Пример 22 Определение размера фильтра для очистки наружного приточного воздуха и время его работы до регенерации

Фильтры для очистки наружного или рециркуляционного воздуха выбирают с учётом начальной запылённости воздуха и требуемой эффективности очистки. При этом учитываются такие параметры, как начальное аэродинамическое сопротивление фильтра и его изменение при запылении.

Зависимость начального сопротивления от воздушной нагрузки для некоторых типов фильтров представлена на рисунке 22.1. На рисунке 22.2 приведены пылевые характеристики тех же фильтров. Линиями, обозначенными цифрами, показаны зависимости повышения сопротивления фильтра по сравнению с начальным от массы уловленной в нём пыли ( ). Полное сопротивление фильтра определяется в виде суммы + .

Решение задачи проводится в следующей последовательности.

При известной производительности фильтра по воздуху и его номинальной воздушной нагрузке определяется требуемая поверхность рабочего сечения:

, м², (22 .1)

где , м³/ч – количество воздуха, проходящего через фильтр;

, м³/м²·ч – номинальная воздушная нагрузка на фильтр.

148

При использовании ячейковых фильтров с известными размерами ячеек необходимо определить их количество и, соответственно, реальную площадь сечения для прохода воздуха :

, (22.2)

где - площадь рабочего сечения ячейкового фильтра, м². Согласно технических данных фильтров Фя, площадь рабочего сечения ячейки составляет 0,22 м² (табл.22.1). Полученное значение округляют до единиц в большую сторону «n»

Зная количество ячеек, находят реальную площадь сечения фильтра и реальную воздушную нагрузку

, м² (22 .3)

, м³/м²·ч (22 .4)

По реальной воздушной нагрузке с использованием аэродинамической характеристики принятого типа фильтра на рис.22 .1 определяется величина начального сопротивления фильтра (Па). По соответствующей линии, характеризующей пылевую характеристику фильтра (рис.22.2), определяется расчётная пылеёмкость фильтра (г/м²).

149

При этом принимается условие, что дополнительное увеличение сопротивления фильтра ограничивается разностью между располагаемым напором вентилятора и начальным сопротивлением фильтра

, Па (22 .5)

Максимально допустимое количество пыли, которое может быть уловлено фильтром при соблюдении указанных условий (г) определяется:

, г (22 .6)

Количество пыли, оседающей на фильтре за сутки работы приточной системы вентиляции

, г/сут., (22 .7)

где , мг/м³ – начальная концентрация пыли в воздухе;

- количество часов работы вентиляционной системы за сутки (ч/сут.);

- эффективность очистки воздуха. Для принятого типа фильтра эффективность очистки согласно технических характеристик принимается 80%.

Продолжительность работы фильтра до регенерации

, суток. (22.8)

Полученное значение округляют до единиц в сторону уменьшения.

150

Таблица 22. 1.

Технические характеристики ячейковых фильтров Фя.

Тип фильтра	ФяВБ	ФяПБ	ФяРБ	ФяУК
Фильтрующий материал	Перфорированная сетка винипласта	Пенополиуретан	Стальная сетка	Материал ФСВУ
Площадь рабочего сечения , м2	0,22	0,22	0,22	0,22
Номинальная пропускная способность ячейки , м3/ч	1540	1540	1540	1540
Номинальная нагрузка , м3/м2·ч	7000	7000	7000	7000
Начальное сопротивление при номинальной пропускной способности , Па	60	60	50	40
Эффективность очистки	80	80	80	80

