2. Расчеты аппаратов

2.1. Расчет осадительной камеры

Осадительные камеры представляют собой простейшие аппараты для улавливания пыли. Их изготовляют в виде полых камер круглого или прямо­угольного сечения с бункером внизу для сбора пыли. Частицы в камерах осаж­даются под действием гравитационных сил. Преимуществом таких аппаратов является простота изготовления, небольшое гидравлическое сопротивление и доступность применяемых материалов, что позволяет изготовлять их на неспе­циализированных предприятиях. К недостаткам следует отнести низкую эффек­тивность пылеулавливания (40–50%), особенно при улавливании мелкодисперс­ной пыли (менее 20 мкм). Поэтому их зачастую используют как первую ступень очи­стки. Для увеличения эффективности работы устанавливают вертикальные пе­регородки, служащие для изменения направления движения газового потока. В таких аппаратах наряду с действием сил тяжести действуют и инерционные силы, под действием которых твердые частицы наталкиваются на препятствия и выпадают из потока. Скорость газа в осадительных камерах не должна превы­шать 1–2,5 м/с, в противном случае осевшие частицы могут подхватываться по­током и уноситься из аппарата.

При скорости в осадительной камере не менее 0,1 м/с и не более 2,5м/с раз­мер частиц составляет 65 мкм.

Величина критерия Архимеда определяется по формуле:

Ar = (2.1)

Ar =9,2919

По значению критерия Архимеда вычисляем число Рейнольдса следующим образом: так как Ar ≤ 36, то

Re = Ar/18 =0,5162 (2.2);

Теоретическая скорость осаждения шарообразной частицы при Ar ≤ 36 на­ходится по формуле:

ω_ос = (2.3);

ω_ос = = 0,1836 (м/с)

Проверка скорости ω_ос выполняется по формуле:

ω_ос = 0,1835 (м/с);

Доля различных форм частиц, учитывающихся в процессе осаждения задана в табл. 2.1.

Таблица 2.1 Поправочные коэффициенты частиц различных форм и их доля

Форма частиц	Значение φ	Доля m
Округлая φ0	0,87	0,4
Угловатая φу	0,77	0,1
Продолговатая φпр	0,68	0,3
Пластинчатая φпл	0,58	0,2

При неравномерном распределении:

φ = φ₀*m₀+φ_y*m_y+φ_пр*m_пр+φ_пл*m_пл (2.4)

где φ – поправочный коэффициент формы.

φ = 0,348+0,077+0,204+0,116 = 0,745

Уточняется фактическая скорость осаждения частиц:

ω_факт^ос = ω_ос * φ (2.5)

ω_факт^ос = 0,1836 * 0,745 = 0,1367 (м/с);

Скорость газа в осадительных камерах Wг не должна превышать 1,2 м/с, в противном случае осевшие частицы могут подхватываться потоком и уноситься из аппарата. Оптимальная скорость в осадительной камере W_г = 0,8м/с.

Площадь сечения осадительной камеры:

S = V₁/W_г (2.6);

S = 1,9/0,8 = 2,375;

Осадительные камеры, как правило, выполняются прямоугольного сече­ния, длинные стороны которого располагаются в горизонтальной плоскости. Высота камеры Н_к определяется так:

Н_к = 0,707*(2.7);

Н_к = 0,707*= 1,0895

Схема осадительной камеры представлена на рисунке 2.1, а основные ее раз­меры рассчитываются по формулам (2.8) – (2.10), угол α = 15⁰.

А - А В - В

Рисунок 2.1 – Схема осадительной камеры с перегородкой

(м) (2.8);

(м) (2.9);

Параметр П для осадительной камеры для движения пылегазового потока с огибанием поперечных перегородок рассчитывается по формуле:

П =2*[n^ос.*Н_кL/W_г*S ] (2.10);

П = 2*(3*0,1367*1,0895*4,7475/0,8*1,52) = 3,488 ;

Определяется параметр проскока частиц (Р):

P = 1 / е^П = 1/32,74=0,0305 (2.11);

Определяется фракционная эффективность очистки пылеосадительной камеры:

η_ф⁰= 1 - Р = 1 – 0,0305= 0,9695 (2.12);

После выбора и расчета геометрических характеристик пылеоосаждающей камеры производиться расчет потерь давления в ней. Порядок расчета следую­щий:

Определяется скорость пылегазовоздушной смеси в сечениях А-А и В-В:

_i = V₁/ S_i, (м/с) (2.13);

где S_i – площадь сечений А-А и В-В, равная:

;

;

где - диаметр входной трубы, равный:

;

(м);

= 0,9555 (м²⁾;

= 1,5193(м² );

= 1.9884 (м/с);

= 1.25 (м/с);

Вычисляется эквивалентный диаметр в сечениях А-А и В-В, принимая во внимание, что

(2.14);

где - соответствующая площадь каждого сечения;

- соответствующий периметр каждого сечения.

;

;

= 4.006 (м);

= 5.2296(м);

= 0.9540 (м);

= 1,1620 (м);

Определяются числа Рейнольдса в каждом сечении:

(2.15);

(2.16);

= 0,106*10⁶;

= 0,081*10⁶;

Так как расчетное число Рейнольдса лежит в пределах от 4000 до 10⁶, то коэффициент гидравлического сопротивления в сечениях А-А и В-В рассчиты­вается по формуле:

(2.17);

= 0,0174;

= 0,0186;

Определяем потери давления на трение по формуле:

P_тр = _A-A*(l₁ / d_э^А-А)*(_г * _A-A²/ 2) + _B-B*(L/ d_э^B-B )*( _г* /2) (2.18);

P_тр = (0.0174*0.1420*2.4710)+(0.0186*4.085*0.9773)=0.0803 (Па);

Вычисляем потери давления на местные сопротивления по формуле:

P_М.С = ₁* (_г*_A-A²/ 2) + n * ₂ *(_г*²_B-B /2) (2.19);

где - коэффициент местного сопротивления при входе пылевоздуш­ной смеси в камеру (происходит плавное расширение),= 0,5;

- коэффициент местного сопротивления при огибании перегородок, ;

- число перегородок, п = 3;

P_М.С = 0,5* (1,25*1.9884 ²/ 2) + 3 * 2,5 *(1,25* 1.2505²/2) = 8.5655 (Па);

Общая потеря в осадительной камере составит:

(2.20);

= 8.6458 (Па).