Расчет и выбор циклона для улавливания пыли отходящих газов

ρ–  плотность воздуха, в расчете  принимается равной 1,2 кг/м³;

W – действительная скорость движения очищаемого газа в циклоне, м/с. 

     Коэффициент гидравлического сопротивления  зависит от типа циклона, его диаметра (коэффициент ) и концентрации пыли в очищаемом газе (коэффициент )

К₁ = 1, К₂  = 0,96, к(s) = 250

     При подстановке данных получаем:

DР = [(1 ∙ 0,96 ∙ 250 + 0) ∙ 1,2 ∙ 3,17²)]/2 = 1447,04 Па

     Рассчитанная  величина потери давления является приемлемой для данного типа циклона. Рассчитываем полный коэффициент очистки газов в циклоне.

     Определив параметры d^Т₅₀ и lgs^Т_h, которые характеризуют парциальную эффективность выбранного циклона при указанных условиях, определяем значение параметра d₅₀ при рабочих условиях (диаметре циклон, скорости потока, плотности пыли, динамической вязкости газа) по уравнению:

                                      d₅₀ = d^Т₅₀ ^Т ∙ (r^Т/r) ∙ (m/m^Т) ∙ (w^T/w),                                                                    

индекс   означает, что данные берутся для типового циклона, а его отсутствие – данные для конкретных условий.

d^Т₅₀ = 3,65 ∙ 10^-6 м;

D = 0,9 м;

D^T = 0,6;

r^Т = 1,93 г/м³;

r = 2,49 г/см³;

m = 22,2 ∙ 10^-6Н/см²;

m^Т = 22,1 ∙ 10^-6Н/см²;

w^T = 3,5;

w = 3,17. 

Подставляя  приведенные выше данные, получаем:

= 3,8 мкм.

Эффективность очистки газа в циклоне h_ц определяем по формуле

                                   h_ц = 0,5 ∙ [1 + Ф(х)],                           

где Ф(х) – табличная функция параметра  х, определяемого по формуле 

     По  таблице 12 [4] определяем значение Ф_х, представляющее собой полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях.

     Подставляя  данные, рассчитанные выше:

     d_m = 36 мкм; d₅₀  = 3,8 мкм; lgs^t_h = 0,352; lgs_ц = 0,42, получаем:

х = 0,9935

   соответственно Ф(х) = 0,8413

     На  основе данных расчетов определяем эффективность  очистки газа в циклоне:

                                       h_ц = 0,5 ∙ [1 + 0,8413] = 0,926. 

Эффективность очистки составила 92,6%. 

4.2 Расчет диаметра циклона СКЦН-34

 

 Диаметр  циклона рассчитывается по формуле 

                                                 ;                                                где D – внутренний диаметр циклона, мм;

Q – количество очищаемого газа при рабочих условиях, м³/с;

W_опт – оптимальная скорость очищаемого газа, м/с = 1,7. 

Q = 4,9 м³/с 

D = (4 ∙ 4,9/(3,14 ∙ 1,7))^0,5 = 2,1599 м = 2159,9 мм. 

     Полученное  значение диаметра округляем до ближайшего к расчетному значению внутреннего диаметра циклона в соответствии с параметрическим рядом внутренних диаметров циклонов, принятого в России: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400, 3000 мм.

     Таким образом, получаем D = 2000 мм. 

4.2 Расчет конструктивных  данных циклона  СК-ЦН-34

  

     По  диаметру циклона рассчитываем значения всех конструктивных параметров выбранного циклона.

     Действительную  скорость движения очищаемого газа в  циклоне в соответствии с выбранным его диаметром находим по формуле 

                                                   ,    

                                                                                                    

     где n – число параллельно подключенных циклонов;

     

            D – внутренний диаметр циклона, мм;

                Q – количество очищаемого газа при рабочих условиях, м³/с;

                W – действительная скорость очищаемого газа, м/с.

     Действительная  скорость не должна отличаться от оптимальной  более чем на 15%. 

W = 4 ∙ 4,9/(3,14 ∙ 1 ∙ 2,0²) = 1,56 м/с. 

