2.2. Методика расчета циклона и выбора циклона.

Наибольшее распространение для очистки газов в промышленности получили циклоны. Это обусловлено относительной простотой их конструкций, малым гидравлическим сопротивлением, малыми габаритными размерами и относительно высокой эффективностью. Выделение пыли в циклонах происходит под действием центробежных сил, возникающих в результате вращения газового потока в корпусе аппарата.

Запыленный газ поступает в циклон по тангенциально расположенному патрубку, в результате чего он приобретает вращательное движение. Совершив 2-3 оборота в кольцевом зазоре между корпусом и центральной трубой, газ винтообразно опускается вниз, причем в конусной части аппарата вследствие уменьшения диаметра скорость вращения потока увеличивается. Под действием центробежной силы частицы пыли отбрасываются к стенкам циклона, благодаря чему основная масса пылевых частиц сосредоточивается в потоке газа, движущегося в непосредственной близости от стенок аппарата. Этот поток направляется в нижнюю часть конуса, частицы пыли при этом попадают в пылесборник, а газ, совершив крутой поворот, по центральной трубе выводится из аппарата. Таким образом, в циклоне протекают сложные аэродинамические процессы, от совершенства которых зависит эффективность работы этих аппаратов.

В различных отраслях промышленности в зависимости от условий производства и требований очистки применяют циклоны различных типов. Циклоны конструкции НИИОгаза получили наибольшее распространение в промышленности. Отличительной особенностью циклонов конструкции НИИОгаза типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24 является наличие удлиненной цилиндрической части циклона и наклон входного патрубка к цилиндрической части циклона. Циклоны типа ЦН-15 и ЦН-24 обладают большей пропускной способностью и имеют общепромышленное назначение, находят широкое применение для очистки газов в различных отраслях промышленности благодаря оптимальному соотношению между эффективностью улавливания пыли и гидравлическим сопротивлением.

2.2.1. Расчет циклона ведется при наличии данных d_m и lg_г методом последовательных приближений.

Задаемся типом циклона – ЦН-15, его характеристика – оптимальная скорость газа Wг_опт. = 3,5 м/с.

2.2.2. Вычисляем диаметр циклона по формуле:

D = (4V₁/(·Wг_опт.))^1/2 , (м) (2.19)

D = (4·0,253/(3,14·3,5))^1/2 = 0,303 (м).

Полученное значение D округляем, до 0,3 м.

2.2.3. По выбранному диаметру циклона находим действительную скорость газа в циклоне, м/с:

W = 4V₁/(·n·D²), (2.20)

где n – число параллельно установленных циклонов, n = 1.

W = 4·0,253/(3,14·1·0,3²) = 3,5 (м/с).

Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на +15%.

 = (3,5 – 3,5)100/3,5 = 0%

0%15%, значит условие выполняется.

2.2.4. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона:

 = K₁·K₂·₅₀₀, (2.21)

где K₁ – поправочный коэффициент на диаметр циклона, K₁ =0,93;

K₂ - поправочный коэффициент на запыленность воздуха, K₂ = 0,9;

₅₀₀ – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм, ₅₀₀ = 155.

 = ,93·0,9·155 = 129,735.

2.2.5. Гидравлическое сопротивление циклона вычисляется по формуле:

P = ·(_г·W²/2), (Па) (2.22)

P = 129,735·(1,25·3,5²/2) = 993,284 (Па).

2.2.6. Эффективность очистки газа в циклоне определяется по формуле:

₁= 0,5·[1+Ф(х)], (2.23)

где Ф(х) – табличная функция от параметра х, равного:

х = lg(d_m/d₅₀)/(lg²_r + lg²_n)^1/2

Величина d₅₀ определяется по уравнению:

d₅₀= d₅₀^T·(D/D_T)(_пт/_п)(/_т)(_т/). (2.24)

Для циклона типа ЦН-15 d₅₀^T = 4,5; lg_r = 0,352.

А также: D_T = 0,6 м; _пт = 1930 кг/м³; _г = 3,5 м/с; _г = 22,2·10^-6 Па·с.

d ₅₀= 4,5·(0,3/0,6)(1930/2700)( 22,2·10^-6/22,2·10^-6)(3,5/3,5) = 2,691.

х = lg(20/2,691)/(lg²0,352 + lg²0,334)^1/2 = 1,8

Ф(х) = 0,9641

₁= 0,5·[1+0,9641] = 0,9821.