19	ЦН-11	14	80	1,27	2000	20,2	0,80
20	ЦН-24	22	20	1,29	2350	21,9	0,85
21	ЦН-15	25	23	1,23	1890	23,1	0,90
22	СК-ЦН-34	5	60	1,36	1660	22,0	0,88
23	ЦН-24	14	20	1,27	2350	21,9	0,80
24	ЦН-15	22	23	1,29	1890	23,1	0,85
25	СК-ЦН-34	25	60	1,23	1660	22,0	0,90

Практическая работа 2

РАСЧЕТ ПОРИСТЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫБРОСОВ ОТ ПЫЛИ

Цель работы: приобретение навыков и знаний по расчету и конструкции пористых фильтров.

Основные положения: Процесс фильтрации основан на задержании частиц примесей в пористых перегородках при движении дисперсных систем через них. Процесс фильтрации характеризуется следующими параметрами: эффективность очистки, тонкость очистки, пористость, скорость фильтрации, пропускная способность, гидравлическое или аэродинамическое сопротивление.

Абсолютная тонкость очистки – это максимальный размер частиц, прошедших через фильтр.

Номинальная тонкость очистки – это размер частиц, для которых фракционная эффективность очистки равна 0,97. Предпочтительный ряд: 1; 2; 5; 10; 16; 25 мкм и т. д.

Пористостью фильтроэлемента называется отношения объема пустот

(Vn) к полному объему фильтроэлемента (V):

П=V_п/V. (1)

Скорость фильтрации – это отношение объемного расхода Q (м³/с) очищаемого вещества к площади фильтрующей поверхности F (м²):

w=Q/F. (2)

Удельная массовая пропускная способность фильтра G кг/(м²·с):

G=w_ρ, (3)

где ρ – плотность очищаемого вещества, кг/м³.

Гидравлическое (аэродинамическое) сопротивление фильтра – это раз-

ность давлений на входе и выходе фильтра. При проектировании назначается

начальное и конечное сопротивление фильтра. При достижении конечного сопротивления процесс фильтрации прекращается, и фильтр подвергается регенерации.

Задание

Выполнить расчет фильтра для очистки воздуха от пыли глинозема, при нормальном атмосферном давлении и температуры воздуха 20 °С.

Требуемая тонкость очистки d_{то абс}.

Наибольшее допустимое (конечное) сопротивление фильтра ΔР_кон. Начальное сопротивление фильтра ΔР_нач=10 кПа.

Время непрерывной работы фильтра τ.

Расход воздуха Q.

Концентрация пыли в воздухе С_вх.

Плотность частиц загрязнителя ρ_ч=3,9·10³кг/м³.

Вязкость воздуха при 20 °С: μ=18·10^–6 Па·с.

Исходные данные:

Q=170 м³/ч;

С_вх=35 мг/м;

d_{то абс}=10 мкм;

ΔР_кон=25 кПа;

τ=20 ч;

Материал-Железо;

Форма частиц-тарельчатая;

П=0,38;

h=2 мм.

Примечание: единицы измерения величин в формулах необходимо перевести в одну систему СИ: 1 час = 3600 с; 1с = 1/3600 час; 1 мкм =10^-6 м; 1 мм = 10^-3 м; 1 мг = 10^-6 кг; 1 кПа = 10³ Па.

Расчет:

1. Выбирают материал для изготовления фильтроэлемента, исходя из условия эксплуатации фильтра, прочностных, коррозионных характеристик материала и экономических соображений (или по варианту).

2. Определяют максимальный размер пор d_{п макс}, мкм:

(4)

где d_{то a6c} – абсолютная тонкость очистки, мкм.

мкм;

3. Определяют средний размер пор d_{п ср}, мкм:

(5)

где П – пористость фильтроэлемента.

= 28 мкм;

4. Определяют размер частиц порошка для изготовления фильтроэлемента d_{ч ср}, мкм:

(6)

= 193,9 мкм;

5. Назначают толщину фильтроэлемента h по технологическим и прочностным соображениям в пределах 0,25–5мм (обычно – 1мм).

6. Находят скорость потока в порах w_п, м/с:

(7)

где ΔР_нач – начальное сопротивление фильтра, Па; μ – вязкость фильтруемого

вещества, Па·с.