     По  рассчитанным данным определяем величину потерь давления в циклоне:

                                                     ,

где ΔР – потери давления в циклоне, Па;

К₁ – поправочный коэффициент на диаметр циклона;

К₂ – поправочный коэффициент на запыленность газа;

 – коэффициент сопротивления  одиночного циклона D = 500 мм,                                               

ρ –  плотность воздуха, в расчете  принимается равной 1,2 кг/м³;

W – действительная скорость движения очищаемого газа в циклоне, м/с. 

     Коэффициент гидравлического сопротивления  зависит от типа циклона, его диаметра (коэффициент ) и концентрации пыли в очищаемом газе (коэффициент )

К₁ = 1, К₂  = 0,9, к(s) = 1050

DР = [(1 ∙ 0,9 ∙ 1150 + 0) ∙ 1,2 ∙ 1,56²)]/2 = 1511,27 Па

     Рассчитанная  величина потери давления является приемлемой для данного типа циклона. Рассчитаем полный коэффициент очистки газов в циклоне.

     Определив параметры d^Т₅₀ и lgs^Т_h, которые характеризуют парциальную эффективность выбранного циклона при указанных условиях, определяем значение параметра d₅₀ при рабочих условиях (диаметре циклон, скорости потока, плотности пыли, динамической вязкости газа) по уравнению:

       

                                      d₅₀ = d^Т₅₀ ^Т ∙ (r^Т/r) ∙ (m/m^Т) ∙ (w^T/w),       

                                                            

где индекс Т означает, что данные берутся  для типового циклона, а его отсутствие – данные для конкретных условий.

d^Т₅₀ = 1,95 ∙ 10^-6 м;

D^T = 0,6;

r^Т = 1,93 г/м³;

m^Т = 22,2 ∙ 10^-6Н/см²;

w^T = 1,7;

D = 2,0 м;

r = 2,35 г/см³;

m = 22,2 ∙ 10^-6Н/см²;

w = 1,56. 

= 2,47 мкм.

Эффективность очистки газа в циклоне h_ц определяем по формуле  

h_ц = 0,5 ∙ [1 + Ф(х)], 

где Ф(х) – табличная функция параметра  х, определяемого по формуле 

     Определяем значение Ф_х, представляющее собой полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях.

     

     

     Подставляем данные, рассчитанные выше:

     d_m = 36 мкм; d₅₀  = 2,47 мкм; lgs^t_h = 0,308; lgs_ц = 0,42 

х = 1,83

соответственно  Ф(х) = 0,9664 

На основе расчетов определяем эффективность  очистки газа в циклоне:

  

                                       h_ц = 0,5 ∙ [1 + 0,9664] = 0,9832. 

Эффективность очистки составила 98,3%.

     По  данным расчета видно, что степень  очистки газа является достаточной. Выбор данного типа циклона оправдан.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

     В курсовом проекте был проведен расчет и выбор пылеуловителя вида циклон СКЦН-34. Данный цикловой аппарат по проведенным расчетам соответствует необходимой степени пылегазоочистки.

     При выборе метода и аппарата для очистки  необходимо было установить происхождение газовой смеси, так как возможность разделения неоднородной газовой системы определяется главным образом размерами взвешенных частиц, а они зависят от условий образования взвесей.

     Эффективная работа пылеулавливающего оборудования в значительной степени зависит от физико-химических свойств пылегазового потока. При проектировании и оценке работы свойств аппаратов и систем пылеулавливания учитывают ряд свойств подлежащей улавливанию пыли, основными из которых являются плотность пыли и дисперсный состав. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованных источников.

1. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. – СПб., НИИ Атмосфера, 2000. (с дополнениями).
2. Рекомендации по проектированию очистки воздуха от пыли в системах вытяжной вентиляции. (ЦНИИ Промизданий Госстроя СССР, 1985).
3. Алиев Г. М. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов: справочник. М.: Металлургия, 1986.
4. Белов С.В. и др. Безопасность жизнедеятельности. М., Высшая школа, 2004.