2.4.1 Технологічні розрахунки циклонів

Для розрахунку циклонів необхідні такі початкові дані:

- джерело пилу (описання технологічного процесу, який спричинив

забруднення навколишнього середовища);

- кількість газу, що очищається при робочих умовах , м³/с;

- густина газу при робочих умовах , кг/м³;

- динамічна в’язкість газу при робочій температурі , Па·с;

- дисперсний склад пилу, який задається двома параметрами , мкм, і ;

- запиленість газу , г/м³;

- густина частинок пилу , кг/м³;

- необхідна ефективність очищення газу , %.

Розрахунок проводиться методом послідовних наближень в такій послідовності.

1. Задаємося типом циклона і за табл. 2.5 або 2.6 визначаємо оптима-льну швидкість газу в апараті , м/с.

2. Визначаємо необхідну площу перерізу циклона , м²:

. (2.3)

3. Знаходимо діаметр циклона , м:

. (2.4)

Знайдене значення округляємо до величин: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400, 3000 мм. Якщо розрахунковий діаметр перевищує його максимально допустиме значення, то необхідно застосувати декілька паралельно встановлених циклонів.

Таблиця 2.5 – Параметри, які визначають ефективність циклонів

Параметри	ЦН-24	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СКД-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34 М
, мкм	8,50	6,00	4,50	3,65	2,31	1,95	1,13
	0,308	0,283	0,352	0,352	0,364	0,308	0,340
, м/с	4,5	3,5	3,5	3,5	2,0	1,7	2,0

Таблиця 2.6 – Параметри, які визначають ефективність циклонів конструкції ВЦНДІОП і Гіпродеревопром

Параметри	Марка циклона
	СІОП	ВЦНДІОП	Ц	„Клайпеда”
, мкм	2,6	8,6	4,12	3,1
	0,28	0,32	0,34	0,25
, м/с	1,00	4,00	3,3	1,1
	1400	75	210	1300

4. За вибраним діаметром циклона знаходимо дійсну швидкість , м/с, в циклоні:

. (2.5)

Дійсна швидкість газу в циклоні не повинна відхилятися від оптимальної більше ніж на 15%.

5. Приймаємо з табл. 2.6 або 2.7 коефіцієнт гідравлічного опору, відповідний заданому типу циклона.

Для циклонів НДІОГАЗ (одиночних чи груп) вводяться уточнювальні поправки за формулою

, (2.6)

де - коефіцієнт гідравлічного опору одиничного циклона діаметром 500 мм (табл. 2.7). Індекс „с” означає, що циклон працює в гідравлічній мережі, а „п” - без мережі, тобто безпосередній випуск в атмосферу;

- поправковий коефіцієнт на діаметр циклона (табл. 2.8);

- поправковий коефіцієнт на запиленість газу (табл. 2.9);

- коефіцієнт, який враховує додаткові втрати тиску, пов’язані з компонуванням циклонів в групу (табл. 2.10). Для одиничних циклонів .

Таблиця 2.7 – Значення коефіцієнтів опору циклонів типу НДІОГАЗ

( мм, м/с)

Марка циклона		Без додаткових пристроїв		З вихідним завитком	З відводом 90º
ЦН-11 ЦН-15 ЦН-15У ЦН-24 СДК-ЦН-33 СК-ЦН-34 СК-ЦН-34 М	0,59 - - - 0,33 0,34 0,22	245 155 165 75 520 1050 -	250 163 170 80 600 1150 2800	235 150 158 73 500 - -	245 155 165 15 - - -	250 160 170 80 560 - -

Таблиця 2.8 – Вплив поправкового коефіцієнта на діаметр циклона

, мм	Марка циклона
	ЦН-11	ЦН-15, ЦН-15 У, ЦН-34	СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34 М
150 200 300 450 500	0,94 0,96 0,96 0,99 1,0	0,85 0,90 0,93 1,0 1,0	1,0 1.0 1,0 1,0 1,0

Таблиця 2.9 – Значення поправкових коефіцієнтів на запиленість газів ( мм)

Марка циклона	Запиленість газу , г/м3
	0	10	20	40	80	120	150
ЦН-11 ЦН-15 ЦН-15У ЦН-24 СДК-ЦН-33 СК-ЦН-34 СК-ЦН-34 М	1 1 1 1 1 1 1	0,96 0,93 0,93 0,95 0,81 0,98 0,99	0,94 0,92 0.92 9,92 0,785 0,947 0,97	0,92 0,91 0,91 0,92 0,78 0,93 0,95	0,90 0,90 0,89 0,90 0,77 0,915 -	0,87 0,87 0,88 0,87 0,76 0,91 -	0,85 0,86 0,87 0,86 0,745 0,90 -

6. Знаходимо втрати тиску в циклоні

. (2.7)

Якщо втрати тиску виявилися допустимими ( Па), переходимо до розрахунку повного опору очищення газу в циклоні. При цьому приймається, що коефіцієнт очищення газів в одиночному циклоні та в групі циклонів однаковий. В дійсності коефіцієнт очищення газів в групі циклонів може виявитися трохи нижчий, ніж в одиничному циклоні. Це пояснюється можливістю виникнення перетікання газу через загальний бункер, що знижує коефіцієнт очищення газів в групі циклонів.

Таблиця 2.10 – Значення поправкових коефіцієнтів для груп циклонів ЦН

Характеристика групового циклона	K3
Кругова компоновка, нижнє організоване підведення	60
Прямокутна компоновка, циклонні елементи розташовані в одній площині. Відведення із загальної камери чистого газу	35
Таке саме, але завиткове відведення із циклонних елементів	28
Прямокутне компонування. Вільне підведення потоку в загальну камеру	60

7. Приймаємо з табл. 2.5 або 2.6 два параметри і , які характеризують ефективність вибраного типу циклона. Знаходимо значення параметра (медіанна тонкість очищення) , мкм, при робочих умовах (діаметр циклона , швидкість потоку , густина пилу , динамічна в’язкість газу ) за формулою

, (2.8)

де м; кг/м³; Па·c; м/с - значення відповідно діаметра, густини пилу, в’язкості газу і швидкості потоку типового циклона.

8. Ефективність очищення газу в циклоні , %, знаходимо зa формулою

, (2.9)

де – таблична функція від параметра х, рівного:

, (2.10)

де – середній розмір частинок пилу, мкм;

– ступінь полідисперсності пилу.

Значення і для деяких видів пилу наведені в табл. 2.11.

Таблиця 2.11 – Величини середнього розміру частинок ( ) і полідисперсності ( ) деяких видів пилу

Технологічний процес	Вид пилу	, мкм
Заточка інструменту	метал, абразив	38	0,214
Розмел в кульовому млині	цемент	20	0,468
Сушіння вугілля в барабані	кам’яне вугілля	15	0,334
Експериментальні дослідження	кварцовий пил	3,7	0,405

9. Знаходимо з додатка А параметр і за формулою 2.9 розрахункове значення ефективності очищення газу циклоном. Якщо розрахункове значення виявиться меншим необхідного з умов допустимого викидання пилу в атмосферу, то необхідно вибрати другий тип циклона з більшим значенням коефіцієнта гідравлічного опору. Для орієнтовних розрахунків необхідного значення рекомендується така залежність:

, (2.11)

де індекс 1 – відноситься до розрахункових, а індекс 2 – до необхідних значень параметрів циклона.