3.8.Пример расчета циклона

Задание: Выбрать циклон типа ЦН-15, определить его гидравлическое сопротивление и эффективность при сле­дующих исходных данных: расход газа при нормальных условиях ; плотность газа , температура газа , коэффициент динамической вязкости газа , барометрическое давление , разрежение в циклоне , начальная концентрация пы­ли в газе , характеристики дисперсного состава пыли , коэффициент полидисперсности пыли , плотность частиц пыли . Циклон должен работать в сети без раскручивателя.

Решение.

1. Плотность газа при рабочих условиях, :

; .

2. Расход газа при рабочих условиях, :

; .

3. Диаметр циклона при оптимальной скорости :

; .

Примем ближайшее стандартное значение диаметра и найдем действительную скорость газа в циклоне, :

; .

Поскольку действительная скорость отличается от опти-мальной менее чем на 15 %, остановимся на расчитанном зна­чении диаметра циклона и найдем его остальные размеры в соответствии с рекомендациями, приведенными в источнике [1].

4. Коэффициент сопротивления циклона:

; .

Значения и принимаем в соответствии с дан­ными, приведенными в учебнике [1].

5. Гидравлическое сопротивление циклона, Па:

; .

6. Размер частиц , улавливаемых выбранным цикло­ном при рабочих условиях с эффективностью 50%, мкм:

; ,

где - значения параметров, соответствующие ус­ловиям, при которых получена величина

- значения параметров, соответствующие действительным условиям работы циклона

7. Вспомогательная величина X равна:

; .

8. Степень очистки газа в циклоне, определяемая по таб­лице Приложения 5 будет равна .

3.9. Расчет батарейного циклона

Как мы отметили выше увеличение диаметра циклона приводит к снижению его эффективности, что существенно ограничивает пропускную способность газоочистной установки. Даже группа из восьми одиночных циклонов типа ЦН-15 имеет пропускную способность не более 50тыс. .

Для повышения пропускной способности циклонной установки применяются батарейные циклоны, в которых простые циклонные элементы небольшого диаметра, а следовательно, высокой эффективности объединяются в большие группы (от 96 до 160 элементов в секции), где они работают параллельно. В батарейных циклонах применяют отдельные циклонные элемента с диаметром цилиндрической части корпуса 100, 150, 250мм.

Придать вращательное движение газам внутри циклонных элементов батарейного циклона за счет тангенсального подвода (как в одиночных циклонах) весьма сложно, поэтому закручивающие устройства, представляющие собой либо двухлопастный винт, либо розетку, состоящую из лопаток, установленных к оси под углом =25…30. Розетки работают эффективнее, однако они чувствительны к засорению, поэтому при высоких концентрациях пыли применять их не рекомендуется.

На работу батарейного циклона существенное влияние оказывает равномерность распределения газов по циклонным элементам. Неравномерное распределение приводит к перетеканию газа из одних элементов в другие через общий пылевой бункер. Подсос в слабозагруженные элементы газа из бункера резко ухудшает процесс осаждения в них пыли и создает предпосылки для забивания пылью завихривающих устройств.

Расчет батарейных циклонов аналогичен расчету группы обычных циклонов. Сначала в зависимости от запыленности газов и свойств пыли выбирают диаметр циклонного элемента D (при большой запыленности газов и слипающейся пыли принимают элементы больших диаметров).

Далее определяют расход газа , через один циелонный элемент при оптимальной условной скорости газа по формуле

,

где - оптимальная скорость газов в циклонном элементе. Для небольших циклонных элементов =4,5м/с.

Необходимое число циклонных элементов при оптимальных условиях работы

,

где V – общий объемный расход газа, поступающих на очистку, .

Руководствуясь правилами компоновки элементов в батарее, а также данными каталога, определяем число элементов в батарее n и действительную скорость газа в элементе, которая не должна отличаться от оптимальной более чем на 10%.

Действительная скорость газа в циклоне (м/с)

Потеря давления в батарейном циклоне, (Па) определяется, как и для одиночных циклонов, по формуле

,

где - коэффициент сопротивления батарейного циклона, который можно принимать равным:

=85 – для винтовых завихрителей;

=65 – для розеточных завихрителей с ;

=90 – для розеточных завихрителей с .

Эффективность батарейных циклонов можно рассчитывать по той же методике, что и одиночный, используя при этом приведенные расчетные формулы. Параметры и для различных типов батарейных циклонов можно принять из таблицы 8.

Таблица 8.Параметры и батарейных циклонов в зависимости от типа закручивающего устройства

Параметры	Тип закручивающего устройства
	винт	розетка	розетка
Угол , град	25	25	30
D, мм	250	250	250
, мкм	4,5	3,85	5,0
	0,46	0,46	0,46

Приведенные в таблице соответствуют следующим условиям работы циклонов:

• Скорость газов ;

• Диаметр циклона ;

• Плотность частицы пыли ;

• Динамический коэффициент вязкости газа

Опыт эксплуатации показывает, что эффективность батарейного циклона на 10…20% ниже эффективности отдельного циклонного элемента.