Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Промышленная экология. Практикум
.pdf
3. Чем отличаются цилиндрические и конические циклоны?
№
варианта
Тип
циклона
Q,
м3/с
Свх,
г/м
ρг,
кг/м3
ρч,
кг/м3
μ∙10-6,
Па∙с
1
ЦН-11
12
40
1,34
1930
22,2
0,95 2 ЦН-11
15
120
1,35
2230
22,1
0,65 3 ЦН-15
17
80
1,36
1650
22,0
0,75 4 ЦН-15
20
10
1,37
1700
21,9
0,95 5 ЦН-24
25
20
1,38
1750
21,8
0,90 6 ЦН-24
30
40
1,39
1900
21,7
0,85
СДК-
ЦН-33
СК-ЦН-
34
СК-ЦН-
34м
10
ЦН-11
10
80
1,24
1900
21,2
0,90
11
ЦН-11
14
80
1,25
2130
21,1
0,75
12
ЦН-15
16
40
1,26
1750
21,0
0,85
13
ЦН-15
22
20
1,27
1800
22,9
0,85
14
ЦН-24
20
40
1,28
1850
22,8
0,80
15
ЦН-24
25
80
1,29
1950
22,7
0,85
4. Какова эффективность очистки в циклонах? От чего она за-
висит?
5. Перечислите основные марки циклонов.
6. Рассчитайте циклон, опираясь на вышеизложенную методи-
ку, используя исходные данные из табл. 3.8.
Таблица 3.8
Индивидуальные варианты
3
7
8
9
8 150 1,33 2130 21,6 0,65
5 80 1,32 2050 21,5 0,75
1 40 1,31 2100 21,4 0,75
7. Начертите схему рассчитанного циклона и поставьте кон-
струкционные размеры в миллиметрах (рис. 3.2).
η
61
Рис. 3.2. Схемы цилиндрического и конического циклонов
Рекомендуемая литература
1. Тимонин А. С. Инженерно-экологический справочник. Т. 1. –
Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003. 917 с.
2. Техника и технология защиты воздушной среды: учебное
пособие / В. В. Юшин и др. – М.: Высшая школа, 2005. 391 с.
62
4. РАСЧЕТ ПЕННОГО АППАРАТА
Цель: ознакомление с конструктивными особенностями,
принципом работы и методикой расчета аппаратов, предназначенных для мокрого пылеулавливания.
Знания и умения, приобретаемые студентом в результате
освоения темы, формируемые компетенции или их части
Практическое занятие направлено на формирование
профессиональных компетенций (ПК-8, ПК-11). 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
Процесс мокрого пылеулавливания основан на контакте запыленного газового потока с жидкостью (обычно водой), которая захватывает взвешенные частицы и уносит их из аппарата в виде
шлама. Аппараты мокрой очистки отличаются сравнительно небольшой стоимостью и более высокой эффективностью улавливания пыли по сравнению с сухими, могут быть применимы для удаления частиц до 0,1 мкм, при высокой температуре и влажности
газов, опасности возгорания и взрывов. Недостатки состоят в
необходимости дальнейшей обработки шламов, мероприятиях по
предотвращению брызгоуноса, антикоррозийной обработке.
Теоретическая часть
Среди пылеулавливающего оборудования аппараты мокрой
очистки являются самыми многочисленными. В зависимости от
способа организации поверхности контакта фаз и принципа действия их можно подразделить на следующие группы: 1) полые газопромыватели (полые и форсуночные скрубберы); 2) насадочные
скрубберы; 3) тарельчатые газопромыватели (барботажные и пенные аппараты); 4) газопромыватели с подвижной насадкой; 5) мокрые аппараты ударно-инерционного действия (ротоклоны); 6) мок-
63
рые аппараты центробежного действия; 7) механические газопромыватели (механические и динамические скрубберы); 8) скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури).
