8.7. Аэродинамический расчет газоотводящего тракта и выбор дымососов и вентиляторов
Задание 7.1. Для отвода газов от зонта, установленного над источником пылевыделения, запроектирована вентиляционная система, которая состоит из трех участков металлических газоходов круглого сечения, заканчивающихся вентилятором, выбрасывающим газы в атмосферу.
Размеры участков газохода: диаметры d1 = 500 мм, d2 = 450 мм, d3 = 380 мм и длина l1 = 12 м, l2 = 10 м, l3 = 26 м. Переходы от одного участка газохода к другому плавные. Средняя температура газов по участкам газохода составляет: Т1 = 300 оС, Т2 = 250 оС, Т3 = 150 оС. Высота подъема газов по участкам газохода в целом составляет: h1 = - 12 м, h2 = + 2 м, h3 = + 8 м. По участкам газоходов имеются местные сопротивления: 1-й участок – 3 крутых поворота на 90о, 2-й участок – 2 плавных поворота на 90о, 3-й участок – 2 плавных и 2 крутых поворота на 90о.
Выбрать вентилятор, обеспечивающий разрежение на выходе зонта, равное Рр = 450 Па, и отвод от зонта газов в количестве Vo = 5 нм3/с при плотности газа при нормальных условиях о = 1,30 кг/м3.
З
адание
7.2. Выбрать
вентилятор, обеспечивающий отвод и
очистку газов. Схема газохода приведена
на рис. 8.1. Исходные данные принять из
таблицы 8.4. (вариант задает преподаватель).
Рис.8.1. Схема газоотводящего тракта
Задание 7.3. Выбрать вентилятор, обеспечивающий отвод и очистку газов. Схема газохода приведена на рис. 8.1. Исходные данные принять из таблицы 8.4 для варианта 6. Определить, на сколько следует увеличить число оборотов вала рабочего колеса вентилятора, если сопротивление пылеулавливающего аппарата второй ступени увеличится в 2 раза.
Задание 7.4. Выбрать вентилятор, обеспечивающий эффективную работу вентиляционной системы при следующих ее характеристиках: полное расчетное сопротивление газоотводящего тракта Рр = 4500 Па, расчетный объемный расход газов Vр = 6,5 м3/с. Оценить, как изменятся характеристики вентилятора, если число оборотов двигателя вентилятора увеличится в 1,5 – 2 - 2,5 - 3 раза и уменьшится в 1,5 – 2 - 2,5 - 3 раза. Результаты представить в виде графиков: Рр = f(n), Vр = f(n), N = f(n).
Задание 7.5. Вентилятор работает со следующими каталожными характеристиками: давление создаваемое вентилятором Ркат1 = 3200 Па, производительность Vд1 = 54 тыс. м3/час, частота вращения рабочего колеса n1 = 1000 об/мин. Определить, какой электродвигатель (мощность N2 и число оборотов двигателя n2) нужно установить вместо штатного, чтобы производительность вентилятора увеличилась в 1,3 раза.
Задание 7.6. Вентилятор работает со следующими каталожными характеристиками: давление, создаваемое вентилятором Ркат1 = 2260 Па, производительность Vд1 = 50 тыс. м3/час, частота вращения рабочего колеса n1 = 1000 об/мин. Определить, какой электродвигатель (мощность N2 и число оборотов n2) нужно установить вместо штатного, чтобы давление, создаваемое вентилятором увеличилось на 20 %.
