4. Расчёт и выбор циклонов.
Воздух, выходящий из сушильного барабана, очищается в циклонах, мокром пылеуловителе.
Определим наибольший диаметр частицы материала, уносимого из барабана в циклон вместе с отработанным воздухом.
Для этой цели рассчитаем скорости витания, Wвит., для частиц диаметром 0,1 мм; 0,15 мм; 0,2 мм; 0,25 мм по формуле:
(33)
где 2 – динамическая вязкость воздуха при температуре воздуха, покидающего сушильный барабан, Пас;
d – диаметр частицы, м;
вл.2 – плотность отработанного воздуха, кг/м3;
Ar – критерий Архимеда.
Критерий Архимеда определяем по формуле:
(34)
где 4 – плотность частиц высушиваемого материала, кг/м3;
g – ускорение силы тяжести, м/с2.
Для сернокислого аммония 4 = 1750 кг/м3 (прил. 1), а динамическая вязкость воздуха при t2 = 60C 2 = 0.0210-3 Пас 2.
Тогда определяем Ar по формуле (34) для частицы заданного диаметра, а затем по уравнению (33) скорость витания.
Результаты вычислений сводим в таблицу.
Таблица 4.1
|
d, мм |
W, м/с |
|
0,1 |
0,39 |
|
0,15 |
0,768 |
|
0,2 |
1,183 |
|
0,25 |
1,608 |
Скорость отработанного воздуха на выходе из барабана W2:
(35)
где Vвл.2 – расход влажного воздуха, покидающего сушильный барабан, м3/с;
Fб – площадь поперечного сечения барабана, м2;
н – коэффициент заполнения барабана насадкой (н = 0,05).
Тогда
Строим график зависимости Wвит. = f(d) (рис.5).
Рис. 5
Из графика (рис. 5) следует, что скорости витания, равной W2 = = 1,319 м/с, соответствует диаметру частицы d = 0,23 мм.
Таким образом, частицы материала, имеющие диаметр больше 0,23 мм, будут оставаться в барабане, а меньше 0,23 мм уноситься с отработанным воздухом в циклон. Для очистки воздуха применяем циклон типа НИИОГАЗ 7. Данные для подбора циклона даны в прил. 5.
Основные размеры циклона определяем в зависимости от его диаметра Д, эти размеры (в долях Д) приведены в табл. П. 5.1.
Применяются три типа этих циклонов: ЦН-24, ЦН-15 и ЦН-11. Циклон типа ЦН-24 обеспечивает более высокую производительность при наименьшем гидравлическом сопротивлении и применяется для улавливания крупной пыли (размеры частиц материала более 0,2 мм).
Циклоны ЦН-15 и ЦН-11 применяются для улавливания средней (размер 0,1-0,2 мм) и мелкой пыли (размер до 0,1 мм).
При оценке степени улавливания в циклоне, помимо свойств пыли, учитывается скорость газа и диаметр циклона. Циклоны меньшего диаметра имеют больший коэффициент очистки, поэтому рекомендуется устанавливать циклоны диаметром до 800 мм, а при необходимости устанавливать несколько циклонов, объединяя их в группы, но не более восьми 7.
Диаметр циклона Д определяем из уравнения расхода:
(36)
где - WЦ – условная скорость воздуха, отнесённая к полному поперечному сечению цилиндрической части циклона, м/с;
Vвл.2 – количество влажного воздуха на выходе из сушильного барабана, рассчитанное на летние условия работы, м3/с.
Для улавливания из воздуха частиц сернокислого аммония размером меньше d = 0,23 мм выбираем циклон типа ЦН-15, коэффициент сопротивления этого циклона = 160 (табл. П. 5.1).
Чтобы
определить скорость воздуха в циклоне,
предварительно зададимся отношением
.
Для широко распространённых циклонов
НИИОГАЗ отношение
равно 500-750 м2/с2
1.
Принимаем
и
из выражения
(37)
определяем условную скорость воздуха:
(38)
Тогда диаметр циклона Д:
Так как циклоны типа ЦН-15 с диаметром более 800 мм не экономичны и не выпускаются, то следует установить параллельно несколько циклонов меньшего диаметра. В этом случае диаметр циклонов подбирается постепенно: в формулу (36) подставляем не весь расход воздуха, а делим его на выбранное число аппаратов. Так, если отработанный воздух будет очищаться в двух циклонах, то диаметр циклона будет:
Выбираем нормализованный циклон типа ЦН-15 с диаметром 700 мм (прил. 5, табл. П.5.2). Его конструктивные размеры (в мм): d = = 420; d1 = 410; H = 3210; h1 = 1400; h2 = 1600; h3 = 210; h4 = 1235; a = = 462; b1 = 140; b = 182; l = 430.
Гидравлическое сопротивление циклона рассчитываем по уравнению
(39)
Так как аппараты установлены параллельно, то сопротивление батареи циклонов будет равно сопротивлению одного циклона.