8. Технологический расчёт мокрого циклона

Пример.Требуется определить размеры, гидравлическое сопротивление центробежного циклона, эффективность очистки, а также расход воды на неё по следующим данным:

- количество вентиляционного воздуха при рабочих условиях V=28000 м³/ч =7,778 м³/с;

- температура воздуха t=20 °С;

- воздух в трубопроводе на входе в циклон находится под избыточным давлением p=300 Па;

- барометрическое давление P_бар= 101325 Па;

- начальная запыленность воздуха z₁=1,0 г/м³;

- плотность пыли _п=2 г/см³;

- дисперсный состав пыли характеризуется следующими данными:

Размер частиц, мкм	05	510	1015	1520	2030	3040	>40
Средний размер частиц, мкм	3.0	7.5	12.5	17.5	25.0	35.0	45.0
Содержание, % (по массе)	2.0	18.0	15.0	25.0	15.0	10.0	15.0
Содержание, доли единицы	0.02	0.18	0.15	0.25	0.15	0.10	0.15

(Разместить схему аппарата)

РасЧЁт.Принимаем, в соответствии с рекомендациями, скорость воздуха в цилиндрической части циклона v=4 м/с и находим его диаметр по формуле (4.1):

где V - количество газа, подлежащего очистке при рабочих условиях, м³/с;

v - средняя скорость газа в сечении цилиндрической части аппарата, м/с;

n - число циклонов.

Принимаем n=1, тогда

м.

Ввиду того, что циклон не следует делать диаметром более 1200 мм, принимаем к установке два циклона и рассчитываем диаметр каждого, считая, что воздух будет поступать в них параллельно:

м.

Остальные размеры циклона находим по следующим зависимостям. Высоту цилиндрической части циклона выбираем в 6,5 раза больше его диаметра:

H=6,5.D=6,5.1,113=7,23 м.

Высоту бункера принимаем равной половине диаметра циклона:

Hб=0,5.D=0,5.1,113=0,557 м.

Площадь входного и выходного патрубков циклона определяем из рекомендованной скорости воздуха в них v_п=21 м/с:

Sп=V/(n.vп)=7,7778/(2.21)=0,185 м2.

где n - число циклонов.

Высоту патрубков для входа и выхода газа выбираем, исходя из соотношения

hп=0,8.D=0,8.1,113=0,89 м.

Тогда ширина патрубка будет равна

bп=Sп/hп=0,185.0,89=0,207 м.

Находим значение гидравлического сопротивления циклона по формуле (4.3). При диаметре циклона D=1,113 м коэффициент гидравлического сопротивления = 2,84.

Плотность воздуха при рабочих условиях находим по формуле

кг/м3,

где p_бар- барометрическое давление, Па;

p - избыточное давление (разрежение), Па;

t - температура воздуха, °С;

₀- плотность воздуха при нормальных условиях (см. таблицу А.2 приложения А)₀=1,293 кг/м³.

Отсюда

кг/м3.

Тогда p=··v²/2=2,84·1,208·20²/2=756 Па

Расход воды на орошение стенок циклона составит по формуле (4.2):

;

МВ=0,14·3,14·1,113=0,49 л/с, или 1764 л/ч.

Расход воды на два циклона будет равен 3528 л/ч. На промывку циклона расход воды принимаем в 1,5 раза больше, чем на орошение, т.е. для промывки одного циклона потребуется воды 1,5^.1764 л/ч. Вода к соплам поступает из уравнительного бачка под давлением 19,6 кПа.

Определяем степень очистки газа в циклоне. Ниже приведены сводные (из рисунка А.2 приложения А и таблицы 4.1) данные, использованные в дальнейшем расчёте.

Средний размер частиц пыли, d, мкм	3	7,5	12,5	17,5	25	33	45
Скорость витания частиц, см/с	0,1	0,3	0,75	1,8	3,8	7,5	11,5
Фракционная эффективность, ф, %	85	85	90,3	90,3	92,8	94,3	95,5
Фракционная эффективность, доли единицы	0,85	0,85	0,903	0,903	0,928	0,943	0,955

Для полидисперсного аэрозоля общую степень улавливания определяют для N_Ффракций по формуле (4.4)

,

где N_Ф- число фракций;

_{Ф, i} - степень улавливания частиц i-ой фракции;

Ф_i - отношение массы пыли i-ой фракции к массе всей пыли.

Общая степень очистки воздуха в циклоне диаметром 1 м по формуле будет

=(85·0,02 + 85·0,18 + 90,3·0,15 + 92,8·0,25 + 94,3·0,10 + 95,5·0,15)= 90,81 %.

Для рассчитанного диаметра циклона действительное значение степени очистки воздуха составит по формуле (4.5)

или %.

Конечное содержание пыли в очищенном воздухе

z2=z1.(1 -)=1.(1 - 0,903)=0,097 г/м3, или 97 мг/м3.