6. Расчет ячейковых фильтров
Унифицированные ячейковые фильтры конструктивно выполнены в виде металлического коробчатого корпуса (см. рис. 6), в который вставляют 12 гофрированных сеток, выполненных из различных фильтрующих материалов: металла (фильтры ФяР), винипласта (фильтры ФяВ), ультратонкого стекловолокна (фильтры ФяУ) или модифицированного пенополиуретана (фильтры ФяП). Перед установкой сетки смачивают маслом.
Ячейковые фильтры всех видов изготавливают прямоугольной формы с размерами сторон, кратными 250 мм. Глубина ячеек определяется требованиями к эффективности очистки и сопротивлению устройства. Ячейковые фильтры обычно собирают в панель, через которую пропускают запыленный воздух. При загрязнении фильтров до предельной величины фильтрующий материал либо заменяют новым (в фильтрах ФяУ), либо регенерируют, промывая их горячей водой, горячим содовым раствором, продувая паром и т. п.
Ячейковые фильтры обладают небольшой пылеемкостью, поэтому их применяют для очистки при невысокой концентрации пыли (до 10 мг/м3) обычно в системах приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. Эффективность пылеулавливания фильтров на атмосферной пыли достигает 80 %, а сопротивление составляет 40...60 Па, хотя по мере накопления пыли в фильтре оно может возрастать до 300 Па. Основные параметры ячейковых фильтров указаны в таблице 5.
Таблица 5 – Технические данные ячейковых фильтров
Марка фильтра
|
Заполнитель
|
Начальное/конечное сопротивление, Па
|
Удельная пылеемкость, г/м2 |
Масса, кг
|
ФяР |
Гофрированные металлические сетки |
40/300 |
1500 |
7,9 |
ФяВ |
Гофрированные винипластовые сетки |
50/300 |
2000 |
4 |
ФяУ |
Ультратонкое стекловолокно |
40/300 |
400 |
3 |
ФяП |
Модифицированный пенополиуретан |
60/300 |
200 |
3,3 |
Примечание. Для всех фильтров: размеры 514 х 514 х 55 мм; площадь рабочего сечения 0,22 м2; пропускная способность 1540 м3/ч при удельной воздушной нагрузке 7000 м3/(м2 ч); эффективность очистки до 80 %.
В начале расчета ячейковых фильтров определяют допустимую концентрацию пыли в приточном воздухе, мг/м3:
, (22)
где сПДК — предельно допустимая концентрация пыли в воздухе рабочей зоны, мг/м3.
Далее рассчитывают требуемую эффективность очистки воздуха от пыли, %, по формуле:
(23)
где со — концентрация пыли в очищаемом воздухе, мг/м3.
Затем подбирают по каталогу ячейковый фильтр, обеспечивающий требуемую степень очистки воздуха. Зная пропускную способность одного фильтра, подсчитывают необходимое число фильтров
, (24)
где Q —расход очищаемого воздуха, м3/ч;
q—пропускная способность (воздушная загрузка) одного ячейкового фильтра, м3/ч.
Суммарная площадь фильтрующей поверхности, м2,
S= abn, (25)
где a, b — размеры поперечного сечения фильтра, м.
Суммарная пылеемкость фильтров, г,
, (26)
где р— удельная пылеемкость фильтра, г/м2.
Продолжительность эксплуатации фильтров без замены или регенерации фильтрующего материала, ч,
(27)
Если продолжительность эксплуатации фильтров оказывается неудовлетворительной, то ее увеличивают, устанавливая большее число ячейковых фильтров.
Пример. Рассчитать ячейковый фильтр для очистки 4600 м3/ч воздуха, удаляемого системой вентиляции от шлифовальных станков, если концентрация пыли в очищаемом воздухе составляет 30 мг/м3, а ее предельно допустимая концентрация равна 6 мг/м3.
Решение. Допустимая концентрация пыли в приточном воздухе
мг/м3
Требуемая эффективность очистки воздуха от пыли
%
Выбираем ячейковый фильтр марки ФяР и определяем необходимое число фильтров:
,
где q = 1540 м3/ч — пропускная способность одного фильтра (см. табл. 5).
Суммарная площадь фильтрующей поверхности
S=abn = 0,514 0,514 3 = 0,793 м2,
где ab = 0,514 × 0,514 м — размеры поперечного сечения одного фильтра (см табл. 5).
Суммарная пылеемкость фильтров
U=pS= 1500-0,793 = 1189,5 г,
где р = 1500 г/м2 — удельная пылеемкость одного фильтра марки ФяР (см. табл. 5).
Продолжительность эксплуатации фильтров без регенерации фильтрующего материала
С учетом установленной на предприятии продолжительности рабочей смены можно принять = 8 ч.