На рис. 4.1 представлен пенный аппарат со стабилизатором
слоя (ПАСС). В аппарате происходит взаимодействие газов с жидкостью на тарелках различной конструкции. При этом образуется
пена. Чем больше высота пены, тем эффективнее идет очистка газа
от пыли.
Рис. 4.1. Пенный аппарат ПАСС: 1 – брызгоуловитель; 2 – центробежный
завихритель; 3 – патрубок для отвода жидкости из брызгоуловителя;
4 – верхняя секция; 5 – средняя секция; 6 – стабилизатор; 7 – нижняя
секция; 8 – тарелка; 9 – ороситель; 10 – форсунка для периодического
орошения завихрителя
Задача. Рассчитать пенный аппарат для очистки технологиче-
ских газов, удаляемых после сушилки с кипящим слоем и содер-
64
жащих фосфоритовую пыль. Общий расход газа 20 тыс. м3/ч, тем-
dТ, мкм
0–5
5–10
10–15
15–20
20–30
>30
∆R, %
24
26
17 6 13
14
3=
O
Г
υ
( )
( )
85,133600/200003600/ =⋅==
O
Г
VS
υ
( ) ( )
54,114,3/85,14/4
5,05,0
0
=⋅==
π
SD
Ско-
та, м/с
Основные размеры аппарата, мм
ПАСС-
Т(Д)-3
2,5–
3,4
ПАСС-
Т(Д)-4
3,4–
4,5
ПАСС-
Т(Д)-5
4,5–
6,2
ПАСС-
Т(Д)-7
6,2–
8,4
пература газа 75 °С, температура орошающей воды 25 °С, начальная концентрация пыли 2 г/м
3
, плотность газа 1,02 кг/м3, дисперс-
ный состав пыли приведен в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Дисперсный состав фосфоритовой пыли
Решение:
1. Принимаем за базовую конструкцию аппарат типа ПАСС,
а скорость газа в сечении аппарата – из условий устойчивости слоя
пены
м/с.
2. Площадь сечения корпуса аппарата определяют по формуле
(4.1):
м2. (4.1)
3. Диаметр корпуса аппарата рассчитывают по формуле (4.2):
м. (4.2)
Примем действительный диаметр корпуса равным 1500 мм
(табл. 4.2).
Таблица 4.2
Нормализованный ряд аппаратов типа ПАСС
Рас-
Тип
аппара-
та
ход
газа,
тыс.
3
/ч
м
рость
газа в
свободном се-
чении
аппара-
2,9 3670 600 285 100
2,85 3790 700 355 100
2,96 3910 800 400 100
3,05 4160 920 450 100
высо-
та Н
65
диа-
метр D
диаметр
выходно-
го па-
трубка
D
1
диаметр
входно-
го па-
трубка
D
2
ПАСС-
Т(Д)-10
8,4–
11,7
2,94 4300 1100 500 100
ПАСС-
Т(Д)-14
11,7–
16,5
ПАСС-
Т(Д)-20
16,5–
23,2
ПАСС-
Т(Д)-30
23,2–
32,6
ПАСС-
Т(Д)-40
32,6–
45,7
ПАСС-
Т(Д)-55
45,7–
64,0
15,35,1/54,13/
2222
0
=⋅== DD
O
ГГ
υυ
10=L
77,177,11
0
=⋅=⋅=
ДЖ
SLL
( )
( )
21,01000005,01,0/115,337,1
/37,1
61,0085,061,0152,0458,0
61,0085,0061,0152,00458,0
0
=⋅⋅⋅⋅=
==
ЖnГ
dHLS
rυ
( ) ( )
10121,05/05,015,38,4/8,4
9,114,02,079,09,1014,0
0
2,079,0
=⋅⋅⋅== SdmH
Гn
υ
05,020000/1000/
0
===
Г
VLm
2,95 4860 1300 560 100
3,12 5300 1500 630 100
3,05 6050 1800 800 150
3,14 6710 2100 900 150
3,10 7630 2500 1020 150
4. Тогда действительная скорость газа в сечении аппарата (4.3)
составит:
м/с. (4.3)
5. Расход жидкости (4.4) принимаем с учетом оптимальной
работы аппарата при плотности орошения
м3/м2∙ч:
м3/ч, (4.4)
= 0,785, D
где S
д
6. Живое сечение дырчатой решетки S
высоте слоя пены 100 мм, диаметре отверстий 5 мм и плотности
жидкости 1000 кг/м
2
= 1,77 м2.