151

Варианты условий для решения задачи

№ варианта	Тип фильтра	Воздухопроизводительность , м3/ч	Располагаемое давление , Па	Количество часов работы в сутки , ч/сут	Начальная концентрация пыли в воздухе
1	2	3	4	5	6
1	ФяВБ	3600	120	12	1,0
2	―׀׀―	4200	130	12	0,9
3	―׀׀―	5000	140	16	0,8
4	―׀׀―	6000	150	16	0,7
5	―׀׀―	7000	120	12	1,1
6	―׀׀―	8000	130	12	1,5
7	―׀׀―	9000	140	16	1,8
8	―׀׀―	10000	150	16	1,3
9	ФяПБ	3600	120	16	1,0
10	―׀׀―	4200	130	12	0,9
11	―׀׀―	5000	140	16	0,8
12	―׀׀―	6000	150	12	0,7
13	―׀׀―	7000	120	16	1,1
14	―׀׀―	8000	130	12	1,5
15	―׀׀―	9000	140	16	1,3
16	ФяРБ	3600	120	16	1,0
17	―׀׀―	4200	130	12	0,9
18	―׀׀―	5000	140	12	0,8
19	―׀׀―	6000	150	16	0,7
20	―׀׀―	7000	120	16	0,6
21	―׀׀―	8000	130	12	0,5

152

Варианты условий для решения задачи

продолжение

№ варианта	Тип фильтра	Воздухопроизводительность , м3/ч	Располагаемое давление , Па	Количество часов работы в сутки , ч/сут	Начальная концентрация пыли в воздухе
22	―׀׀―	9000	140	12	1,0
23	―׀׀―	10000	150	16	0,9
24	ФяУК	3600	120	16	0,8
25	―׀׀―	4200	130	16	0,7
26	―׀׀―	5000	140	12	0,6
27	―׀׀―	6000	150	12	0,5
28	―׀׀―	7000	120	12	1,0
29	―׀׀―	8000	130	16	0,9
30	―׀׀―	9000	140	16	0,8

153

Рис.22 1. Аэродинамические характеристики фильтров и фильтрующих материалов

1 – фильтра ФяРБ; 2 – фильтра ФяВБ; 3 – фильтра ФяУК; 4 – фильтра ФяПБ.

Рис.22 2. Пылевая характеристика фильтра и фильтрующих материалов.

1, I – фильтра ФяРБ при Z = 7000 м³/(ч·м²); 2, II – фильтра ФяВБ при Z = 7000 м³/(ч·м²); 3а, III – фильтра ФяУК при Z = 7000 м³/(ч·м²); 3б, III – фильтра ФяУК при Z = 10000 м³/(ч·м²); 4, IV – фильтра ФяПБ при Z = 7000 м³/(ч·м²).

Пример 23

Определение размеров полого скруббера и эффективности очистки от пыли

В полых газопромывателях (скрубберах) газовоздушный поток пропускают через завесу распыляемой жидкости. При этом частицы пыли захватываются каплями промывной жидкости и осаждаются в промывателе, а очищенные газы удаляются из аппарата.

Для расчёта полого газопромывателя необходимо знать расход газовоздушного потока , плотность газов , плотность частиц пыли и её дисперсный состав. Расчёт выполняется в следующем порядке.

По расходу газовоздушного потока и принятой средней скорости движения его в скруббере определяются поперечное сечение скруббера и его диаметр.

, м², (23 .1)

, м (23 .2)

где - скорость газовоздушного потока. Оптимальная скорость принимается в пределах 1 3,5 м/с. Для решения задачи можно принимать = 2,5 м/с.

Высота цилиндрической части скруббера принимается:

, м (23 .3)

156

Наиболее широкое применение в скрубберах для распыливания воды находят механические форсунки. Для обеспечения максимальной эффективности осаждения пылевых частиц на поверхностях капель воды рекомендуется обеспечивать при распыливании воды из форсунок диаметр капель от 0,5 до 1 мм. Поэтому при использовании механического распыливания с помощью центробежных форсунок давление воды перед ними нужно поддерживать в пределах 3 · 10⁵ 4 · 10⁵ Па.

Для определения расчётного диаметра капли воды рекомендуется использовать формулу:

, м, (23.4)

где - поверхностное натяжение (для воды – 0,073 н/м);

- коэффициент, зависящий от свойств разбрызгиваемой жидкости (для воды – 2,5);

- скорость выхода струи из сопла (значение скорости при рекомендуемых выше давлениях воды находится в диапазоне 15 – 60 м/с). При решении задачи можно принимать = 50 м/с;

- плотность газовоздушного потока, кг/м³. Принимается =1,2 кг/м³.

Расход воды на орошение определяется

, (23 .5)

где - удельный расход воды, м³/м³ возд., принимается согласно задания.

