1.5.2. Розрахунок батарейного циклона

Завдання на проектування.

Розрахувати та запроектувати батарейний циклон для очищення газу від твердих частинок згідно наступних даних:

• об’ємна витрата газу V_Г, який поступає на очистку, 130000м³/год;

• динамічна в’язкість газу за робочої температури μ_г= 5,63·10^-6, Па·с;

• густина газу ρ=0,81 кг/м³, кг/м³;

• початкова концентрація пилу С_вх=20, г/м³;

• густина частинок пилу ρ_ч=2240, кг/м³;

• необхідна степінь очистки газу від пилу (ефективність роботи установки) η=70, %.

• гранулометричний склад пилу –(%, мас)

dчаст	мас,%
dчаст< 1мкм	9,5
1-5 мкм	23,5
5-10	17
10-50	34
50-100	6
dчаст>100мкм	10

Технологічний розрахунок.

Метою технологічного розрахунку батарейного циклону є визначення основних геометричних розмірів циклонних елементів та їх кількості, а також розрахунок загальної ефективності роботи установки.

1. На основі загальних даних про батарейні циклони різних типів (табл. 1.7, 1.8), їх ефективність та гідравлічний опір, тип пилу, що вловлюється, його природи, фізичних властивостей, властивостей газової фази, запиленості на вході та температури, вибираємо батарейний циклон типу ЦБ-254Р з діаметром циклонних елементів 250 мм.

2. Для вибраного типу циклону оптимальну фіктивна швидкість газу в робочій зоні циклонного елемента батарейного циклона 4,5 м/с.

3. Розраховуємо витрати газу через один циклонний елемент за прийнятої оптимальної фіктивної швидкості:

4. Визначаєм необхідну кількість циклонних елементів:

шт

5. Керуючись рекомендаціями розміщення елементів в батареї, визначаємо дійсне число елементів. Приймаємо дві секцій батарейних циклонів, які складаються з n=80 елементів з направляючими типу «розетка».

6. На основі вибраної дійсної кількості циклонних елементів, перераховуємо витрату газу через один циклонний елемент та уточнюємо фіктивну швидкість газу в одному елементі вибраного стандартизованого діаметру.

Дійсна швидкість не відрізнятися від рекомендованої більш ніж на 10%.

7. Визначаюємо гідравлічний опір циклону, (1.8):

,

де ξ_бц – коефіцієнт опору батарейного циклону, ξ_бц = 90;

W – дійсна фіктивна швидкість газу в апараті, м/с;

ρ- густина газу за робочих умов, ρ=0,81 кг/м³.

8. Ефективність очистки газу в елементі батарейного циклону визначають за методикою розрахунку ефективності для одиночного циклону наведеною в п. 1.1.9-1.1.12, використовуючи довідникові дані d₅₀^T і lg σ_η для прийнятого типу елемента з направляючим апаратом, які наведені в табл. 1.9.

Дисперсний склад пилу на вході в циклон та визначення його основних характеристик наведений в попередньому прикладі розрахунку групового циклону. d_м =10 мкм.

9. Згідно табл. 1.9 визначаємо числові значення фракційної ефективності циклону: d₅₀^T =3,8 мкм і lg σ_η =0,46.

Оскільки, наведені дані з табл. 1.9 d₅₀^T і lg σ_η, відповідають певним умовам роботи циклона, то розраховуємо розмір частинок, що вловлюються за фактичних умов роботи вибраного циклону з ефективністю 50%, (1.6):

,

де D_Т, ρ_чТ, μ_Т, W_Т – параметри, що відповідають умовам, за яких одержані табличні значення d₅₀^T і lg σ_η; W_Т=3.5, м/с; D_Т = 0.6 м; ρ_чТ = 1930 кг/м³; μ_Т = 22.2·10^-6 Па·с.

D=0,25 м, ρ_ч=2240 кг/м³ , μ=5,63·10^-6 Па·с, W=4.6, м/с – параметри, які відповідають фактичним умовам роботи циклону.

10. Розраховуємо параметр „х”, (1.7):

Розрахованому параметру „х” згідно табл. 1.6 відповідає значення інтеграла ймовірності Ф(х).

Ф(х)=0,83. Тобто η=83%.

Загальний коефіцієнт очистки газу в батарейному циклоні менше на 10%: η=73%, що відповідає завданню.

КОНСТРУКТИВНИЙ РОЗРАХУНОК БАТАРАЙНОГО ЦИКЛОНУ.

1. Відстані між циклонними елементами визначаємо, керуючись даними з технологічного розрахунку по кількості елементів, їх діаметра та згідно табл.1.12.

табл.1.12

Тип закручуючого елементу	Діаметр елементу, D мм	Діаметр вихлопної труби, d мм	a, мм	b, мм
«Розетка»	250 150 100	133 83 59	280 180 130	170 120 95
«Гвинт»	250	159	280	170

Геометричні розміри секції батарейного циклону - довжина «А», ширина «В» і висота «Н» (див. рис.1.3.), визначаємо наступним чином:

А=(n₁-1)a+2b=(5-1)280+2∙170=1460 мм

B=(n₂-1)a+2b=(8-1)280+2∙170=2300 мм

n₁-число елементів в ряді по довжині (А), n₂- число елементів в ряді по ширині (В).

2.Висота кожуху газорозподільчої камери, (1.13):

W_вх-швидкість газу на вході, в живому січенні (F_вх в м²) газорозподільчої камери, (в міжтрубному просторі першого ряду вихлопних труб)м/с. Приймаємо рекомендовану W_вх=14м/с.

К – число секцій батарейного циклону.К=2.

Рис. 1. Схема батарейного циклону.

Література:

1. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов: Справ. изд. Алиев Г.М.-А. М.: Металургія, 1986.

2. Проектирование аппаратов пылеочистки. / Зиганшин М.Г., Колесник А.А., Посохин В.Н./ М.: „Экспресс-ЗМ”, 1998.

3. Расчет пылеуловителей. В 3 ч. Ч.1. Расчет циклонов и рукавных фильтров./ А.Е. Замураев, В.Б. Пономарев. Екатеренбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006.

4. Основне процессы и аппараты химической технологи. Ю.И. Дытнерский. Пособие по проектированию. М.: Химия, 1991.

44