Методическое пособие 593

Коэффициент полезного действия циклона принимаем из диапазона от 0,5 до 0,7.

Определяют объем бункера для сбора пыли V , м3 по формуле

1000 п

Пример расчета.

Выбрать циклон ЦН-15 и определить его гидравлическое сопротивление для следующих условий: расход газа при нормальных условиях 5600 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,3 кг/м3, температура газа 110 °С, барометрическое давление 101 кПа, разрежение в циклоне 30 кПа, начальная концентрация пыли 40 г/м3, плотность пыли 3000 кг/м3. Циклон должен работать без дополнительных устройств в сети.

Определяем плотность газа при рабочих условиях по фор-

муле (1.1)

г 1,3 273 101 30 0,65кг/м3.273 110 101

Расход газа при рабочих условиях определим по формуле

(1.2)

Принимаем оптимальную скорость движения газа 3,5 м/с и определяем диаметр циклона по формуле (1.3)

0,785 3,5

10

Принимаем ближайший стандартный диаметр 1 м и рассчитываем действительную скорость движения газа в циклоне по формуле (1.4)

3,10

vд 0,785 1,062 3,95 м/с.

Так как действительная скорость отличается от оптимальной менее чем на 15 %, принимаем к установке выбранный циклон и находим все его размеры.

Коэффициент гидравлического сопротивления составит

1 0,91 155 141.

Гидравлическое сопротивление циклона составляет

Р 1413,952 0,63 718 Па. 2

Задача 1. Выбрать циклон и определить его гидравлическое сопротивление, эффективность работы, а также объем бункера для сбора пыли для следующих условий: расход газа при нормальных условиях 1350 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,2 кг/м3, температура газа 140 °С, барометрическое давление 101 кПа, разрежение в циклоне 10 кПа, начальная концентрация пыли 80 г/м3, плотность пыли 2500 кг/м3. Циклон должен работать без дополнительных устройств в сети, на выхлоп. Время заполнения бункера для сбора пыли 24 ч.

Задача 2. Выбрать циклон и определить его гидравлическое сопротивление, эффективность работы, а также объем бункера для сбора пыли для следующих условий: расход газа при нормальных условиях 800 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,2 кг/м3, температура газа 85 °С, барометрическое давление 102 кПа, разрежение в циклоне 20 кПа, начальная концентрация пыли 10 г/м3, плотность пыли

11

2700 кг/м3. Циклон должен работать без дополнительных устройств в сети. Время заполнения бункера для сбора пыли 24 ч.

Задача 3. Выбрать циклон и определить его гидравлическое сопротивление, эффективность работы, а также объем бункера для сбора пыли для следующих условий: расход газа при нормальных условиях 600 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,25 кг/м3, температура газа 25 °С, барометрическое давление 101 кПа, избыточное давление в циклоне 10 кПа, начальная концентрация пыли 20 г/м3, плотность пыли 3000 кг/м3. Циклон с кольцевым диффузором, работает в сети. Время заполнения бункера для сбора пыли 24 ч.

Задача 4. Выбрать циклон и определить его гидравлическое сопротивление, эффективность работы, а также объем бункера для сбора пыли для следующих условий: расход газа при нормальных условиях 2500 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,3 кг/м3, температура газа 65 °С, барометрическое давление 101 кПа, избыточное давление в циклоне 20 кПа, начальная концентрация пыли 80 г/м3, плотность пыли 3000 кг/м3. Циклон с кольцевым диффузором, работает на выхлоп. Время заполнения бункера для сбора пыли 24 ч.

Задача 5. Выбрать циклон и определить его гидравлическое сопротивление, эффективность работы, а также объем бункера для сбора пыли для следующих условий: расход газа при нормальных условиях 3000 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,34 кг/м3, температура газа 120 °С, барометрическое давление 101 кПа, разряжение в циклоне 8 кПа, начальная концентрация пыли 150 г/м3, плотность пыли 3100 кг/м3. Циклон с кольцевым диффузором, работает на выхлоп. Время заполнения бункера для сбора пыли 24 ч.

Задача 6. Выбрать циклон и определить его гидравлическое сопротивление, эффективность работы, а также объем бункера для сбора пыли для следующих условий: расход газа при нормальных условиях 3500 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,31 кг/м3, температура газа 35 °С, барометрическое давление 101 кПа, избыточное давление в циклоне 7 кПа, начальная концентрация пыли 120 г/м3, плотность пыли

12

2950 кг/м3. Циклон с тангенциальным вводом газовой смеси работает на выхлоп. Время заполнения бункера для сбора пыли 24 ч.

