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.

Порядок расчета задачи №4

Посредством формулы (4.3) определяются затраты энергии , , на очистку воздуха.

Из формулы (4.1) находятся общие аэродинамические потери в трубе Вентури и циклоне-пылеотделителе , :

.

(4.4)

Диаметр циклона-пылеотделителя , , вычисляется по формуле:

,

(4.5)

где - условная скорость в поперечном сечении циклона при номенклатурном диаметре циклона, .

Аэродинамическое сопротивление циклона-пылеотделителя , , равно по формуле:

.

(4.6)

где - плотность очищаемого воздуха, принять равной .

Аэродинамическое сопротивление трубы Вентури , , при подаче в нее воды равно:

.

(4.7)

Скорость воздуха в горловине трубы Вентури , , определяется по формуле:

,

(4.8)

где - плотность орошаемой жидкости, принять равной ;

- коэффициент гидравлического сопротивления трубы Вентури с подачей в нее воды, равный:

.

(4.9)

Зависимость (4.8) при длине горловины ( - диаметр горловины трубы Вентури, ), , , с учетом, что , а определяется по формуле (4.9), принимает вид:

.

(4.10)

Геометрические размеры трубы Вентури (рис. 4.1) будут составлять:

Рис. 4.1 – Схема трубы Вентури

1. диаметр горловины , :

;

(4.11)

2. длина горловины , :

;

(4.12)

3. диаметр входного отверстия конфузора , :

;

(4.13)

4. длина конфузора , :

,

(4.14)

где - угол раскрытия конфузора, ;

5. длина выходного отверстия диффузора , :

(4.15)

где - скорость воздуха на выходе из диффузора, принимается в пределах с таким расчетом, чтобы диаметр был равен номенклатурным диаметрам воздуховодов;

6. длина диффузора , :

,

(4.16)

где - угол раскрытия диффузора, принимаемый равным .

Диаметр сопла для подачи воды , , принято определять по формуле:

.

(4.17)

Пример расчета задачи №4

Рассчитать энергетическим методом трубу Вентури для очистки воздуха от ваграночной пыли: параметры и ; расход воздуха ; коэффициент очистки воздуха ; удельный расход распыляемой воды ; напор подаваемой воды ; скорость воздуха в конфузоре трубы ; в качестве пылеотделителя принять циклон с водяной пленкой ЦВП без подачи в него воды с отнесенным к условной скорости в поперечном сечении циклона .

Решение:

Затраты энергии на очистку воздуха по формуле (4.3) равны:

.

Общие аэродинамические потери в трубе Вентури и циклоне-пылеотделителе , , по формуле (4.4) составят:

.

Диаметр циклона-пылеотделителя , , вычисляется по формуле (4.5):

.

Аэродинамическое сопротивление циклона-пылеотделителя , , по формуле (4.6) равно:

.

Аэродинамическое сопротивление трубы Вентури , , при подаче в нее воды по формуле (4.7) составит:

.

Скорость воздуха в горловине трубы Вентури , , определяется по формуле (4.10):

.

Геометрические размеры трубы Вентури (рис. 4.1) последовательно вычисляем по формулам (4.11 – 4.16):

1. диаметр горловины , :

;

2. длина горловины , :

;

3. диаметр входного отверстия конфузора , :

;

4. длина конфузора , :

;

5. длина выходного отверстия диффузора , :

;

6. длина диффузора , :

.

Диаметр сопла для подачи воды , , определим по формуле (4.17):

.

2