3.7. Расчет циклона

Расчет циклонов по теоретическим формулам ввиду сложности процессов практически невозможен. Поэтому для расчетов пользуются эмпирическими зависимостями.

Важной характеристикой работы циклонов является условная скорость, которая представляет собой отношение объемного расхода газов при прочих рабочих условиях к полному поперечному сечению циклона в цилиндрической части (м/с):

где V-объемный расход газов, проходящих через циклон при рабочих условиях, м/с;

F-поперечное сечение циклона в цилиндрической части,

Опыт показывает, что условная скорость газа имеет для каждого типа циклонов оптимальное значение от которого она не должна отклоняться более чем на . Для циклонов типа ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-11 оптимальная скорость является 3,5 м/с, для циклонов ЦН-24 – 4,5 м/с, для циклонов СДК-ЦН-33 – 2,0 м/с, для циклонов Ск-ЦН-34 – 1,7 м/с. При скоростях газов в циклоне , выходящих за указанные пределы в большую сторону, повышается расход энергии, в меньшую сторону – понижается эфективность.

Гидравлическое сопротивление циклона (Па) можно определить по известной формуле

где  - коэффициент сопротивления циклона;

- условная скорость газов, отнесенная к полному сечению циклона, м/с;

- плотность газов при рабочих условиях, .

Коэффициент сопротивления циклона зависит от ряда факторов: диаметра циклона, концентрации пыли, компоновки циклонов в группе, организации выхода газов из выхлопной трубы и некоторых других. Он может быть рассчитан по формуле:

,

где - коэффициент сопротивления стандартного циклона диаметром 500 мм (при наличии на выходе раскручивателя коэффициент сопротивления снижается на 20-25%);

- поправочный коэффициент на влияние диаметра циклона;

- поправочный коэффициент на влияние запыленности газа;

- поправочный коэффициент на влияние групповой компоновки циклонов

=35 (для одиночных циклонов =0).

Численные значения коэффициентов и расчетных параметров по данным НИИОгаз приведены в таблице 4.

Таблица 4: коэффициент сопротивления циклона

Тип циклона	ЦН-11	ЦН-15	ЦН-15у	ЦН-24	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34
d/D	0,59	0,59	0,59	0,59	0,33	0,34
	245	155	165	75	520	1050
	250	163	170	80	600	1150

Примечание. - для циклона с выходом в сеть, - для циклона с выходом в атмосферу.

Таблица 5: поправочный коэффициент

Тип циклона	при диаметре циклона D, мм
	150	200	300	400
ЦН-11	0,94	0,95	0,96	0,99	1,00
ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24	0,85	0,90	0,93	1,0	1,00

Таблица 6: поправочный коэффициент

Тип циклона	при начальной запыленности,
	1	10	20	40	80	120	150
ЦН-11	1,00	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	0,85
ЦН-15	1,00	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-15у	1,00	0,93	0,92	0,91	0,89	0,88	0,87
ЦН-24	1,00	0095	0,93	0,97	0,90	0,87	0,86
СДК-ЦН-33	1,00	0,81	0,785	0,78	0,77	0,76	0,745
СК-ЦН-34	1,00	0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90

Наиболее обобщенным и надежным является метод расчета эффективности с использованием элементов теории вероятности.

Дисперсный состав пыли можно характеризовать двумя параметрами: средним размером и среднеквадратическим отклонением Функции распределения. Кривые парциальной эффективности циклонов также могут быть охарактеризованы двумя аналогичными параметрами: и , численные значения которых для различных типов циклонов по данным НИИОгаз приведены в таблице7.

Таблица 7: параметры и для различных типов циклонов

Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15у	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34
	8,50	6,00	4,50	3,65	2,31	1,95
	0,308	0,283	0,352	0,352	0,364	0,308

Приведенные в таблице данные соответствуют следующим условиям работы циклонов:

• скорость газов =3,5м/с;

• диаметр циклона ;

• плотность частиц пыли ;

• динамический коэффициент вязкости газа

Математическая обработка уравнения для вероятностных функций дает следующее выражение для полного коэффициента очистки газа в циклоне:

Величина аргумента х применительно к циклонам может быть определена из выражения

Численное значение функции находят в зависимости от величины аргумента х.

Величина представляет собой размер частиц, осажденных при фактических условиях работы выбранного циклона с эффективностью 50%. Эта величина может быть найдена из выражения

,

где - параметры, соответствующие условиям, при которых получены табличные значения и ;

- параметры, соответствующие фактическим условиям работы циклона.

При очистке газов с высокой концентрацией пыли (Z>10 ) степень очистки газа в циклоне обычно несколько увеличивается и может быть определена по следующей эмпирической зависимости:

где - начальная концентрация пыли в газе, ;

-степень очистки газа в циклоне при его начальной запыленности 10 .

Если полученная в результате расчета эффективность оказывается недостаточной, следует уменьшить размеры циклона, т.е. повысить скорость и гидравлическое сопротивление. При этом степень очистки газа в циклоне возрастает.