Dр₂ корпуса фильтра определя­ется суммой по­терь давления, возникающих при движении потока воздуха в газоходах, местных сопротивлениях, дроссельных за­слонках и т. п. Для расчета гидравлического сопро­тивления ис­пользуют зависимость

Dр₂ = x_к V_вх² r_г /2

где x_к – коэффициент гидравлического сопротивления, V_вх – скорость движения газового потока, м/с.

Мощность электродвигателя вентилятора, необходимого для транспортирования газов через пылеулавливающий аппарат, оп­ределяют по формуле

N = k_зап Dр Q / h₁h₂

при этом ко­эффициент запаса мощно­сти k_зап принимается равным 1,1—1,15; КПД передачи мощно­сти от электродвигателя к вентилятору h₁ для клиноременной передачи 0,92—0,95; КПД вентилятора h₂ = 0,65—0,8.

 

Задача 3

Расчет циклонов

 

Для расчетов циклона НИИОГАЗа необходимы следующие исходные дан­ные:

 

· объем очищаемого газа Q, м³/с;

· плотность газа при рабочих условиях r_г, кг/м³;

· вязкость газа при рабочей температуре m, Па-с;

· дисперсный состав пыли d₅₀ и lg s_ч;

· входная концентрация пыли с_вх г/м³;

· плотность частиц пыли r_ч, кг/м³;

· требуемая эффективность очистки газа h.

Расчет циклонов ведут методом последовательных приближений в следую­щем порядке.

 

 

Исходные данные для расчета приведены в таблице

 

Вариант   Параметры	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН -33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34м	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН -33	ЦН-24
Q,  м3/с	0,5	1,0	2,4	3,1	1,8	0,7	1,2	2,5	1,9	2,0
rг, кг/м3	2,0	1,4	1,6	1,9	2,1	1,8	1,7	1,5	2,2	2,0
rч, кг/м3	3500	2800	2200	3000	2500	1800	2300	2800	3100	2100
m, *10-6 Па с	18	20	19	22	24	21	20	18	21	23
d50, мкм	25	30	44	14	28	42	36	22	39	21
свх, г/м3	66	38	50	27	80	66	40	75	52	86
lg sч	0,31	0,35	0,32	0,34	0,30	0,32	0,33	0,34	0,31	0,35
h, %	85	93	88	91	79	86	83	90	84	92

 

1. Задавшись типом циклона, определяют оптимальную скорость газа w_оп в сечении циклона диаметром D по следующим данным:

 

Тип циклона ЦН-24 ЦН-15 ЦН-11 СДК-ЦН-33 СК-ЦН-34 СК-ЦН-34м

 w_оп , м/с         4,5     3,5   3,5            2,0        1,7        2,0

2. Вычисляют диаметр циклона D (м) по формуле:

D= Ö4Q/p w_оп.

Полученное значение D округляют до ближайшего типового значения внутрен­него диаметра циклона. Если расчетный диаметр циклона превышает его мак­симально допустимое значение, то необходимо применять два или более парал­лельно установленных циклона.

3. По выбранному диаметру циклона находят действительную скорость движения газа в циклоне, м/с:

 w =4Q/(pnD²),

где n — число циклонов. Дей­ствительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15%.

4. Определяют коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона

x= k₁ k₂ x ₅₀₀,

где k₁ — поправочный коэффициент на диаметр циклона (табл. 31); k₂ — поправочный коэффициент на запыленность газа (табл. 32); x ₅₀₀ - коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диамет­ром 500 мм. Значение выбирается из табл. 33.

Таблица 31

Тип циклона	Значение k1 для D, мм
	150	200	300	450	500
ЦН-11	0,94	0,95	0,96	0,99	1,0
ЦН-15, 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

 

5. Гидравлическое сопротивление циклона вычисляют по формуле

     Dр = x w² r_г /2

6. Эффективность очистки газа в циклоне:

     h = 0,5[1 + Ф(х)]        (*)

где Ф(х)—табличная функция от параметра х, равного:

     х = lg (d₅₀ / d₅₀^t) / Ö lg²s_h + lg²s_ч .      (**)

Значения d₅₀^t и lgs_ч  для каждого типа циклона приведены в таблице:

Таблица

Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34м
d50t, мкм	8,5	4,5	3,65	2,31	1,95	1,3
lgsч	0,308	0,352	0,352	0,364	0,308	0,340

 