Задача 7. Выбрать циклон и определить его гидравлическое сопротивление, эффективность работы для следующих условий: расход газа при нормальных условиях 4000 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,28 кг/м3, температура газа 60 °С, барометрическое давление 101 кПа, избыточное давление в циклоне 12 кПа, начальная концентрация пыли 100 г/м3, плотность пыли 3000 кг/м3. Циклон с тангенциальным вводом газовой смеси работает в сети. Время заполнения бункера для сбора пыли 24 ч.

Задача 8. Выбрать циклон и определить его гидравлическое сопротивление, эффективность работы, а также объем бункера для сбора пыли для следующих условий: расход газа при нормальных условиях 4200 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,24 кг/м3, температура газа 60 °С, барометрическое давление 101 кПа, разряжение в циклоне 5 кПа, начальная концентрация пыли 40 г/м3, плотность пыли 2800 кг/м3. Циклон с тангенциальным вводом газовой смеси работает на выхлоп. Время заполнения бункера для сбора пыли 24 ч.

Задача 9. Выбрать циклон и определить его гидравлическое сопротивление, эффективность работы, а также объем бункера для сбора пыли для следующих условий: расход газа при нормальных условиях 3800 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,1 кг/м3, температура газа 40 °С, барометрическое давление 101 кПа, избыточное давление в циклоне 15 кПа, начальная концентрация пыли 60 г/м3, плотность пыли 3120 кг/м3. Циклон с кольцевым диффузором работает в сети. Время заполнения бункера для сбора пыли 24 ч.

Задача 10. Выбрать циклон и определить его гидравлическое сопротивление, эффективность работы, а также объем бункера для сбора пыли для следующих условий: расход газа при нормальных условиях 5000 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,12 кг/м3, температура газа 170 °С, баро-

13

метрическое давление 101 кПа, разряжение в циклоне 18 кПа, начальная концентрация пыли 30 г/м3, плотность пыли 2980 кг/м3. Циклон без дополнительных устройств работает на выхлоп. Время заполнения бункера для сбора пыли 24 ч.

1.2. Расчет батарейных циклонов

Для очистки больших масс газа применяют батарейные циклоны, состоящие из большого числа параллельно установленных циклонных элементов 1 (рис. 3). Конструктивно они объединены в один общий корпус и имеют общий подвод и отвод газа. Эффективность очистки несколько ниже по сравнению с обычными циклонами из-за возможного перетока потоков.

Рис. 1.3. Батарейный циклон

При расчете батарейных циклонов необходимы те же данные, что и при расчете отдельных циклонов. Расчет батарейных циклонов осуществляют в следующей последовательности.

14

Задаются диаметром циклонного элемента, который обычно принимают равным 250 мм.

Определяют плотность и расход газа через один элемент V1 , м3/с, задавшись типом батарейного циклона.

Оптимальную скорость движения газа в циклонном элементе определяют из табл. 1.5.

Таблица 1.5 Определение оптимальной скорости движения газа

Рассчитывают число циклонных элементов, необходимых для оптимальной работы батарейного циклона n, шт. по формуле

Определяют гидравлическое сопротивление батарейного циклона.

15

Пример расчета.

Выбрать батарейный циклон для очистки уходящих газов сушилки и определить его гидравлическое сопротивление для следующих условий: расход газа при нормальных условиях 100000 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,31 кг/м3, температура газа 120 °С, барометрическое давление 101,3 кПа, разрежение в циклоне 8 кПа, начальная концентрация пыли 10 г/м3, плотность пыли 4000 кг/м3.

Решение

Принимаем циклонные элементы диаметром 250 мм. Определяем плотность газа при рабочих условиях по фор-

муле (1.1)

Определим расход газа при рабочих условиях

Принимаем оптимальную скорость движения газа 4,5 м/с и определяем расход газа через 1 циклонный элемент диаметром 250 мм.

Необходимое число циклонных элементов

n Vг 43,4 196 шт. V1 0,22

Принимаем к установке батарейный циклон БЦ-254Р с розеточным вводом газа в элемент компоновкой четырех групп

16

по 50 элементов в каждой. Элементы располагаются по 10 в каждом ряду. Скорость движения газа в циклонном элементе составит

Задача 1. Выбрать батарейный циклон для очистки газов и определить его гидравлическое сопротивление для следую-

1,20 кг/м3, температура газа 60 °С, барометрическое давление 101,3 кПа, разрежение в циклоне 10 кПа, начальная концентрация пыли 20 г/м3, плотность пыли 3000 кг/м3.

