Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Промышленная экология. Практикум
.pdf
9. Значения
( )
1
xΦ
( )
2
xΦ
-2,70
0,0035
-1,00
0,1587
0,12
0,5478
1,26
0,8962
-2,60
0,0047
-0,98
0,1635
0,14
0,5557
1,28
0,8997
-2,50
0,0062
-0,96
0,1685
0,16
0,5636
1,30
0,9032
-2,40
0,0082
-0,94
0,1736
0,18
0,5714
1,32
0,9066
-2,30
0,0107
-0,92
0,1788
0,20
0,5793
1,34
0,9099
-2,20
0,0139
-0,90
0,1841
0,22
0,5871
1,36
0,9131
-2,10
0,0179
-0,88
0,1894
0,24
0,5948
1,38
0,9162
-2,00
0,0228
-0,86
0,1949
0,26
0,6026
1,40
0,9192
-1,98
0,0239
-0,84
0,2005
0,28
0,6103
1,42
0,9222
-1,96
0,0250
-0,82
0,2061
0,30
0,6179
1,44
0,9251
-1,94
0,0262
-0,80
0,2119
0,32
0,6255
1,46
0,9279
-1,92
0,0274
-0,78
0,2177
0,34
0,6331
1,48
0,9306
-1,90
0,0288
-0,76
0,2236
0,36
0,6406
1,50
0,9332
-1,88
0,0301
-0,74
0,2297
0,38
0,6480
1,52
0,9357
-1,86
0,0314
-0,72
0,2358
0,40
0,6554
1,54
0,9382
-1,84
0,0329
-0,70
0,2420
0,42
0,6628
1,56
0,9406
-1,82
0,0344
-0,68
0,2483
0,44
0,6700
1,58
0,9429
-1,80
0,0359
-0,66
0,2546
0,46
0,6772
1,60
0,9452
-1,78
0,0375
-0,64
0,2611
0,48
0,6844
1,62
0,9474
-1,76
0,0392
-0,62
0,2676
0,50
0,6915
1,64
0,9495
-1,74
0,0409
-0,60
0,2743
0,52
0,6985
1,66
0,9515
-1,72
0,0427
-0,58
0,2810
0,54
0,7054
1,68
0,9535
-1,70
0,0446
-0,56
0,2877
0,56
0,7123
1,70
0,9554
-1,68
0,0465
-0,54
0,2946
0,58
0,7190
1,72
0,9573
-1,66
0,0485
-0,52
0,3015
0,60
0,7257
1,74
0,9591
-1,64
0,0505
-0,50
0,3085
0,62
0,7324
1,76
0,9608
-1,62
0,0526
-0,48
0,3156
0,64
0,7389
1,78
0,9625
-1,60
0,0548
-0,46
0,3228
0,66
0,7454
1,80
0,9641
-1,58
0,0571
-0,44
0,3300
0,68
0,7517
1,82
0,9656
-1,56
0,0594
-0,42
0,3372
0,70
0,7580
1,84
0,9671
-1,54
0,0618
-0,40
0,3446
0,72
0,7642
1,86
0,9686
-1,52
0,0643
-0,38
0,3520
0,74
0,7703
1,88
0,9699
-1,50
0,0668
-0,36
0,3594
0,76
0,7764
1,90
0,9713
-1,48
0,0694
-0,34
0,3669
0,78
0,7823
1,92
0,9726
-1,46
0,0721
-0,32
0,3745
0,80
0,7881
1,94
0,9738
-1,44
0,0749
-0,30
0,3821
0,82
0,7939
1,96
0,9750
,
определяются по табл. 2.1.
