7.2.1. Расчет средств очистки вентиляционных выбросов при изготовлении крана

При сборке козлового крана, наиболее интенсивным источником выделение вредных примесей является сварка. В качестве одного из средств очистки выбросов применяются различные фильтры. При расчете фильтров для очистки сварочных аэрозолей необходимо учитывать, что частицы окислов в основном имеют размер от 10^-3 мкм до 1 мкм.. Анализ дисперсного состава показывает, что сварочная пыль состоит до 99 % из частиц размером до 1 мкм.. Около 1% составляют частицы до 15 мкм, и частицы большего размера - десятые доли процента.

Для очистки аэрозолей применяются фильтры, состоящие из фильтроэлементов грубой и тонкой очистки при их последовательном соединении. Улавливание частиц размером 1 мкм и более (грубая очистка) возможна фильтроэлементами.

1  Секция с набивным слоем из волокон;

2  Секция тонкой очистки.

Рис.7.3. Фильтр Петрянова

Расчет фильтра грубой очистки

Расход газа, удаляемого местными отсосами, составляет Q = 2000 м³/ч. Общая концентрация пылевых примесей в газе qo = 2.5 мг/м³, причем высоко дисперсных частиц размером менее 1 мкм, q₂ = 1.5 мг/м³. Допустимые суммарные потери давления на фильтре в конце цикла работы т = 100 часов не более (∆Р_кон) допустимые = 0.6 · 10⁵ Па.

Допустимый коэффициент проскока по наиболее проникающим частицам для фильтра тонкой очистки К_доп = 0.001. Температура 200К, давление газа на вдохе в фильтр Р_вх = 10⁵ Па. Начальный перепад давления на фильтр грубой очистки ∆Р_нач. = 0.15 · 10⁵ Па.

1) Учитывая величину частиц загрязнения, назначаем точность очистки фильтра 1 мкм, тогда максимальный размер пор равен:

d_n мах = 3·1=3 мкм.

2) Задавая пористость n = 0.40 определяем средний размер пор фильтроэлемента:

d_n ср. = d_n мах / (0.8 · n^-0.3) = 3 / (0,8 · 0.4^-0.3) = 2.85 мкм.

3) Выбираем материал Ст 50Х (форма частиц лепестковая) фильтроэлемента. Тогда средний размер частиц порошка равен:

d_n ср. = 2.85 / 0.42 = 18 мкм.

4) Назначаем толщину материала фильтроэлемента n =1 мкм.

5) Решая совместно 3 уравнения с учетом данных табл. 1.2. [14] для материала Ст 50Х получим уравнение:

d = Wn° ⁹ + Wn - β = 0 m=1

6) Решая уравнение, получим:

Wn = 0.026 м/с

7) Перепад давления на фильтре в конце расчетного времени равен:

8) Площадь фильтрации:

9) За время работы фильтра среднее объемное содержание твердых примесей в потоке за фильтром равно:

(без учета мелкодисперсной фракции)

10) Среднее массовое содержание средних частиц за фильтром грубой очистки без учета частиц менее 1 мкм равно:

11) Эффективность очистки фильтром:

Вывод: эффективность очистки в норме.

Расчет фильтра тонкой очистки

Фильтр грубой очистки полностью пропускает частицы менее 1 мкм, а также частицы большего размера, прошедшие через фильтр. Исходя из этого проведем расчеты по следующим параметрам:

1. Концентрация частиц пыли перед фильтром тонкой очистки:

2. Скорость фильтрации:

Wo = W_n П = 0,026 · 0,4 = 0,01 м/с = 1 см/с

Площадь фильтрации F_ф= 5,0 м²

3) Находим, что наиболее подходящий размер при

W_ф = 1,0 см/с - d_n = 0,4 мкм

4) Определяем коэффициент фильтрующего действия

а= 1,1 · 10^-1 Па^-1

5) Коэффициент проскока для наиболее проникающих частиц при стандартном сопротивлении ∆Р:

K₁ = 10^-α∆Р = 5,01 · 10^-4 < 0,001

6) Повышение перехода давления ∆Р₀ на фильтре при образовании осадка W_cp = 1 см/с за весь срок службы не превышает 100 Па

7) Эффективность очистки:

η₂= 1 - 0,000501 = 0,999499

Суммарная эффективность очистки фильтрации грубой и тонкой очистки:

a) Суммарные потери давления:

∆Р = 0,576 · 10⁵ + 0,001 = 0,577 · 10⁵ Па < 0,6 · 10⁵ = (∆Р_{кон/доп})

б) Общая эффективность очистки:

Вывод: эффективность очистки в норме