2.2.1 Пример расчета циклона

Исходные данные

Система аспирации шахтной мельницы удаляет 2450 м³/ч воздуха, имеющего температуру 20°С и загрязненного пылью известняка. Рассчитать параметры циклона серии ЦН-15, обеспечивающего очистку воздуха от пыли.

Решение

Зная производительность циклона Q, м³/ч, и опти­мальную скорость движения воздуха в поперечном сечении цик­лона Wц.опт = 3,5 м/с (см. таблицу 4), вычисляем диаметр циклона

Принимаем диаметр циклона D = 500мм (см. таблицу 2). Тогда действительная скорость движения воздуха в циклоне

Вычисляем величину х по формуле

где d' = 40 мкм - наибольший диаметр частиц фракций пыли известняка (см. таблицу 6);

d_50Ц = 3,06мкм и К= 41,4 - приняты по таблице 4;

μ = 1,81·10^-5 Па·с - динамическая вязкость воздуха при температуре 20°С;

ρ_п = 2706 кг/м³ и σ_ЦП = 2 по таблице 6.

Фракционный коэффициент очистки выбранного циклона

где Ф(х) = 0,3829 при х = 0,5 (см. таблицу 5).

Рассчитываем величину х'

где d₅₀ = 25 мкм, d₁₆ = 10,86 мкм.

Общая эффективность пылеулавливания

где Ф(х') = 0,6875 при х' = 1,01 (см. таблицу 5).

Сопротивление циклона

где ζ_ПЛ = 160 - коэффициент сопротивления циклона серии ЦН-15;

ρ₂₀ - плот­ность очищаемого воздуха при температуре 20°С: ρ_t = 353/(273 +t ) = 353/(273 + 20) = 1,205 кг/м³.

2.3 Расчет рукавных фильтров

В рукавных фильтрах очистка воздуха от пыли происходит в процессе его фильтрации через ткань, сшитую в виде отдельных рукавов и встроенную в герметичный корпус фильтра (рисунок 6, а).

Рисунок 6 - Фильтры:

а - рукавный самовстряхиваюшийся: 1 – входной патрубок; 2 – корпус; 3 – фильтрующий рукав; 4 – клапанная коробка; 5 – пылесборник; 6 – выпускной клапан; 7 – встряхивающее устройство; 8 – клапан; 9 – шнек;

б – ячейковый масляный фильтр ФяР системы «Река»:

1 - коробка; 2 - гофрированная сетка

Рукавные фильтры любой конструкции представляют собой разборный шкаф, разделенный вертикальными перегородками на секции. В каждой секции размещены фильтрующие рукава ци­линдрической формы, выполненные в виде обтянутого специ­альной тканью металлического каркаса. Рукава периодически очищаются от осаждающейся на них пыли в результате встряхи­вания их с помощью специального механизма и обратной про­дувки воздуха, которая осуществляется после перестановки кла­пана в коробке.

Рукавные фильтры бывают всасывающего и напорного типов. Рукава изготавливают из плотных тканей (хлопчатобумажных, капрона, лавсана и др.), чаще всего с начесом. Накапливающаяся на них пыль повышает эффективность очистки, являясь дополни­тельным фильтрующим слоем.

Эффективность очистки воздуха от пыли у рукавных фильтров составляет 98% и выше, однако они очень громоздки и создают довольно большое сопротивление проходу воздуха - до 1000 Па.

Основные параметры рукавных фильтров, выпускаемых про­мышленностью, указаны в таблице 7.

Таблица 7 - Технические характеристики рукавных фильтров

Марка фильтра	Площадь поверхности фильтрации, м2		Число элементов			Диаметр рукава, мм	Длина рукава, мм	Масса фильтра, кг
	общая	рабочая	секций	рукавов в секции	рукавов в фильтре
ФВК-30	30	15	2	18	36	135	2060	1053
ФВК-60	60	45	4	18	72	135	2060	1682
ФВК-90	90	75	6	18	108	135	2060	2300
ФРМ1-6	126	105	6	10	60	135	2060	5776
ФРМ1-8	168	147	8	10	80	135	2060	7147
ФРМ1-9	210	189	10	10	100	135	2060	8633
ФВВ-45	45	30	3	18	54	135	2090	1735
ФВВ-60	60	45	4	18	72	135	2090	2135
ФВВ-90	90	75	6	18	108	135	2090	2935
ФТНС-4	12	12	1	4	4	385	2500	950
ФТНС-8	24	24	2	4	8	385	2500	990
ФТНС-12	36	36	3	4	12	385	2500	1485

При невысоких концентрациях пыли (200...5000 мг/м³) в очи­щаемом воздухе рукавные фильтры - единственная ступень очис­тки, а при высоких концентрациях (более 5000 мг/м³) перед ними устанавливают циклоны.

Рукавные фильтры рассчитывают в следующем порядке.

Сна­чала вычисляют необходимую площадь фильтрации, м²

где Q - расход очищаемого воздуха, м³/ч;

q_В - удельная воздушная нагрузка, м³/(м²·ч), при отсутствии данных можно принять q_B = 50 м³/(м²·ч).

Затем определяют требуемое число рукавных фильтров

где S₁ - суммарная площадь ткани рукавов в одном фильтре, м²(см. таблицу 7).

Фактическую воздушную нагрузку на ткань, м³/(м²·ч), рассчи­тывают по формуле

Рукавный фильтр с определенными расчетом параметрами дол­жен обеспечить эффективность очистки воздуха от пыли не ниже 98%.