Таблица 2.1
Значения нормальной функции распределения
х Ф(х) х Ф(х) х Ф(х) х Ф(х)
51
х Ф(х) х Ф(х) х Ф(х) х Ф(х)
-1,42
0,0778
-0,28
0,3897
0,84
0,7995
1,98
0,9761
-1,40
0,0808
-0,26
0,3974
0,86
0,8051
2,00
0,9772
-1,38
0,0838
-0,24
0,4052
0,88
0,8106
2,10
0,9821
-1,36
0,0869
-0,22
0,4129
0,90
0,8159
2,20
0,9861
-1,34
0,0901
-0,20
0,4207
0,92
0,8212
2,30
0,9893
-1,32
0,0934
-0,18
0,4286
0,94
0,8264
2,40
0,9918
-1,30
0,0968
-0,16
0,4364
0,96
0,8315
2,50
0,9938
-1,28
0,1003
-0,14
0,4443
0,98
0,8365
2,60
0,9953
-1,26
0,1038
-0,12
0,4522
1,00
0,8413
2,70
0,9965
-1,24
0,1075
-0,10
0,4602
1,02
0,8461
-1,22
0,1112
-0,08
0,4681
1,04
0,8508
-1,20
0,1151
-0,06
0,4761
1,06
0,8554
-1,18
0,1190
-0,04
0,4840
1,08
0,8599
-1,16
0,1230
-0,02
0,4920
1,10
0,8643
-1,14
0,1271
-0,00
0,5000
1,12
0,8686
-1,12
0,1314
0,00
0,5000
1,14
0,8729
-1,10
0,1357
0,02
0,5080
1,16
0,8770
-1,08
0,1401
0,04
0,5160
1,18
0,8810
-1,06
0,1446
0,06
0,5239
1,20
0,8849
-1,04
0,1492
0,08
0,5319
1,22
0,8888
-1,02
0,1539
0,10
0,5398
1,24
0,8925
1,0
50
=
υ
ω
B
H
h
х1 0
0,95
1,89
2,83
3,78
х2 7,56
6,63
5,65
4,73
3,78
( )
1
xΦ
( )
2
xΦ
n
0,5
0,83
0,97
0,995
1
86,0=n
мкмd 60=
10. Результаты расчетов для
табл. 2.2.
Среднее значение
ки газа для частиц
представлены в
Таблица 2.2
Результаты расчетов
0 0,25 0,5 0,75 1,0
1 1 1 1 1
0,5 0,83 0,97 0,995 1
, а парциальный коэффициент очист-
:
52
( )
%1486,01100 =−⋅=
n
η
2,050=
υ
ω
B
H
h
х1 -3,78
-2,84
-1,89
-0,95 0 х2 3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
( )
1
xΦ
( )
2
xΦ
n 0 0,002
0,03
0,171
0,5
14,0=n
мкмd 90=
( )
%8614,01100 =−⋅=
n
η
11. Результаты расчетов для
табл. 2.3.
Результаты расчетов
0 0,002 0,03 0,171 0,5
1 1 1 1 1
Среднее значение
ки газа для частиц размером
12. Таким образом, в результате расчета получены три парци-
альных коэффициента очистки газа 14, 50, 86 % при трех значени-
ω
B
ях
сухих пылеуловителях.
камерах?
мер над горизонтальными?
тельной камере, используя исходные данные из табл. 2.4:
υ
1. Перечислите основные свойства пылей.
2. Опишите три возможных механизма улавливания пыли в
3. Назовите достоинства пылеосадительных камер.
4. Перечислите недостатки пылеосадительных камер.
5. Как повысить эффективность очистки в пылеосадительных
6. В чем преимущество вертикальных пылеосадительных ка-
7. Рассчитайте эффективность осаждения частиц в пылеосади-
0 0,25 0,5 0,75 1,0
, а парциальный коэффициент очист-
:
.
2,0;15,0;1,050=
Вопросы и задания
представлены в
Таблица 2.3
.