Таблица 8.1
Исходные данные для расчетов
Номер варианта |
Плотность газа, , кг/м3 |
Вязкость газа, , Пас106 |
Темпера-тура газа, Тг, оС |
Баромет-рическое давление, Рбар, кПа |
Избыточное давление (разреже-ние) перед аппаратом, Рг, Па |
Начальная запылен-ность газа, z, г/м3 |
Плотность частиц пыли, п, т/м3 |
Средне-медиан-ный диамер частиц пыли, dm, мкм |
Средне-квадра-тичное откло-нение размеров частиц пыли, ч |
1 |
1,27 |
16,5 |
140 |
98 |
-300 |
10 |
5,7 |
10 |
0,30 |
2 |
1,28 |
17,0 |
150 |
99 |
-260 |
20 |
5,4 |
15 |
0,35 |
3 |
1,29 |
17,5 |
160 |
100 |
-220 |
30 |
5,1 |
20 |
0,40 |
4 |
1,30 |
18,0 |
170 |
101 |
-180 |
40 |
4,8 |
25 |
0,45 |
5 |
1,31 |
18,5 |
180 |
102 |
-140 |
50 |
4,5 |
30 |
0,50 |
6 |
1,32 |
19,0 |
190 |
103 |
-100 |
60 |
4,2 |
35 |
0,55 |
7 |
1,27 |
16,5 |
200 |
98 |
2400 |
7 |
5,5 |
1 |
0,60 |
8 |
1,28 |
17,0 |
210 |
99 |
-360 |
8 |
5,0 |
2 |
0,55 |
9 |
1,29 |
17,5 |
220 |
100 |
-320 |
9 |
4,5 |
3 |
0,50 |
10 |
1,30 |
18,0 |
230 |
101 |
-280 |
10 |
4,0 |
4 |
0,45 |
11 |
1,31 |
16,0 |
185 |
102 |
-240 |
11 |
3,5 |
5 |
0,40 |
12 |
1,32 |
16,5 |
180 |
103 |
-200 |
12 |
3,0 |
6 |
0,35 |
13 |
1,27 |
17,0 |
100 |
98 |
-200 |
120 |
3,0 |
- |
- |
14 |
1,28 |
17,5 |
300 |
99 |
2105 |
20 |
3,5 |
- |
- |
15 |
1,29 |
18,0 |
200 |
100 |
-300 |
12 |
4,0 |
- |
- |
16 |
1,30 |
18,5 |
250 |
101 |
-320 |
6 |
4,5 |
- |
- |
17 |
1,31 |
19,0 |
300 |
102 |
-360 |
4 |
5,0 |
- |
- |
18 |
1,32 |
19,5 |
350 |
103 |
-400 |
2 |
5,5 |
- |
- |
19 |
1,32 |
19,5 |
180 |
98 |
-820 |
12 |
3,0 |
1 |
0,30 |
20 |
1,31 |
19,0 |
170 |
99 |
-860 |
10 |
3,5 |
2 |
0,35 |
21 |
1,30 |
18,5 |
160 |
100 |
-900 |
8 |
4,0 |
3 |
0,40 |
22 |
1,29 |
18,0 |
150 |
101 |
-940 |
6 |
4,5 |
4 |
0,45 |
23 |
1,28 |
17,5 |
40 |
102 |
1,6105 |
4 |
5,0 |
10 |
0,50 |
24 |
1,27 |
17,0 |
60 |
103 |
1,4105 |
2 |
5,5 |
15 |
0,55 |
Таблица 8.2.
