Розділ 6 розрахунок обладнання по очищенню газів
6.1 Розрахунок пилоосаджувальних камер
Розрахунок пилоосаджувальних камер ведеться в наступному порядку.
1. Визначення швидкості газового потоку в робочій камері:
, (6.1)
де V – витрати, м3/с; Н, В – висота і ширина камери, м.
Чим менша швидкість, тим більший ступінь очищення, але і більш громіздкою стає камера. Бажано, щоб швидкість не перевищувала 0,8-1 м/с, однак для компактних часток більшої густини її можливо доводити до 2-3 м/с.
2. Приймають відношення довжини і висоти камери L/H. Для конструкції з L/H<3 дана методика розрахунку не дає необхідної точності.
3.
Приймають, що відношення швидкості
зависання часток wос,
які будуть вловлюватися в камері на 50
%, до швидкості газового потоку повина
приблизно відповідати півтора значення
(
)50≈
і знаходять з цього співвідношення
величину wос.
4. Діаметр часток, які осаджуються в камері на 50 % знаходять за припущенням, що осадження відбувається у відповідності із законом Стокса за формулою:
. (6.2)
Для нагрітих газів може бути використана формула
. (6.3)
5. Вибирають декілька співвідношень wос/ν, більших і менших прийнятого і визначають відповідне значення dч.
6. Визначають середню концентрацію часток на виході з камери для кожного прийнятого співвідношення wос/ν чи для кожного прийнятого значення dч наступним чином:
а) вибирають “k” точок по висоті перетину, задаючись величиною h/H,
де h – відстань від полки камери до точки, що розглядається;
б) розраховують параметри очищення х1 і х2 ( параметри функції парціального розподілення Ф(х)) за формулами:
(6.4)
(6.5)
в) за значеннями х1 і х2 з таблиці 6.1 знаходять інтеграл вірогідності Ф(х1) і Ф(х2) і підраховують значення Ni:
; (6.6)
г) усереднюють значення N за перетином, вираховують його як середнє арифметичне за висотою перетину:
; (6.7)
д) визначають середній парціальний коефіцієнт осадження часток розглядаємого розміру (за прийнятою швидкістю осадження-зависання):
; (6.8)
Таблиця 6.1 – Значення нормальної функції розподілення
х |
Ф(х) |
х |
Ф(х) |
х |
Ф(х) |
х |
Ф(х) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
-2,70 |
0,0035 |
-1,06 |
0,1446 |
0,00 |
0,500 |
1,08 |
0,8599 |
-2,60 |
0,0047 |
-1,04 |
0,1492 |
0,02 |
0,5080 |
1,10 |
0,8643 |
-2,50 |
0,0062 |
-1,02 |
0,1539 |
0,04 |
0,5160 |
1,12 |
0,8686 |
-2,40 |
0,0082 |
-1,00 |
0,1587 |
0,06 |
0,5239 |
1,14 |
0,8729 |
-2,30 |
0,0107 |
-0,98 |
0,1635 |
0,08 |
0,5319 |
1,16 |
0,8770 |
-2,20 |
0,0139 |
-0,96 |
0,1685 |
0,10 |
0,5398 |
1,18 |
0,8810 |
-2,10 |
0,0179 |
-0,94 |
0,1736 |
0,12 |
0,5478 |
1,20 |
0,8849 |
-2,00 |
0,0228 |
-0,98 |
0,1788 |
0,14 |
0,5557 |
1,22 |
0,8888 |