53
Индивидуальные варианты
Расход
V, м3/ч
Плотность
кг/м3
1 7 1 1 2600
1500
2
12 2 2
3000
700
3 9 1 1 2000
1000
4
15 2 2
3800
500
5
10 2 1
3100
1000
6 6 1 2 1800
2000
7
11 1 2
2500
1500
8
14 2 3
3500
500
9
16 3 3
4000
500
10
13 2 2
3200
500
11 8 1 1 1900
1500
12
11 2 1
3000
1000
13
15 3 2
3700
500
14
10 1 2
3900
1000
15
18 3 3
5100
500
Таблица 2.4
№
варианта
Длина
L, м
Высота
H, м
Ширина
В, м
воздуха
частиц ρТ,
Рекомендуемая литература
1. Родионов А. И., Кузнецов Ю. П., Соловьев Г. С. Защита
биосферы от промышленных выбросов. Основы проектирования
технологических процессов: учебное пособие для вузов. – М.: Химия; КолосС, 2007. 387 с.
2. Тимонин А. С. Инженерно-экологический справочник. Т. 1. –
Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003. 917 с.
54
3. РАСЧЕТ ЦИКЛОНОВ
Цель: ознакомление с конструктивными особенностями, прин-
ципом работы и методикой расчета аппаратов, предназначенных для
сухого пылеулавливания под действием центробежных сил.
Знания и умения, приобретаемые студентом в результате
освоения темы, формируемые компетенции или их части
Практическое занятие направлено на формирование
профессиональных компетенций (ПК-1, ПК-8, ПК-11). Научить
использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в
профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1). Сформировать способность участвовать в совершенствовании технологических процессов с позиций
энерго- и ресурсосбережения, минимизации воздействия на окружающую среду (ПК-8). Привить готовность обосновывать конкретные технические решения при разработке технологических процессов; научить выбирать технические средства и технологии, направленные на минимизацию антропогенного воздействия на окружающую среду (ПК-11).
Актуальность темы
Циклоны получили наибольшее распространение в системах
пылеочистки. Они просты в изготовлении, надежны в эксплуатации при высоких температурах и давлении. Обеспечивают фракционную эффективность очистки на уровне 80–95 % от частиц пыли более 10 мкм.
Теоретическая часть
Система улавливания частиц в циклоне создается путем придания запыленному потоку закрученного или вращательного движения, ограниченного цилиндрическими стенками. Частицы осаждаются при отбрасывании на стенки.
Эффективность циклонов можно объяснить на следующем
примере. Частица массой m, двигающаяся по круговой траектории
радиуса r с тангенциальной скоростью u
центробежной силы m u
2
/r. Для типичных условий uт = 15 м/с,
т
, подвержена действию
т
55
r = 0,6 м эта сила примерно в 39 раз превышает силу тяжести, по-
этому может резко увеличить осаждение в камере.
Циклоны рекомендуется использовать перед высокоэффективными аппаратами пылеочистки (тканевыми и электрофильтрами). В ряде случаев они обеспечивают эффективность очистки,
достаточную для выброса газов или воздуха в атмосферу.
Наибольшее распространение в технике получили циклоны с
изменением основного направления потока газа, называемые возвратно-поточными (рис. 1). В них воздух входит в циклон через
тангенциальный патрубок 1 и, приобретая вращательное движение,
опускается винтообразно вдоль внутренних стенок цилиндра 2 и
конуса 3. В центральной зоне вращающийся воздушный поток,
освобожденный от пыли, двигается по направлению снизу вверх и
удаляется через коаксиально расположенную выхлопную трубу 7 и
«улитку» 8 из циклона. Небольшая часть этого потока, в котором
сконцентрирована основная масса выделяющейся пыли, поступает
через пылеотводящее отверстие 4 в бункер 5, где происходит
окончательное осаждение частиц. Эта часть потока, освободившись от сконцентрированных в нем частиц, выходит из бункера
через центральную зону того же пылеотводящего отверстия 4.
Уловленная пыль выгружается из бункера 5 через пылеспускной
патрубок и разгрузочное устройство 6, которое в период работы
циклона должно обеспечивать полную герметичность. Вследствие
интенсивного вращения газа в корпусе аппарата статическое давление понижается от периферии к центру, поэтому устройство и
называется циклоном аналогично атмосферному явлению.