д
3
:
вычисляем по (4.5) при
0
где Н
мм; S
м
– высота слоя пены, мм; d0 – диаметр отверстий решетки,
п
– относительная площадь свободного сечения решетки,
0
2/м2
; ρж – плотность жидкости, кг/м3.
7. Проверяем действительную высоту слоя пены по уравнению
(4.6):
где плотность орошения m, л/м
8. Шаг между отверстиями в случае ромбической разбивки
определяется по формуле (4.8):
,(4.5)
мм,(4.6)
3
, вычисляется по формуле (4.7):
л/м3. (4.7)
66
( ) ( )
мм.1001,021,0/91,0005,0/91,0
5,05,0
00
==== мSdl
m
9. Полное гидравлическое сопротивление аппарата рассчиты-
anp
PPPPP ∆+∆+∆+∆=∆
σ
( )
( )
9,43221,0/02,115,382,12/82,1
2
0
2
=⋅⋅⋅=⋅=∆ SP
ГГp
rυ
( )
( )
11421,0/15,3/81,91000101,0447,0/447,0
5,05,0
0
=⋅⋅⋅==∆ SgHP
ГЖnn
υr
( )
4,50105/103,64/4
32
0
=⋅⋅⋅==∆
−−
dP
σ
σ
1372/02,115,3272/
22
=⋅⋅==∆
ГГaa
P
rυξ
3451374,501149,43 =+++=∆P
( ) ( )
[ ]
25,09,01,0
/37,11,871100
ГnTФ
Нdυη−−=
( )
2/d
21ср TT
dd +=
dТ, мкм
0–5
5–10
10–15
15–20
20–30
>30
ηф, %
79,34
89,32
93,96
97,46
100
100
( )
%6,90100/1410013100646,971796,932632,892434,79 =⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅=
η
вается по формуле (4.9):
, (4.9)
(4.8)
где ∆Р
, ∆Рn, ∆Рσ, ∆Ра (потери напора соответственно сухой решет-
р
ки, слоя пены, за счет сил поверхностного напряжения, корпуса
аппарата, Па) определяют по формулам (4.10)–(4.13):
Па;(4.10)
Па;(4.11)
Па (4.12)
где σ – коэффициент поверхностного натяжения для воды σ =
-2
6,3⋅10
Н/м;
Па; (4.13)
где ξ
= 25 ÷ 28 – коэффициент гидравлического сопротивления
а
корпуса аппарата.
Па.
10. Фосфоритовая пыль гидрофобна, поэтому степень фракционной очистки определяем по формуле (4.14) для плохо смачиваемых пылей:
. (4.14)
11. В результате вычислений получаем следующие фракционные
степени очистки при Н
= 101 мм и
n
(табл. 4.3):
Фракционные степени очистки от фосфоритовой пыли
12. Общая степень очистки:
13. Остаточная концентрация пыли в газе по формуле (4.15)
составит:
С
= Сг(100 – η) / 100 = 2(100 – 90,6 / 100) = 0,188 г/м3. (4.15)
вых
67
Таблица 4.3
.
Вопросы и задания
№
варианта
V, тыс.
м3/ч
1. Назовите преимущества и недостатки мокрой очистки газов
от пыли по сравнению с сухой очисткой.
2. Приведите классификацию аппаратов мокрой очистки.
3. Опишите принцип действия пенных пылеуловителей.