157

Скорость витания капли в газовоздушном потоке для условия, когда капля имеет форму шара, определяется по графику (рис. 1). Для капель диаметром 0,5 0,6 мм скорость витания составляет 0,8 0,9 м/с соответственно. Действительная скорость перемещения капли относительно газовоздушного потока в случае противоточного движения принимается

, м/с (23 .6)

Фракционная эффективность очистки газовоздушного потока от пыли в долях определяется по формуле

, (23 .7)

где - эффективность захвата каплями частиц пыли i-го фракционного диаметра (табл.23.1);

- действительная и скорость витания капли с диаметром , м/с;

- удельный расход воды на орошение, м³/м³ газа.

Таблица 23.1.

Эффективность захвата частиц пыли каплями воды

, мкм	при , 1/с
	600	1200	2300	3500	4000
2,0	0	0,03	0,07	0,17	0,21
4,0	0,07	0,20	0,41	0,54	0,58
6,0	0,19	0,35	0,60	0,66	0,70
8,0	0,34	0,53	0,73	0,78	0,81
10,0	0,54	0,7	0,85	0,89	0,90

158

Суммарная эффективность очистки газовоздушного потока от пыли в долях определяется:

, (23 .8)

где - доля фракции пыли i-го размера в общей массе пыли в потоке (Принимается согласно заданию).

Варианты условий для решения задачи

№ варианта	Расход газа , м3/ч	Удельный расход воды , м3/м3 возд.	Дисперсный состав пыли в долях
1	6000	0,0004	0,1	0,20	0,20	0,25	0,25
2	7000	0,0004	0,15	0,15	0,20	0,20	0,3
3	8000	0,0005	0,20	0,15	0,15	0,20	0,3
4	9000	0,0005	0,15	0,15	0,15	0,25	0,3
5	10000	0,0006	0,2	0,2	0,25	0,25	0,1
6	6000	0,0006	0,15	0,20	0,20	0,30	0,15
7	7000	0,0007	0,15	0,15	0,20	0,3	0,2
8	8000	0,0007	0,2	0,25	0,25	0,1	0,2
9	9000	0,0005	0,3	0,3	0,2	0,1	0,1
10	10000	0,0005	0,3	0,25	0,2	0,15	0,1
11	5000	0,0006	0,25	0,25	0,2	0,15	0,15
12	6000	0,0006	0,20	0,25	0,20	0,15	0,2
13	7000	0,0006	0,15	0,25	0,25	0,15	0,2
14	8000	0,0004	0,1	0,15	0,2	0,35	0,3
15	9000	0,0004	0,1	0,20	0,2	0,25	0,25
16	10000	0,0004	0,15	0,15	0,2	0,2	0,3
17	5000	0,0005	0,20	0,15	0,15	0,2	0,3

159

№ варианта	Расход газа , м3/ч	Удельный расход воды , м3/м3 возд.	Дисперсный состав пыли в долях
1	2	3	4	5	6	7	8
18	6000	0,0005	0,15	0,15	0,15	0,25	0,3
19	7000	0,0006	0,2	0,2	0,25	0,25	0,1
20	8000	0,0006	0,15	0,2	0,2	0,3	0,15
21	9000	0,0007	0,15	0,15	0,2	0,3	0,2
22	10000	0,0004	0,2	0,25	0,25	0,1	0,2
23	12000	0,0004	0,3	0,3	0,2	0,1	0,1
24	14000	0,0003	0,3	0,25	0,2	0,15	0,1
25	16000	0,0003	0,25	0,25	0,2	0,15	0,15
26	18000	0,0003	0,20	0,25	0,20	0,15	0 ,2
27	20000	0,0004	0,15	0,25	0,25	0,15	0,2
28	24000	0,0004	0,1	0,15	0,2	0,35	0,3
29	26000	0,0004	0,1	0,2	0,2	0,25	0,25
30	30000	0,0004	0,15	0,15	0,2	0,2	0,3

160

Р ис. 23.1. К определению скорости витания

частиц различного размера и плотности в воздухе при температуре 20°С.