Для расчета или выбора циклона необходимы следующие данные: объем очищаемого газа Q, м/с; плотность газа при рабочих
условиях ρ
дисперсный состав пыли d
газах с
, кг/м3; вязкость газа при рабочей температуре µ, Па∙с;
r
, мкм; входная концентрация пыли в
50
, г/м3, требуемая эффективность очистки η, %.
вх
В России принят следующий ряд внутреннего типового диаметра циклонов D, мм: 150, 200, 300, 400, 450, 500, 600, 700, 800,
900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400, 3000. Бункеры циклонов имеют цилиндрическую форму диаметром 1,5D для цилиндрических и 1,2D для конических циклонов. Высота цилиндрической части бункера составляет 0,8D. Расчет циклонов ведут методом последовательных приближений.
56
Рис. 3.1. Циклон
Тип
циклона
СК-ЦН-
34
СК-ЦН-
34м
w
опт
, м/с
4,5
3,5
3,5
2,0
1,7
2,0
Методика расчета
1. Определяют оптимальную скорость движения газа w
опт
в за-
висимости от типа циклона (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Оптимальная скорость движения газа w
в зависимости
опт
от типа циклона
ЦН-24 ЦН-15 ЦН-11 СДК-ЦН-33
2. Рассчитывают диаметр циклона по формуле (3.1):
(3.1)
Полученное значение необходимо округлить до ближайшего
типового значения. Если значение D превышает максимальное типовое значение, то необходимо применять два или более параллельно установленных циклонов.
57
3. Рассчитывают действительную скорость потока в циклоне
2
/4 DNQw ⋅⋅⋅=
π
RkkR ⋅⋅=
D, мм
150
200
300
450
>500
ЦН-11
0,94
0,95
0,96
0,99
1,0
ЦН-15, ЦН-24
0,85
0,9
0,93
1,0
1,0
СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34
и 34м
Тип
циклона
С
вх,
г/м3
0
10
20
40
80
120
150
ЦН-11 1 0,96
0,94
0,92
0,90
0,87
-
ЦН-15 1 0,93
0,92
0,91
0,90
0,87
0,86
ЦН-24 1 0,95
0,93
0,92
0,90
0,87
0,86
СДК-ЦН-33
1
0,81
0,785
0,78
0,77
0,76
0,745
СК-ЦН-34
1
0,98
0,947
0,93
0,915
0,91
0,90
СК-ЦН-34м
1
0,99
0,97
0,95 - -
-
СДК-ЦН-
33
СК-ЦН-
34
СК-ЦН-
34м
250
163
80
600
1150
2000
2
2
1
wRPPP
rвыхвх
⋅⋅⋅=−=∆
r
по формуле (3.2):
, (3.2)
где N – число циклонов.
Значение w не должно отклоняться от w
более чем на 15 %.
опт
4. Рассчитывают коэффициент гидравлического сопротивления:
, (3.3)
50021
и k2 – поправочные коэффициенты, зависящие от D, Свх и
где k
1
типа циклона (табл. 3.2 и 3.3); R
– коэффициент гидравлического
500
сопротивления при D = 500 мм (табл. 3.4).
