Дані для розрахунку наведені в додатку и. Розрахункова робота №8 «Розрахунок циклона»

Існують три основних типи циклонів:

- конструкції “НИИОгаз” основної серії НЦ (циклон нормалізований) – Україна;

• конструкції “ЛИОТ” (ленінградський інститут охорони праці) – Росія;

• конструкції “СИОТ” (свердловський інститут охорони праці) – Росія.

Найбільше поширення одержали циліндричні циклони конструкції “НИИОгаз” серії НЦ. Відмінною їхньою особливістю є похилий вхідний патрубок, а також малий кут розкриття конічної частини. Такі конструкційні особливості забезпечують досить високий ступінь очищення при помірному гідравлічному опорі.

Усі циклони серії НЦ нормалізовані, тобто будь-який з розмірів кожного типу виражений у частках від діаметра циклона D.

Випускаються три різновиди циклонів серії НЦ:

1. НЦ-15 з кутом нахилу вхідного патрубка 15 ⁰;

2. НЦ-11 з кутом нахилу 11⁰ з підвищеною ефективністю, але з великим гідравлічним опором;

3. НЦ-24 з кутом нахилу 24⁰ з підвищеною пропускною здатністю, але з меншою ефективністю і зниженим гідравлічним опором.

Завдання

Вибрати циклон типу НЦ-15, визначити його гідравлічний опір і ефективність очищення газу від пилу.

Дані для розрахунку:

• Витрата запилених газів V=4100 м³/год;

• Питома щільність газу ₀=1,29 кг/м³;

• Температура газу t=110 ⁰С;

• В'язкість газу =24.810^-6 Пас;

• Барометричний тиск Р_б=101 кПа;

• Розрідження в циклоні Р_ц= -30 Па;

• Початкова концентрація пилу в газі С₁=50 г/м³;

• Характеристика дисперсного складу пилу:

• середньомедіаний розмір часток d_m=10 мкм (середньомедіаний розмір – це такий розмір частки, при якому сумарна маса всіх часток розміром більше d_m дорівнює сумарній масі всіх часток розміром менше d_m);

• середнєквадратичне відхилення функції розподілу lg G=0,7, де G- показник дисперсності пилу, що характеризує розподіл часток по розмірах:

G=d_15,9/d₅₀=d^т₅₀/d_84,1

(d^т₅₀ - розмір часток для 50 процентної ефективності роботи циклона),

де d_15,9 - такий розмір частки, при якій усі частки менше цього розміру складають 15,9% по масі від усіх часток. Аналогічно для d₅₀ і d_84,1.

• Щільність часток пилу =3000 кг/м³

• Необхідний ступінь очищення _зад=0,6

РОЗРАХУНОК

1. Щільність газу при робочих умовах

.

2. Витрата газу при робочих умовах

V_г=.

3. Діаметр циклона при оптимальній швидкості газу в циклоні

W_опт=3,5 м/с (оптимальна швидкість для циклонів НЦ-15)

D=.

Приймаємо найближчий зі стандартного ряду діаметр циклона типу НЦ-15:

D[мм]:200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000;

1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400; 3000.

Застосовувати циклони діаметром більш 1000 мм не рекомендується через різке зниження ефективності очищення. Якщо при розрахунку діаметр циклона перевищує 1000 мм, то необхідно використовувати батарейні циклони.

Приймаємо діаметр циклона D=800мм.

4. Дійсна швидкість газу в циклоні:

W_ц=.

Через те, що дійсна швидкість відрізняється від оптимальної менше ніж на 15 %, зупинимося на обраному діаметрі циклона і знайдемо його інші розміри відповідно до нормалі.

5. Аеродинамічний опір циклона (для вибору потужності димовисмоктувача)

ΔР=ξ,

де: ξ=К₁К₂ξ₅₀₀ - коефіцієнт опору циклона.

К₁- поправочний коефіцієнт, що враховує вплив діаметра циклона.

D,мм	150	200	300	400	500
К1	0,85	0,90	0,93	1	1

К₁=1- для даного розрахунку.

К₂ - поправочний коефіцієнт, що враховує вплив запиленості газу.

С,г/м3	0	10	20	40	80	120	150
К2	1	0,93	0,92	0,91	0,9	0,87	0,86

К₂=0,9075 - для даного розрахунку;

де ξ₅₀₀ - коефіцієнт опору циклона діаметром 500 мм;

За практичними даними:

• для циклона з виходом у мережу ξ=155;

• для циклона з виходом в атмосферу ξ=163;

Для умов задачі ξ₅₀₀=155.

Аеродинамічний опір циклона складе:

ξ=1·0,9075·155=140,7.

Звідси: ΔР=140,7·(3,2²·0,92/2)=662,8 Па.

6. Визначимо розмір часток d₅₀, що вловлюються обраним циклоном при робочих умовах з ефективністю 50%:

d₅₀=d₅₀^т·

де:D_т=0,6 м; ρ_ч.т.=1930 кг/м³; μ_т=22,210^-6 Пас; W_т=3,5 м/с - табличні значення параметрів, при яких отримана величина d₅₀^т=4,5 мкм.

d₅₀=4,5.

Ступінь очищення газу залежить від дисперсного складу часток. У розрахунку застосовується функція розподілу часток по розмірах ”x”, що визначається по формулі:

X=

де G_η^г=0,352 (з характеристик циклона НЦ-15)

x= .

Використовуючи таблицю значень нормальної функції розподілу часток по розмірах, (додаток Л) визначаємо ступінь очищення газів у розрахованому циклоні:

η_р=ƒ(0,4292)=0,6661 [2, с.39], тому що η_р>η_з , то перерахунок не потрібен.

Дані для розрахунку наведені в додатку К.