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
vs = d2g / 18mв
где d – диаметр частицы, м; g - удельный вес частицы, кгс/м3; mв – динамическая вязкость воздуха в данных условиях, кгс*с/м3.
При определении vs по графику учитывается диаметр, удельный вес частицы, а также значение вязкости воздуха при заданной температуре. Для учета истинного значения вязкости воздуха полученное значение vs 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 = mв20 / mвt
|
|
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, мз/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=qnc1c2c3c4c5 ,
где qn—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 kn m (q/60)п
где m—вязкость воздуха, Па-с; n—показатель степени, зависящий от режима фильтрования, для ламинарного режима n=1; kn—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 kc m с вхt (q/60)2
где kc—параметр сопротивления слоя пыли, зависящий от медианного размера частиц, коэффициента сопротивления xn слоя пыли и насыпной плотности rн 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 = xк Vвх2 rг /2
где xк – коэффициент гидравлического сопротивления, Vвх – скорость движения газового потока, м/с.
Мощность электродвигателя вентилятора, необходимого для транспортирования газов через пылеулавливающий аппарат, определяют по формуле
N = kзап Dр Q / h1h2
при этом коэффициент запаса мощности kзап 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 rг, кг/м3;
· вязкость газа при рабочей температуре m, Па-с;
· дисперсный состав пыли d50 и lg sч;
· входная концентрация пыли свх г/м3;
· плотность частиц пыли rч, 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 wоп 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
wоп , 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 wоп.
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 rг /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 / d50t) / Ö lg2sh + lg2sч . (**)
Значения d50t и lgsч 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 d50t определены по условиям работы типового циклона: Dт==0,6 м; rч т = 1930 кг/м3; mт = 22,2*10 -6 Па*с; wт = 3,5 м/с. Для учета влияния отклонений условий работы от типовых на величину d50 используют соотношение
d50 = d50t Ö (D/Dт)(rч т /rч)(m/mт)( wт/ 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 = Dрг+ Dрж
где Dр — гидравлическое сопротивление трубы-распылителя. Па; Dрг — гидравлическое сопротивление трубы-распылителя, обусловленное движением газов (без подачи орошения). Па; Dрж — гидравлическое сопротивление трубы-распылителя, обусловленное вводом орошающей жидкости. Па.
Гидравлическое сопротивление сухой трубы-распылителя. Па, определяется по формуле
Dрг = zсух w2г rг / 2
где zсух — коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы-распыли-теля; wг — скорость газов в горловине при условиях по температуре и давлению на выходе из трубы-распылителя, м/с; rг —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! |
Мы поможем в написании ваших работ!