-1,98 |
0,0239 |
-0,90 |
0,1841 |
0,16 |
0,5636 |
1,24 |
0,8925 |
-1,96 |
0,0250 |
-0,88 |
0,1894 |
0,18 |
0,5714 |
1,26 |
0,8962 |
-1,94 |
0,0262 |
-0,86 |
0,1949 |
0,20 |
0,5793 |
1,28 |
0,8997 |
-1,92 |
0,0274 |
-0,84 |
0,2005 |
0,22 |
0,5871 |
1,30 |
0,9032 |
-1,90 |
0,288 |
-0,82 |
0,2061 |
0,24 |
0,5948 |
1,32 |
0,9066 |
-1,88 |
0,0301 |
-0,80 |
0,2119 |
0,26 |
0,6026 |
1,34 |
0,9099 |
-1,86 |
0,0314 |
-0,78 |
0,2177 |
0,28 |
0,6103 |
1,36 |
0,9131 |
-1,84 |
0,0329 |
-0,76 |
0,2236 |
0,30 |
0,6179 |
1,38 |
0,9162 |
-1,82 |
0,0344 |
-0,74 |
0,2297 |
0,32 |
0,6255 |
1,40 |
0,9192 |
-1,80 |
0,0359 |
-0,72 |
0,2358 |
0,34 |
0,6331 |
1,42 |
0,9222 |
-1,78 |
0,0375 |
-0,70 |
0,2420 |
0,36 |
0,6406 |
1,44 |
0,9251 |
-1,76 |
0,0392 |
-0,68 |
0,2483 |
0,38 |
0,6480 |
1,46 |
0,9279 |
-1,74 |
0,0409 |
-0,66 |
0,2546 |
0,40 |
0,6554 |
1,48 |
0,9306 |
-1,72 |
0,0427 |
-0,64 |
0,2611 |
0,42 |
0,6628 |
1,50 |
0,9332 |
-1,70 |
0,0446 |
-0,62 |
0,2676 |
0,44 |
0,6700 |
1,52 |
0,9357 |
-1,68 |
0,0465 |
-0,60 |
0,2743 |
0,46 |
0,6772 |
1,54 |
0,9382 |
-1,66 |
0,0485 |
-0,58 |
0,2810 |
0,48 |
0,6844 |
1,56 |
0,9406 |
-1,64 |
0,0505 |
-0,56 |
0,2877 |
0,50 |
0,6915 |
1,58 |
0,9429 |
-1,62 |
0,0526 |
-0,54 |
0,2946 |
0,52 |
0,6985 |
1,60 |
0,9452 |
-1,60 |
0,0548 |
-0,52 |
0,3015 |
0,54 |
0,7054 |
1,62 |
0,9474 |
-1,58 |
0,0571 |
-0,50 |
0,3085 |
0,56 |
0,7123 |
1,64 |
0,9495 |
-1,56 |
0,0594 |
-0,48 |
0,3156 |
0,58 |
0,7190 |
1,66 |
0,9515 |
-1,54 |
0,0618 |
-0,46 |
0,3228 |
0,60 |
0,7257 |
1,68 |
0,9535 |
-1,52 |
0,0643 |
-0,44 |
0,3300 |
0,62 |
0,7324 |
1,70 |
0,9554 |
-1,50 |
0,0668 |
-0,42 |
0,3372 |
0,64 |
0,7389 |
1,72 |
0,9573 |
-1,48 |
0,0694 |
-0,40 |
0,3446 |
0,66 |
0,7454 |
1,74 |
0,9591 |
-1,46 |
0,0721 |
-0,38 |
0,3520 |
0,68 |
0,7517 |
1,76 |
0,9608 |
-1,44 |
0,0749 |
-0,36 |
0,3594 |
0,70 |
0,7580 |
1,78 |
0,9625 |
-1,42 |
0,0778 |
-0,34 |
0,3669 |
0,72 |
0,7642 |
1,80 |
0,9641 |
-1,40 |
0,0808 |
-0,32 |
0,3745 |
0,74 |
0,7703 |
1,82 |
0,9656 |
-1,38 |
0,0838 |
-0,30 |
0,3821 |
0,76 |
0,7764 |
1,84 |
0,9671 |
-1,36 |
0,0869 |
-0,28 |
0,3897 |
0,78 |
0,7823 |
1,86 |
0,9686 |
-1,34 |
0,0601 |
-0,26 |
0,3974 |
0,80 |
0,7881 |
1,88 |
0,9699 |
-1,32 |
0,0934 |
-0,24 |
0,4052 |
0,82 |
0,7939 |
1,90 |
0,9713 |
-1,30 |
0,0968 |
-0,22 |
0,4129 |
0,84 |
0,7995 |
1,92 |
0,9726 |
-1,28 |
0,1003 |
-0,2 |
0,4207 |
0,86 |
0,8051 |
1,94 |
0,9738 |
-1,26 |
0,1038 |
-0,18 |
0,4286 |
0,88 |
08106 |
1,96 |
0,9750 |
-1,24 |
0,1075 |
-0,16 |
0,4364 |
0,90 |
0,8159 |
1,98 |
0,9761 |
-1,22 |
0,1112 |
-0,14 |
0,4443 |
0,92 |
0,8212 |
2,00 |
0,9772 |
-1,20 |
0,1151 |
-0,12 |
0,4522 |
0,94 |
0,8264 |
2,10 |
