Практическая работа №4. Расчет трубы Вентури

Затраты энергии на мокрую очистку газа от пыли , на газа, определяется по формуле:

,

(4.1)

где - аэродинамическое сопротивление трубы Вентури и циклона каплеотделителя, ;

- удельный расход орошаемой воды, на воздуха;

- давление распыляемой воды, .

Зависимость между степенью очистки запыленного воздуха и затратами энергии , , выражается формулой:

,

(4.2)

где и - параметры, характеризующие пыль (табл. 10).

При расчете аппаратов для очистки воздуха коэффициентом задаются и определяют его, исходя из экономических требований. Тогда затраты энергии на мокрую очистку газа с учетом формулы (4.2) можно представить следующим образом:

.

(4.3)

Таблица 10

Параметры b и θ для некоторых пылей

Вид пыли	B	θ
Тальк	0,206	0,3506
Ваграночная пыль	1,33510-2	0,6210
Мартеновская пыль	1,91510-2	0,5688
Колошниковая пыль	6,6110-3	0,8910
Пыль известковых печей	6,510-4	1,0529
Пыль при выплавке латуни	2,3410-2	0,5377
Пыль каолинового производства	2,3410-4	1,1150
Пыль при производстве сажи	110-5	1,3600
Возгоны свинца и песка	6,7410-3	0,4775
Зола дымных газов карбидных печей	0,82310-3	0,9140

Расчет трубы Вентури при заданном коэффициенте очистки воздуха обычно включает: расчет аэродинамического сопротивления аппарата и пылеотделителя (циклона); определение геометрических размеров аппарата, пылеотделителя и диаметра сопла форсунки для подачи орошаемой воды [1].

Задание №4. Рассчитать трубу Вентури (скоростной газопромыватель) с подачей в него воды через струйную форсунку и циклон-пылеотделитель для заданного типа пыли: коэффициент очистки воздуха ; расход воздуха , ; удельный расход распыляемой воды , ; напор подаваемой воды , ; скорость воздуха в конфузоре трубы , . Коэффициент местного сопротивления сухого пылеотделителя без подачи в него воды равен . В качестве пылеотделителя принят циклон ЦВП без подачи в него воды диаметром , , , или с коэффициентом местного сопротивления , отнесенным к условной скорости в поперечном сечении циклона .

Исходные данные к заданию №4 приведены в таблице 11.

Таблица 11

Исходные данные для расчета трубы Вентури

№ варианта	Вид пыли	Расход очищаемого воздуха L, м3/ч	Величина коэффициента очистки η	Удельный расход воды m, м3/м3	Напор распыляемой жидкости pж, кПа	Скорость воздуха в конфузоре трубы wк, м/с
1	2	3	4	5	6	7
1	Тальк	1000	0,970	0,001	300	16
2	Ваграночная пыль	2000	0,975	0,002	310	17
3	Мартеновская пыль	3000	0,980	0,003	320	18
4	Колошниковая пыль	4000	0,985	0,001	330	19
5	Пыль известковых печей	5000	0,990	0,005	340	20
6	Пыль при выплавке латуни	6000	0,970	0,005	350	20
7	Пыль каолинового производства	7000	0,975	0,004	360	19
8	Возгоны свинца и цинка	8000	0,980	0,003	370	18
9	Производство сажи	9000	0,985	0,002	380	17
10	Зола дымовых газов	10000	0,990	0,002	390	17
11	Тальк	11000	0,970	0,001	390	16
12	Ваграночная пыль	12000	0,975	0,002	380	17

Окончание табл. 11

1	2	3	4	5	6	7
13	Мартеновская пыль	13000	0,980	0,003	370	18
14	Колошниковая пыль	14000	0,985	0,001	360	19
15	Пыль известковых печей	15000	0,990	0,005	350	20
16	Пыль при выплавке латуни	16000	0,970	0,005	340	20
17	Пыль каолинового производства	17000	0,975	0,004	330	19
18	Производство сажи	1000	0,980	0,003	320	18
19	Возгоны свинца и цинка	2000	0,985	0,002	310	17
20	Зола дымовых газов	3000	0,990	0,002	300	17
21	Тальк	4000	0,970	0,001	300	16
22	Ваграночная пыль	5000	0,975	0,002	310	17
23	Мартеновская пыль	6000	0,980	0,003	320	18
24	Колошниковая пыль	7000	0,985	0,001	330	19
25	Пыль известковых печей	8000	0,990	0,005	340	20
26	Пыль при выплавке латуни	9000	0,970	0,005	350	20
27	Пыль каолинового производства	10000	0,975	0,004	360	19
28	Производство сажи	11000	0,980	0,003	370	18
29	Возгоны свинца и цинка	12000	0,985	0,002	380	17
30	Зола дымовых газов	13000	0,990	0,001	390	17