Исходные данные для расчета абсорберов
№ вари-анта
|
Объем очища-емых газов, V, м3/ч |
Давле-ние в скруб-бере рабс, кПа |
Концентра-ция на входе в скруббер, Сн, А % объемн. |
Степень извле-чения из газовой фазы, , % |
Расход Ороша-емой жидкости, Мж, м3/час |
Темпе-ратура процесса, Т, 0С |
Тип насадки |
Размер насадки, мм |
1 |
2000 |
101,3 |
6,3 |
78 |
600 |
10 |
Кварц |
25 |
2 |
1500 |
98,4 |
5,0 |
92 |
550 |
0 |
Кокс кусковой |
75 |
3 |
3000 |
102,9 |
2,8 |
95 |
720 |
30 |
Кольца керамические уложенные |
100100100 |
4 |
1000 |
101,3 |
4,6 |
83 |
400 |
60 |
Кольца керамические навалом |
50505 |
5 |
5000 |
100,0 |
0,9 |
80 |
950 |
20 |
Кокс |
25 |
6 |
1800 |
102,6 |
5,6 |
91 |
500 |
80 |
Кварц |
75 |
7 |
2300 |
103,8 |
10,5 |
85 |
610 |
40 |
Кольца керамические уложенные |
50505 |
8 |
3400 |
105,7 |
6,8 |
76 |
700 |
10 |
Кольца керамические навалом |
25253 |
9 |
2600 |
96,6 |
11,0 |
90 |
540 |
60 |
Кварц |
25 |
10 |
1400 |
101,3 |
3,2 |
87 |
200 |
30 |
Кокс кусковой |
75 |
11 |
1250 |
99,9 |
4,7 |
75 |
150 |
80 |
Кольца керамические уложенные |
100100100 |
12 |
1940 |
120,3 |
2,4 |
65 |
570 |
20 |
Кольца керамические навалом |
50505 |
13 |
2680 |
99,4 |
1,5 |
88 |
680 |
30 |
Кокс |
25 |
14 |
1200 |
100,9 |
1,9 |
81 |
210 |
60 |
Кварц |
75 |
15 |
3100 |
108,6 |
2,2 |
93 |
630 |
40 |
Кольца керамические уложенные |
50505 |
16 |
2200 |
101,3 |
0,4 |
79 |
560 |
10 |
Кольца керамические навалом |
25253 |
17 |
2800 |
116,4 |
1,7 |
84 |
590 |
80 |
Кварц |
25 |
18 |
1600 |
108,7 |
2,0 |
85 |
250 |
0 |
Кокс кусковой |
75 |
19 |
2700 |
93,6 |
1,1 |
77 |
440 |
10 |
Кольца керамические уложенные |
100100100 |
20 |
3300 |
114,2 |
4,1 |
92 |
620 |
30 |
Кольца керамические навалом |
50505 |
Таблица 8.3
Таблица данных для расчета адсорберов
№ ва-ри-ан-та
|
Расход паро- воздуш-ной смеси, V , м3/час |
Начальная концентра-ция удаля-емых паров, С0, кг/м3 |
Активность адсорбента |
Скорость паровоз-душной смеси, w, м/с |
Тип адсорбента |
Удельная поверх-ность Sуд, м2/г |
Размер гранул, dз, мм |
Насыпная плотность, нас, кг/м3 |
Время цикла, , час |
|
динами-ческая, ад, %(масс.) |
остаточ-ная, аост , % (масс.) |
|||||||||
1 |
2000 |
0,02 |
11,0 |
0,34 |
0,22 |
Силикагель |
750 |
0,5 |
800 |
1,5 |
2 |
1500 |
0,11 |
8,4 |
0,18 |
0,18 |
Цеолиты |
850 |
2 |
900 |
3,0 |
3 |
3000 |
0,08 |
7,5 |
0,53 |
0,20 |
Уголь (активир.) |
600 |
5 |
250 |
2,2 |
4 |
1000 |
0,15 |
10,0 |
0,71 |
