1.4. Пример расчета и подбора стандартного батарейного циклона

1.4.1. Исходные данные для расчета

Рассчитать батарейный циклон типа ЦН-15, установленный на линии очистки вентиляционных газов, отсасываемых из производственного цеха вентилятором.

V_г^н.у. − объем отходящих газов, нм³/ч

Химический состав газа, % об.

Т − температура газа, К

P_разр − разряжение в батарейном циклоне, Па

_г − динамическая вязкость газов, Пас

Дисперсный состав пыли, в масc. долях

d _m − диаметры улавливаемых частиц, мкм

C_н − концентрация пыли на входе в циклон_, г/м³

_ч − плотность твердых частиц (пыли)_, кг/м³

1.4.2. Расчет батарейного циклона

1.4.2.1. Расчет объема отходящих газов при реальных условиях

(13)

T^н.у. = 273 К

P^н.у. = 10⁵ Па

P^р.у. = P_атм. – P_разр.

Обозначения:

н.у. – нормальные условия

р.у. – реальные условия

разр. - разряжение

атм. – атмосферное давление

1.4.2.2. Рассчитываем площадь поперечного сечения циклона F_ц.

Предварительно принимаем скорость газа в циклоне W_г.

Рекомендуется принимать W_г = 2,5 – 3,0 м/с (для циклонов, установленных в вентиляционных системах)

. (14)

По площади поперечного сечения в каталоге «Газоочистное оборудование» [3] выбираем стандартный батарейный циклон типа ЦН-15, близкий по площади к расчетному значению.

Параметры выбранного циклона:

F_ц^ст – площадь поперечного сечения цилиндрической части стандартного циклона;

Д_ц – диаметр циклона в батарее;

n – количество циклонов в батарее.

1.4.2.3. Рассчитываем истинную скорость газа в выбранном стандартном циклоне

(15)

1.4.2.4. Определим плотность газа _г при нормальных условиях. Для сухого воздуха равно 1,29 кг/нм³. Для влажного воздуха

, (16)

где 22,4 – объем 1 моля газа при н.у., л/моль или м³/кмоль;

M – мольная масса газа при н.у., г/моль или кг/кмоль;

X – объемная или мольная доля газа в газовом потоке.

При реальных условиях плотность газа равна

. (17)

1.4.2.5. Находим гидравлическое сопротивление циклона P_ц

, (18)

, (19)

где _ц – коэффициент сопротивления циклонов;

k₁ – поправочный коэффициент на влияние диаметра циклона;

k₁ = 1,0 , если диаметр циклона Д_ц > 300мм;

k₁ = 0,93 , если диаметр циклона Д_ц  300мм;

k₂ – поправочный коэффициент на запыленность газа (см. табл. 4);

k₃ – поправочный коэффициент для группы циклонов;

k₃ = 35 – обычный отвод очищенных газов из сборника;

k₃ = 28 – отвод очищенного газа из сборника в виде «улитки»;

_ц = 155 для циклона с камерой очищенного газа в виде сборника;

_ц = 150 для циклона с камерой очищенного газа в виде «улитки».

Таблица 4

Запыленность газов, г/м3	0	10	20	40	80	120	150
Коэффициент k2	1,0	0,93	0,92	0,91	0,9	0,87	0,86

1.4.2.6. Определим отношение гидравлического сопротивления циклона P_ц к плотности _г.

Батарейные циклоны устойчиво работают в системах очистки отходящих газов при отношении

,

причем с целью увеличения эффективности улавливания в циклоне желательно, чтобы величина приближалась к 750.

1.4.2.7. Для расчета эффективности очистки батарейного циклона необходимо знать два параметра d₅₀ и lg_η.

Значения d^*₅₀ = 4,5 мкм, lg^*_η =0,352 определены экспериментально для циклона ЦН-15 при определенном режиме работы. Для нашего случая d₅₀ пересчитывают по уравнению (12), подставляя свои данные W_г, D_ц, μ_г, ρ_ч.

Средний размер частиц пыли d_m и стандартное отклонение в функции распределения фракционных коэффициентов очистки lg_m в зависимости от d_m определяют по интегральному распределению пыли в газовом потоке (рис.5) и заносят в табл. 5 графы 2 и 3.

Принимая, что распределение подлежащих к улавливанию частиц пыли на входе в аппарат является нормально логарифмическим, то эффективность очистки для данной фракции можно рассчитать.

Находим значение параметра х, уравнение (10), для каждой фракции твердых частиц и по табл. 2 определяем фракционную степень очистки η_ф = Ф(х) для каждой фракции.

Полученные данные заносим в табл. 5.

1.4.2.8. Рассчитываем суммарное количество пыли в газовом потоке до очистки

, (20)

где С_н – концентрация пыли на входе в аппарат, г/м³.

Количество пыли в газовом потоке до очистки по фракциям (графа 6 табл. 5)

. (21)

Количество пыли в газовом потоке после очистки по фракциям (графа 7 табл. 5)

. (22)

1.4.2.9. Общий коэффициент очистки газового потока

, (23)

где n – количество фракций пыли.

Таблица 5

№ п/п	Средний размер частиц, dm, мкм	Дисперсия, lgm, доли	X	Фракционная степень очистки, ηф, доли	Количество пыли до очистки, Gн, г/с	Количество пыли после очистки, Gк, г/с	Дисперсный состав пыли после очистки, к, доли
1
2
3
4
5
6
Итого	-	1,0	-	η	Gн	Gк	1,0

1.4.2.10. Дисперсный состав пыли после очистки – это отношение количества пыли по фракциям после очистки к общему количеству пыли после очистки.

. (24)

1.4.2.11. Далее рекомендуется вычертить эскиз аппарата по соответствующим размерам, указанным в каталоге «Газоочистное оборудование» [3] или в литературе [1, 3, 8, 9].