В данной задаче определить:

1. аэродинамические сопротивления трубы Вентури и циклона-пылеотделителя , ;

2. геометрические размеры аппарата;

3. диаметр сопла орошаемой форсунки , .

Оформление работы производить строго по существующим стандартам университета.

Расчет задачи №1

Решение:

Определяем по формуле (1.1) разность давления , :

=9,81[(6,5-1,8)∙(1,19-1,18)+(9,5-6,5)∙(1,19-1,17)]=1,04, Па

(1.1)

где , и - плотность воздуха, соответствующая температуре наружного воздуха, рабочей зоны и уходящего воздуха, .

Потери давления на проход воздуха через приточный проем , , равны:

=0,25∙1,04=0,26,Па. (1.2)

Потери давления на проход воздуха через вытяжной проем , , определяются по зависимости:

=1,04-0,26=0,78,Па.

(1.3)

При известных потерях давления и , , массовых расходах приточного и вытяжного воздуха , , площади нижних (приточных) и верхних (вытяжных) проемов равны соответственно, :

=26,5 м2,	(1.4)
=9,2м2,	(1.5)

Определяем, применяя формулы (1.6) и (1.7), соответственно углы открытия створок приточных и вытяжных отверстий по следующим выражениям:

=26,5/30=0,88,

(1.6)

=9,2/25=0,36,

(1.7)

Из этого следует, что и .

Расчет задачи №2

Количество теплоты , , воспринимаемое воздухом с начальной температурой для его нагрева до температуры , , принято определять по уравнению теплового баланса:

=0,278∙1000∙1,53∙7750∙(25,9+43) ∙10-3=227120,Вт,

(2.1)

Требуемое живое сечение воздухонагревательной установки , , по воздуху определяют через следующее выражение:

Задаемся массовой скоростью воздуха

=7750∙1,53/3600∙7=11875,5/25200=0,471м2.

(2.2)

По паспортным данным табл. 3 осуществляют выбор одного или нескольких (параллельно по ходу воздуха) калориферов, у которых суммарное значение живых сечений по воздуху приблизительно равно требуемому .

Уточнение массовой скорости воздуха выполняется на основании формулы (2.2):

=11875,5/3600∙0,471=7 .

(2.3)

Массовый расход воды , , требуемый для работы воздухонагревателя по заданным условиям, рассчитывается по формуле:

=2913кг/ч,

(2.4)

Скорость воды в живом сечении воздухонагревателя , , равна:

=0,39м/с.

(2.5)

Коэффициент теплопередачи , для калориферов КВС (теплоноситель – вода) принято определять по формуле:

= ,

(2.6)

Требуемую поверхность нагрева , , калориферной установки вычисляют из уравнения теплопередачи:

=69,3м2.

(2.7)

Температурный напор воздухонагревательной установки при теплоносителе – вода , , определяют по формуле:

=95,70С,

(2.8)

Расчетное число рядов калориферной установки по ходу движения воздуха рассчитывается по формуле:

=1,55,

(2.10)

Таким образом, . Действительная поверхность нагрева калориферной установки , ,

.

(2.11)

.

Запас поверхности нагрева калориферной установки , %, вычисляется по формуле:

=(100,32-69,3/69,3)∙100%=44%.

(2.12)

Запас оказался больше допустимого. Принимаем к установке параллельно по воздуховоду два калорифера КВС 9А-П, для которых .

Повторяем расчет предыдущего примера, начиная с формулы (2.3):

;

;

;

;

;

;

, ;

;

.

Такой запас нагрева удовлетворяет предъявляемым требованиям.

Находим сопротивление , , калориферной установки проходу воздуха с помощью формулы (2.13):

.

Гидравлическое сопротивление калориферной установки , , рассчитывается по формуле (2.15):

.