Задача 2. Выбрать батарейный циклон для очистки газов и определить его гидравлическое сопротивление для следую-

1,30 кг/м3, температура газа 80 °С, барометрическое давление 102 кПа, разрежение в циклоне 12 кПа, начальная концентрация пыли 30 г/м3, плотность пыли 3000 кг/м3.

Задача 3. Выбрать батарейный циклон для очистки газов и определить его гидравлическое сопротивление для следую-

1,28 кг/м3, температура газа 110 °С, барометрическое давление 101 кПа, избыточное давление в циклоне 10 кПа, начальная концентрация пыли 10 г/м3, плотность пыли 3500 кг/м3.

Задача 4. Выбрать батарейный циклон для очистки газов и определить его гидравлическое сопротивление для следующих условий: расход газа при нормальных условиях

17

56000 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,35 кг/м3, температура газа 140 °С, барометрическое давление 101,1 кПа, разрежение в циклоне 20 кПа, начальная концентрация пыли 10 г/м3, плотность пыли 3200 кг/м3.

Задача 5. Выбрать батарейный циклон для очистки газов и определить его гидравлическое сопротивление для следую-

1,30 кг/м3, температура газа 40 °С, барометрическое давление 101,4 кПа, избыточное давление в циклоне 10 кПа, начальная концентрация пыли 10 г/м3, плотность пыли 2800 кг/м3.

Задача 6. Выбрать батарейный циклон для очистки газов и определить его гидравлическое сопротивление для следую-

1,10 кг/м3, температура газа 132 °С, барометрическое давление 101,3 кПа, разрежение в циклоне 20 кПа, начальная концентрация пыли 12 г/м3, плотность пыли 3080 кг/м3.

Задача 7. Выбрать батарейный циклон для очистки газов и определить его гидравлическое сопротивление для следую-

1,27 кг/м3, температура газа 55 °С, барометрическое давление 101,3 кПа, разрежение в циклоне 10 кПа, начальная концентрация пыли 20 г/м3, плотность пыли 3200 кг/м3.

Задача 8. Выбрать батарейный циклон для очистки газов и определить его гидравлическое сопротивление для следую-

1,24 кг/м3, температура газа 110 °С, барометрическое давление 101,2 кПа, избыточное давление в циклоне 17 кПа, начальная концентрация пыли 25 г/м3, плотность пыли 2800 кг/м3.

Задача 9. Выбрать батарейный циклон для очистки газов и определить его гидравлическое сопротивление для следую-

18

1,22 кг/м3, температура газа 70 °С, барометрическое давление 102 кПа, разрежение в циклоне 15 кПа, начальная концентрация пыли 10 г/м3, плотность пыли 3300 кг/м3.

Задача 10. Выбрать батарейный циклон для очистки газов и определить его гидравлическое сопротивление для следующих условий: расход газа при нормальных условиях 120000 м3/ч, плотность газа при нормальных условиях 1,10 кг/м3, температура газа 155 °С, барометрическое давление 101,3 кПа, разрежение в циклоне 20 кПа, начальная концентрация пыли 20 г/м3, плотность пыли 3000 кг/м3.

1.3. Расчет электрофильтров

Электрическая очистка – один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждения последних на осадительных и коронирующих электродах.

Частицы, поступающие в зону между коронирующим и осадительными электродами, приобретают электрический заряд, и получают тем самым, ускорение, направленное в сторону электрода с зарядом противоположного знака. Процесс зарядки частиц зависит от подвижности ионов, траектории движения и времени пребывания частиц в зоне коронирующего разряда. Время зарядки частиц составляет доли секунды.

Движение заряженных частиц к осадительному электроду происходит под действием аэродинамических сил, силы взаимодействия окружающего поля и заряда частицы, силы тяжести и силы давления электрического ветра.

Под воздействием аэродинамических сил частица движется по направлению основного потока, со скоростью близкой к скорости газа, которая для электрофильтров составляет от 0,5 до 2 м/с.

Скорость движения при взаимодействии между электрическим полем и зарядом частицы зависит от размеров частиц и

19