Таблица 3.2
Значения k
Тип циклона
при различных D и типов циклонов
1
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Таблица 3.3
Значения k
при различных Свх и типов циклонов
2
Значения R
ЦН-11 ЦН-15 ЦН-24
5. Рассчитывают значение гидравлического сопротивления по
формуле (3.4):
Таблица 3.4
в зависимости от типов циклонов
500
. (3.4)
58
6. Определяют эффективность очистки по формуле (3.5):
( )( )
x15,0 Ф+⋅=
η
⋅=
50
50
lg8,0
T
d
d
x
Тип
циклона
ЦН-
24
СДК-ЦН-
33
СК-ЦН-
34
СК-ЦН-
34м
d
т50
8,5
4,5
3,65
2,31
1,95
1,3
х
-2,7
-2,0
-1,6
-1,4
-1,2
-1,0
-0,8
-0,6
-0,2
Ф(х)
0,004
0,023
0,055
0,081
0,115
0,159
0,212
0,274
0,421
х 0 0,2
0,4
0,6
0,8
1,2
1,6
1,8
2,7
Ф(х)
0,5
0,579
0,655
0,726
0,788
0,885
0,964
0,964
0,997
w
w
D
D
dd
TT
ч
чТ
T
T
⋅⋅⋅⋅=
µ
µ
r
r
5050
2
1
2
1
2
2
1
2
1
1
1
D
D
w
w
R
R
⋅⋅
−
−
=
η
η
, (3.5)
где Ф(х) – табличная функция (таблицы 3.5 и 3.6) параметра х
(3.6):
. (3.6)
Таблица 3.5
Значение d
ЦН-11 ЦН-15
в зависимости от типа циклона
т50
Таблица 3.6
Значение Ф(х) в зависимости от параметра х
Значение d
определяется по формуле (3.7):
т50
, (3.7)
– плотность частицы; μ – вязкость среды; w – скорость пото-
где ρ
ч
ка; D
= 600 мм; ρ
Т
= 1930 кг/м3; μт = 22,2·10-6 Па∙с; wт = 3,5 м/с
чт
(индекс «т» означает типовое значение параметра).
7. Осуществляют выбор циклона. Если расчетное η меньше
требуемого, то необходимо выбрать другой циклон с большим
гидравлическим сопротивлением R. Можно пользоваться форму-
лой (3.8):
,
= R1 · ((100 – η1) – (100 – η2)) · w1 · D2 / w2 · D1, (3.8)
R
2
где индексы 1 и 2 соответствуют двум различным циклонам (w
расчетная скорость, w
ным D
, вместо них подставить расчетный диаметр циклона).
2
– оптимальная скорость, D1 принять рав-
2
59
1
–
8. Сопоставляют расчетное количество пыли, попадающей в
πϕr
⋅⋅+= 22 bD
Тип циклона
СДК-
33
СК-
34
СК-
34м
Диаметр выхлопной трубы d
0,59
0,334
0,34
0,22
Диаметр пылевыпускного
отверстия di
Диаметр входного патрубка b
0,2
0,264
0,214
0,18
Длина входного патрубка l
0,6
Высота входного патрубка а
0,48
0,66
1,11
0,535
0,515
0,4
Высота выхлопной трубы
(ВТ) hт
Высота внешней части (ВТ)
hв
Высота цилиндрической части Нц
Высота конуса Нк
2,0
2,0
1,75
3,0
2,11
2,6
Высота установки фланца hфл
0,1
Общая высота циклона Н
4,38
4,56
4,26
3,835
2,925
3,3
атмосферу при расчетной и требуемой степенях очистки. Для того
чтобы оценить суточный валовый выброс пыли, кг, после циклона
следует воспользоваться формулой (3.9):
M = C
· Q (1 – η) · 24.
вх
9. Рассчитывают конструкционные размеры циклона (рис. 3.2
и 3.3, табл. 3.7) в соответствии с диаметром D выбранного циклона
по формуле (3.10):
X = k · D, (3.10)
где х – параметр циклона (диаметр, ширина, высота); k – коэффициент пропорциональности (табл. 3.7). Радиус улитки определяют
по формуле (3.11):
, (3.11)
где b – ширина входного патрубка; ϕ = 135° = 2,35 рад.
Таблица 3.7
Значение коэффициента пропорциональности k
Параметр
1. Перечислите достоинства и недостатки циклонов.
2. Опишите принцип действия циклона.
ЦН-
ЦН-
ЦН-
11
15
0,3–0,4 0,334 0,23 0,18
1,56 1,74 2,11 0,535 0,515 0,4
0,3 0,3 0,4 0,2-0,3
2,06 2,06 2,11 0,535 0,515 0,4
24
ЦН-
Вопросы и задания
60
ЦН-
ЦН-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]