0,15 |
Силикагель |
400 |
1 |
750 |
1,4 |
5 |
5000 |
0,07 |
8,1 |
0,29 |
0,23 |
Цеолиты |
700 |
3 |
850 |
3,6 |
6 |
1800 |
0,14 |
11,6 |
0,60 |
0,21 |
Уголь (активир.) |
950 |
4 |
300 |
1,7 |
7 |
2300 |
0,06 |
6,1 |
0,45 |
0,19 |
Силикагель |
800 |
2 |
700 |
2,4 |
8 |
3400 |
0,12 |
9,8 |
0,38 |
0,25 |
Цеолиты |
900 |
4 |
650 |
1,8 |
9 |
2600 |
0,03 |
7,7 |
0,76 |
0,16 |
Уголь (активир.) |
1100 |
3 |
380 |
2,6 |
10 |
1400 |
0,01 |
8,2 |
0,64 |
0,27 |
Силикагель |
750 |
3 |
550 |
3,1 |
11 |
1250 |
0,18 |
10,4 |
0,47 |
0,12 |
Цеолиты |
850 |
5 |
600 |
2,7 |
12 |
1940 |
0,05 |
7,9 |
0,52 |
0,18 |
Уголь (активир.) |
1600 |
2 |
400 |
1,6 |
13 |
2680 |
0,09 |
8,7 |
0,78 |
0,26 |
Силикагель |
750 |
4 |
450 |
1,9 |
14 |
1200 |
0,16 |
9,3 |
0,61 |
0,17 |
Цеолиты |
850 |
2 |
850 |
1,2 |
15 |
3100 |
0,23 |
6,5 |
0,33 |
0,14 |
Уголь (активир.) |
1700 |
1 |
260 |
1,5 |
16 |
2200 |
0,04 |
10,1 |
0,54 |
0,20 |
Силикагель |
650 |
5 |
400 |
2,0 |
17 |
2800 |
0,20 |
9,5 |
0,88 |
0,21 |
Цеолиты |
500 |
3 |
700 |
2,5 |
18 |
1600 |
0,17 |
8,0 |
0,24 |
0,13 |
Уголь (активир.) |
1500 |
2 |
330 |
2,3 |
19 |
2700 |
0,10 |
7,7 |
0,46 |
0,24 |
Цеолиты |
400 |
4 |
650 |
3,5 |
20 |
1300 |
0,01 |
9,1 |
0,77 |
0,11 |
Уголь (активир.) |
1300 |
3 |
300 |
2,8 |
Таблица 8.4
Исходные данные для расчетов газоотводящих трактов *)
Параметры |
Значения параметров по вариантам |
||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
Объемный расход газов при НУ, Vо, м3/с |
30,0 |
25,0 |
20,0 |
15,0 |
10,0 |
5,0 |
7,0 |
12,0 |
22,0 |
27,0 |
|
Плотность газов при НУ, о, кг/м3 |
1,29 |
1,28 |
1,27 |
1,30 |
1,31 |
1,30 |
1,29 |
1,28 |
1,27 |
1,29 |
|
Разрежение на выходе из агрегата, Рр, Па |
400 |
200 |
300 |
350 |
450 |
250 |
320 |
280 |
150 |
100 |
|
Длина участка газохода, м |
l1-2 |
5,0 |
4,0 |
6,0 |
3,0 |
2,0 |
3,0 |
1,0 |
4,0 |
1,0 |
2,0 |
l2-3 |
8,0 |
12,0 |
7,0 |
6,0 |
14,0 |
9,0 |
10,0 |
5,0 |
11,0 |
4,0 |
|
l3-4 |
12,0 |
20,0 |
15,0 |
18,0 |
12,0 |
10,0 |
16,0 |
11,0 |
18,0 |
19,0 |
|
l4-5 |
21,0 |
18,0 |
20,0 |
21,0 |
16,0 |
10,0 |
12,0 |
17,0 |
19,0 |
15,0 |
|
l6-7 |
12,0 |
10,0 |
11,0 |
16,0 |
13,0 |
12,0 |
нет |
нет |
нет |
нет |
|
l7-8 |
8,0 |
6,0 |
7,0 |
9,0 |
5,0 |
5,5 |
8,5 |
7,5 |
9,5 |
10,0 |
|
l8-9 |
7,0 |
4,0 |
3,0 |
6,0 |
9,0 |
4,0 |
5,0 |
8,0 |
6,0 |
5,0 |
|
l10-11 |
12,0 |
12,0 |
15,0 |
7,0 |
нет |
нет |
нет |
нет |
10,0 |
11,0 |
|
l12-13 |
13,0 |
14,0 |
12,0 |
10,0 |
20,0 |