7. Определяют площадь фильтрации F, м²:

(8)

8. Определяют расчетное конечное сопротивление фильтра ΔРкон р, Па:

(9)

где А – опытный коэффициент, зависящий от размеров частиц и размер пор:

для очистки газов А=5,25·10³ с^–1, для очистки жидкостей А=10 с^–1; τ – время работы фильтра, с; q_вх – объемное содержание твердых частиц в фильтруемом веществе на входе фильтра: q_вх=С_вх/ρ_ч, С_вх – концентрация загрязнителя, кг/м³; q_вх = 0,8⋅10^-10.

ρ_ч – плотность частиц загрязнителя, кг/м³; В рассчитывают по формуле, с/м:

(10)

где скорость фильтрации w_ф=П·w_п, м/с; пористость осадка П_О=0,5.

9. Определяют максимально допустимое время работы фильтра (если

ΔР_{кон р} отличается от заданного ΔР_кон) τ, c:

(11)

10. Определяют эффективность очистки:

(12)

где:

(13)

_{Таблица 1. Исходные данные (варианты)}

№ вар	Q, м3/ч	Свх,, мг/м3	dто абс,, мг/ м3	ΔРкон, кПа	τ, ч	Пористый материал	Форма частиц	П	h, мм
1	150	5	5	20	50	Бронза	Сфера	0,33	1
2	160	10	4	25	45	Ст50ХГ	Сфера	0,25	0,7
3	120	15	3	15	40	Ст50ХГ	80% Сф	0,30	0,5
4	140	20	10	20	35	Ст50ХГ	20%Сф	0,28	2
5	100	25	16	15	30	Ст50ХГ	Лепестковая	0,26	3
6	130	30	25	20	25	Ст50ХГ	Лепестковая	0,24	4
7	170	35	10	25	20	Железо	Тарельчатая	0,38	2
8	100	40	16	15	15	Железо	Тарельчатая	0,42	3
9	180	45	25	20	10	Бронза	Сфера	0,35	4
10	140	25	10	15	35	Ст50ХГ	Лепестковая	0,26	3
11	100	45	16	20	15	Бронза	Сфера	0,35	3
12	120	20	3	20	40	Ст50ХГ	80% Сф	0,28	0,5
13	160	15	4	15	45	Бронза	Сфера	0,25	1
14	100	45	16	20	15	Железо	Тарельчатая	0,42	2
15	170	40	10	15	10	Железо	Тарельчатая	0,38	3
16	150	10	5	25	50	Бронза	Сфера	0,25	1
17	180	40	25	15	10	Бронза	Сфера	0,42	4
18	135	45	25	20	15	Бронза	Сфера	0,24	1
19	130	35	30	25	30	Ст50ХГ	Лепестковая	0,45	4
20	110	40	26	25	20	Бронза	Сфера	0,28	4
21	125	25	3	25	45	Ст50ХГ	20% Сф	0,30	2
22	165	20	5	20	50	Бронза	Сфера	0,38	2
23	175	40	15	30	30	Железо	Тарельчатая	0,42	3
24	105	45	20	20	20	Железо	Тарельчатая	0,28	3
25	125	30	4	30	40	Ст50ХГ	20% Сф	0,28	2

Практическая работа 3

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АППАРАТОВ ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ПЫЛИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ

Цель работы. Обоснование размеров и конструкции аппарата гравитационной очистки газов.

Аппараты, использующие осаждение твердых частиц из медленно двигающегося воздушного потока, относятся к наиболее простым, отличаются низкой эффективностью и применяются, как правило, на первой стадии очистки. Обычно такие аппараты представлены пылеулавливающими камерами (рис. 6.1). Приняв ряд допущений (пылевые частицы имеют шарообразную форму, распределены по вертикальному сечению камеры равномерно; оседание пылинок подчиняется закону Стокса; все частицы движутся в потоке с одинаковой скоростью; осажденные частицы не сдуваются потоком), рассчитывают геометрические размеры камеры по заданной крупности осаждаемой пыли.

Рис. 3.1. Пылевая камера с горизонтальными полками: 1 – полки; 2 – колокольные затворы; 3 – люки для удаления пыли