0,9821 |
-1,18 |
0,1190 |
-0,10 |
0,4602 |
0,96 |
0,8315 |
2,20 |
0,9861 |
-1,16 |
0,1230 |
-0,08 |
0,4681 |
0,98 |
0,8365 |
2,30 |
0,9893 |
-1,14 |
0,1271 |
-0,06 |
0,4761 |
1,00 |
0,8413 |
2,40 |
0,9918 |
-1,12 |
0,1314 |
-0,04 |
0,4840 |
1,02 |
0,8461 |
2,50 |
0,9938 |
-1,10 |
0,1357 |
-0,02 |
0,4920 |
1,04 |
0,8508 |
2,60 |
0,9953 |
-1,08 |
0,1401 |
0,00 |
0,500 |
1,06 |
0,8554 |
2,70 |
0,9965 |
7. Знаходять повний коефіцієнт очищення η як суму добутків долей часток відповідної фракції на їх фракційний (парціальний) коефіцієнт очищення за формулою:
. (6.9)
Приклад 1. Визначити ефективність осадження часток в пилоосоаджувальній камері, якщо вона має довжину L=10 м, висоту Н= 1 м, ширину В=2 м. Витрати повітря через камеру 3 600 м3/год, густина часток ρч=500 кг/м3, в’язкість газу μ=18·10-6 Па·с.
Рішення.
Швидкість потоку в перетині камери
м/с.
Знаходимо відносну швидкість осадження часток, які вловлюються в камері з ефективністю 50 %
(
)50≈
.
Звідси швидкість осадження – зависання (wос)50=0,075 м/с.
Тоді за знайденою швидкістю осадження-зависання, заданою густиною і в’язкістю газу знаходимо розмір часток, які вловлюються в камері з ефективністю 50 %:
мкм.
Для
визначення залежності
вибираємо декілька додаткових відносних
швидкостей зависання:
( )50=0,1, ( )50=0,2.
Ці
значення відносних швидкостей зависання
відповідають діаметрам часток d
=
60 мкм та d
=90
мкм.
Середня концентрація часток на виході з камери визначається як середня в 4-5 точках перетину. З цією метою задаємо п’ять значень h/H: 0,25, 0,5, 0,75, 1,0.
Результати розрахунку представимо в наступному вигляді:
для ( )50=0,1
h/H |
0 |
0,25 |
0,5 |
0,75 |
1,0 |
х1 |
0 |
0,95 |
1,89 |
2,83 |
3,78 |
х2 |
7,56 |
6,63 |
5,65 |
4,73 |
3,78 |
Ф(х1) |
0,5 |
0,83 |
0,97 |
0,995 |
1 |
Ф(х2) |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Ni |
0,5 |
0,83 |
0,97 |
0,995 |
1 |
Середнє
значення Nср
складає 0,86, а парціальний коефіцієнт
очищення газу з розміром d
=60
мкм εп=100·(1-0,86)=14
%
для ( )50=0,2
h/H |
0 |
0,25 |
0,5 |
0,75 |
1,0 |
х1 |
-3,78 |
-2,84 |
-1,89 |
-0,95 |
0 |
х2 |
3,3 |
3,3 |
3,3 |
3,3 |
3,3 |
Ф(х1) |
00,5 |
0,002 |
0,03 |
0,171 |
0,5 |
Ф(х2) |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Ni |
0 |
0,002 |
0,03 |
0,171 |
0,5 |
Середнє значення Nср складає 0,86, а парціальний коефіцієнт очищення газу з розміром d =90 мкм εп=100·(1-0,14)=86 %
Таким чином, в результаті розрахунку отримані три значення парціальних коефіцієнтів очищення газу (14, 50 та 86%) при трьох значеннях ( )50 = 0,1; 0,15; 0,2.
Повний коефіцієнт очищення газу розраховується за рівнянням
(6.10)
при наявності гістограми пилу на вході в камеру.