10,0 |
11,0 |
9,0 |
13,0 |
19,0 |
|
l14-15 |
14,0 |
7,0 |
6,0 |
9,0 |
11,0 |
8,0 |
5,0 |
13,0 |
17,0 |
15,0 |
|
l15-16 |
80,0 |
60,0 |
50,0 |
45,0 |
60,0 |
30,0 |
40,0 |
50,0 |
70,0 |
90,0 |
|
Диаметр газохода по участкам, м
**) |
d1-2 |
3,5 |
2,8 |
2,5 |
2,5 |
1,5 |
1,2 |
1,2 |
1,7 |
2,0 |
2,2 |
d2-3 |
3,5 |
2,8 |
2,5 |
2,4 |
1,5 |
1,0 |
1,2 |
1,5 |
1,8 |
2,0 |
|
d3-4 |
3,5 |
2,8 |
2,5 |
2,4 |
1,5 |
1,0 |
1,2 |
1,5 |
1,8 |
2,0 |
|
d4-5 |
3,0 |
2,8 |
2,5 |
2,4 |
1,4 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,8 |
2,0 |
|
d6-7 |
2,2 |
1,8 |
1,8 |
1,5 |
1,0 |
0,7 |
нет |
нет |
нет |
нет |
|
d7-8 |
2,0 |
1,8 |
1,8 |
1,5 |
1,0 |
0,7 |
1,0 |
1,4 |
1,8 |
1,8 |
|
d8-9 |
2,0 |
1,8 |
1,8 |
1,5 |
1,0 |
0,7 |
1,0 |
1,4 |
1,8 |
1,8 |
|
d10-11 |
2,0 |
1,8 |
1,5 |
1,2 |
нет |
нет |
нет |
нет |
1,8 |
1,6 |
|
d12-13 |
1,5 |
1,4 |
1,5 |
1,2 |
0,7 |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
1,7 |
1,6 |
|
d14-15 |
1,5 |
1,4 |
1,5 |
1,2 |
0,7 |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
1,7 |
1,6 |
|
d15-16 |
4,0 |
3,0 |
2,5 |
2,0 |
1,0 |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
2,0 |
2,0 |
|
Средняя температура газов по участкам газохода, оС |
Т1-2 |
1200 |
800 |
1000 |
900 |
800 |
700 |
600 |
500 |
400 |
300 |
Т2-3 |
1100 |
750 |
850 |
870 |
780 |
680 |
550 |
480 |
380 |
280 |
|
Т3-4 |
1050 |
720 |
800 |
850 |
750 |
660 |
540 |
460 |
360 |
260 |
|
Т4-5 |
950 |
700 |
750 |
800 |
700 |
620 |
500 |
420 |
330 |
240 |
|
Т6-7 |
250 |
215 |
250 |
230 |
215 |
200 |
нет |
нет |
нет |
нет |
|
Т7-8 |
240 |
200 |
220 |
200 |
200 |
180 |
450 |
410 |
300 |
220 |
|
Т8-9 |
220 |
180 |
220 |
200 |
160 |
150 |
440 |
400 |
290 |
200 |
|
Т10-11 |
170 |
160 |
180 |
145 |
нет |
нет |
нет |
нет |
240 |
180 |
|
Т12-13 |
50 |
120 |
140 |
130 |
40 |
130 |
50 |
45 |
220 |
150 |
|
Т14-15 |
60 |
125 |
145 |
135 |
45 |
135 |
60 |
50 |
225 |
160 |
|
Т15-16 |
60 |
120 |
130 |
120 |
35 |
120 |
50 |
40 |
200 |
150 |
|
Сопротивле-ние включен-ных аппара-тов, Па |
Р5-6 |
400 |
450 |
600 |
580 |
390 |
620 |
650 |
нет |
нет |
нет |
Р9-10 |
250 |
450 |
500 |
670 |
нет |
нет |
нет |
нет |
450 |
520 |
|
Р11-12 |
500 |
2500 |
1600 |
2450 |
6500 |
2600 |
6500 |
7000 |
1400 |
1700 |
|
Примечания; *) Схема газоотводящего тракта представлена на рис. 8.1.;
**) Переходы от участков с одним диаметром к участкам с другим диаметром
представляют собой плавные расширения и сужения.