Значения d₅₀^t определены по условиям работы типового циклона: D_т==0,6 м; r_{ч т} = 1930 кг/м³; m_т = 22,2_*10 ^-6 Па_*с; w_т = 3,5 м/с. Для учета влияния откло­нений условий работы от типовых на величину d₅₀ используют соотношение

 

d₅₀ = d₅₀^t Ö (D/D_т)(r_{ч т} /r_ч)(m/m_т)( w_т/ w)        

Таблица 32

	Значение k2 при свх , г/м3
Тип циклона	0	10	20	40	80	120	150
ЦН-11	1	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87
ЦН-15	1	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-24	1	0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,86
СДК-ЦН-33	1	0,81	0,785	0,78	0,77	0,76	0,745
СК-ЦН-34	1	0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
СК-ЦН-34М	1	0,99	0,97	0,95	-	-	-

 

Таблица 33

Тип циклона	Значения x 500		Тип циклона	Значения x 500
	при выхлопе в атмосферу	при выхлопе в гидравлическую сеть		при выхлопе в атмосферу	при выхлопе в гидравлическую сеть
ЦН-11	245	250	СДК-ЦН-33	520	600
ЦН-15	155	163	СК-ЦН-34	1050	1150
ЦН-24	75	80	СК-ЦН-34М	-	2000

 

Определив по формуле (**) значение х, находим параметр Ф по данным таблицы ( ):

Таблица

х	-2,70	-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	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Ф(х)	0,5000	0,5793	0,6554	0,7257	0,7881	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

 

Затем по формуле (*) определяют расчетное значение эффективности очистки газа циклоном. Если расчетное значение h окажется меньше необходимого по условиям допустимого выброса пыли в атмосферу, то нужно выбрать другой тип циклона с большим значением коэффициента гидравлического сопротивления.

 

Задача 4

Расчет скрубберов Вентури

 

Исходные данные для расчета приведены в таблице

Таблица

Вариант   Параметры	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
zсух	0,12	0,14	0,13	0,15	0,12	0,12	0,14	0,13	0,15	0,12
wг, м/с	80	50	60	90	70	50	100	90	70	60
rг, кг/м3	2,0
rж, кг/м3	1000
m, л/м3	1,2	0,6	0,8	0,7	0,9	1,1	1,0	0,8	0,9	1,2
А	0,63
В	0,3
rтв, кг/м3	2100	2300	2800	2600	2500	2900	2800	2700	2500	2200
dк, *10-6, м	100	200	250	150	180	220	120	160	180	230
m, Па*с	1,83*10-9
dчi, *10-6, м	5	3	7	6	2	9	7	8	6	4
Vг вх, *103 м3/ч	80	200	100	140	160	180	100	200	220	180
Vг вых, *103 м3/ч	80	200	100	140	160	180	100	200	220	180
w вх, м/с	20	16	16	14	12	16	20	18	17	15
a1, 0	20
a2, 0	7
w вых, м/с	20	16	16	14	12	16	20	18	17	15
w ц, м/с	20	16	16	14	12	16	20	18	17	15
w цф, м/с	2	4	3	4	2	3	4	3	2	4

 

Размер частиц,                  мкм % по массе для варианта	<0,5	0,5-1	1-2	2-4	4-8	>8
0	4	6	10	24	28	28
1	5	9	18	28	30	10
2	7	8	12	26	22	15
3	6	9	24	28	27	6
4	8	12	18	29	21	12
5	5	9	18	28	30	10
6	8	12	18	29	21	12
7	7	8	12	26	22	15
8	4	6	10	24	28	28
9	6	9	24	28	27	6

Гидравлическое сопротивление трубы-распылителя, Па, при подаче в нее оро­шающей жидкости удобно рассматривать как сумму слагаемых:

Dр = Dр_г+ Dр_ж

где Dр — гидравлическое сопротивление трубы-распылителя. Па; Dр_г — гидравличе­ское сопротивление трубы-распылителя, обусловленное движением газов (без пода­чи орошения). Па; Dр_ж — гидравлическое сопротивление трубы-распылителя, обуслов­ленное вводом орошающей жидкости. Па.

Гидравлическое сопротивление сухой трубы-распылителя. Па, определяется по формуле

Dр_г  = z_сух w²_г r_г / 2

где z_сух — коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы-распыли-теля; w_г — скорость газов в горловине при ус­ловиях по температуре и давлению на вы­ходе из трубы-распылителя, м/с; r_г —плот­ность газов при тех же условиях, кг/м³.

Гидравлическое сопротивление труб-распылителей, Па, обусловленное вводом орошающей жидкости, рассчитывается по формуле

---

Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 3566; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!