4. Рассчитайте пенный аппарат для очистки технологических
газов, удаляемых после сушилки с кипящим слоем и содержащих
фосфоритовую пыль. Общий расход газа принять из таблицы 4.4,
температура газа 75 °С, температура орошающей воды 25 °С,
начальная концентрация пыли 2 г/м
3
, плотность газа 1,02 кг/м3,
дисперсный состав пыли взять из табл. 4.1.
Таблица 4.4
Индивидуальные варианты технологических газов
1 2 3 4 5 6 7 8 9
55 45 40 32 27 25 22 18 16 13 10 7 5 4 3
10 11 12 13 14 15
Рекомендуемая литература
1. Калыгин В. Г. Промышленная экология: учебное пособие
для студентов вузов. – М.: Академия, 2004. 432 с.
2. Тимонин А. С. Инженерно-экологический справочник. Т. 1. –
Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003. 917 с.
68
5. РАСЧЕТ РУКАВНОГО ФИЛЬТРА
Цель: ознакомление с конструктивными особенностями,
принципом работы и методикой расчета аппаратов, предназначенных для улавливания пылей путем фильтрования через пористые
материалы.
Знания и умения, приобретаемые студентом в результате
освоения темы, формируемые компетенции или их части
Практическое занятие направлено на формирование
профессиональных компетенций (ПК-8, ПК-11). 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
В фильтрующих пылеуловителях процесс очистки происходит
на пористой фильтровальной перегородке, сквозь которую проникает газовая среда и которой задерживаются твердые частицы. Основными механизмами очистки газов являются: инерционный, механизм захвата или касания, электростатический и диффузионный.
Фильтрующие пылеуловители являются аппаратами тонкой очистки, их эффективность может достигать 99,99 %, поэтому они, как
правило, являются последними ступенями очистки. Наибольшее
распространение в промышленности получили рукавные фильтры.
Теоретическая часть
Рукавные фильтры представляют собой аппараты с корпусами
прямоугольной или круглой формы. Внутри корпусов подвешены
рукава диаметром от 100 до 300 мм, высотой от 0,5 до 10 м. Фильтрация воздуха осуществляется пропусканием запыленной среды
через ткань рукава. Поле того, как на фильтрующей поверхности
накопится слой пыли, гидравлическое сопротивление которого составляет предельно допустимую величину, производят регенерацию рукавов (сбрасывание в бункер накопившегося слоя пыли).
69
Для регенерации используют обратную, импульсную и струйную
продувку или механическое встряхивание, которое может сочетаться с обратной продувкой.
Помимо способа регенерации, рукавные фильтры различаются
площадью фильтрующей поверхности, допустимой величиной рабочего давления (разрежения), количеством секций, формой, диаметром, высотой и конструктивными особенностями рукавов
(наличием каркаса, колец по высоте рукава и т. п.).
В настоящее время наиболее распространенными типами рукавных фильтров являются: ФРКИ, ФРКДИ, ФРО, ФРОС и др.
Условное обозначение типоразмера фильтров: Ф – фильтр; Р – рукавный; К – каркасный; И – с импульсной продувкой; ДИ – с двухсторонней импульсной продувкой; О – с регенерацией обратной
продувкой; ОС – обратная продувка сжатым воздухом.
Рукавные фильтры ФРОС предназначены для улавливания
ценных продуктов из газов с высокой температурой. ФРО используются для улавливания слабо слипающихся пылей из сухих газов
при объеме их свыше 50 тыс. м
3
/ч. ФРКДИ предназначены для
улавливания нетоксичных и невзрывоопасных пылей при температуре очищаемого газа до 130
°С. Рукавные фильтры ФРКИ (рис.
5.1) применяют в тех же случаях, что и ФРКДИ, однако они имеют
меньшую площадь фильтровальной поверхности.
Рис. 5.1. Рукавный фильтр типа ФРКИ: 1 – рукав; 2 – крышка;
3 – клапанная секция; 4 – коллектор; 5 – корпус; 6 – бункер; 7 – люк;
I – запыленный газ; II – очищенный газ; III – уловленные частицы
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]