Приложение
Таблица 1 – Конструктивные размеры циклонов НИИОГАЗ серии ЦН-15, мм
D |
A |
d |
d1 |
d2 |
H |
h1 |
h2 |
h3 |
h4 |
h5 |
a |
b |
b1 |
l |
δ |
100 |
820 |
60 |
40 |
105 |
492 |
200 |
232 |
60 |
212 |
32 |
66 |
20 |
29 |
90 |
2 |
150 |
1190 |
90 |
60 |
155 |
720 |
300 |
345 |
75 |
297 |
48 |
99 |
30 |
41 |
110 |
2 |
200 |
1560 |
120 |
60 |
160 |
918 |
400 |
458 |
60 |
354 |
48 |
132 |
40 |
52 |
120 |
2 |
250 |
1930 |
150 |
75 |
180 |
1149 |
500 |
574 |
75 |
444 |
60 |
165 |
50 |
65 |
150 |
3 |
300 |
2300 |
180 |
90 |
210 |
1377 |
600 |
687 |
90 |
531 |
72 |
198 |
60 |
78 |
180 |
3 |
350 |
2670 |
210 |
105 |
250 |
1605 |
700 |
800 |
105 |
618 |
84 |
231 |
70 |
91 |
210 |
3 |
400 |
3040 |
240 |
120 |
280 |
1833 |
800 |
913 |
120 |
705 |
96 |
264 |
80 |
104 |
240 |
3 |
450 |
3410 |
270 |
135 |
310 |
2061 |
900 |
1026 |
135 |
792 |
108 |
297 |
90 |
117 |
270 |
3 |
500 |
3780 |
300 |
150 |
325 |
2289 |
1000 |
1139 |
150 |
879 |
120 |
330 |
100 |
130 |
300 |
3 |
550 |
4150 |
330 |
165 |
350 |
2520 |
110 |
1255 |
165 |
972 |
132 |
363 |
110 |
143 |
330 |
5 |
600 |
4520 |
360 |
180 |
365 |
2750 |
1200 |
1370 |
180 |
1060 |
144 |
396 |
120 |
156 |
360 |
5 |
650 |
4890 |
390 |
195 |
400 |
2980 |
1300 |
1485 |
195 |
1146 |
156 |
429 |
130 |
169 |
390 |
5 |
700 |
5260 |
420 |
210 |
410 |
3210 |
1400 |
1600 |
210 |
1235 |
168 |
462 |
140 |
182 |
420 |
5 |
750 |
5630 |
450 |
225 |
450 |
3435 |
1500 |
1710 |
225 |
1320 |
180 |
495 |
150 |
195 |
450 |
5 |
800 |
6000 |
480 |
240 |
470 |
3665 |
1600 |
1825 |
240 |
1405 |
192 |
528 |
168 |
208 |
480 |
5 |
Примечание: для D, d и d1 даны внутренние размеры.
Таблица 2 – Логарифмическая функция вероятностного распределения
x; x’ |
Ф(х); Ф(х’) |
x; x’ |
Ф(х); Ф(х’) |
x; x’ |
Ф(х); Ф(х’) |
x; x’ |
Ф(х); Ф(х’) |
x; x’ |
Ф(х); Ф(х’) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
0,01 |
0,0080 |
0,44 |
0,3401 |
0,87 |
0,6157 |
1,30 |
0,8064 |
1,73 |
0,9164 |
0,02 |
0,0160 |
0,45 |
0,3473 |
0,88 |
0,6211 |
1,31 |
0,8098 |
1,74 |
0,9181 |
0,03 |
0,0239 |
0,46 |
0,3545 |
0,89 |
0,6265 |
1,32 |
0,8132 |
1,75 |
0,9199 |
0,04 |
0.0319 |
0,47 |
0,3616 |
0,90 |
0,6319 |
1,33 |
0,8163 |
1,76 |
0,9216 |
0,05 |
0,0399 |
0,48 |
0,3688 |
0,91 |
0,6372 |
1,34 |
0,8198 |
1,77 |
0,9233 |
0,06 |
0,0478 |
0,49 |
0,3759 |
0,92 |
0,6424 |
1,35 |
0,8230 |
1,78 |
0,9246 |
0,07 |
0,0558 |
0,50 |
0,3829 |
0,93 |
0,6475 |
1,36 |
0,8262 |
1,79 |
0,9263 |
0,08 |
0,0638 |
0,51 |
0,3899 |
0,94 |
0,6528 |
1,37 |
0,8293 |
1,80 |
0,9281 |
0,09 |
0,0717 |
0,52 |
0,3969 |
0,95 |
0,6579 |
1,38 |
0,8324 |
1,81 |
0,9297 |
0,10 |
0,0797 |
0,53 |
0,4039 |
0,96 |
0,6629 |
1,39 |
0,8355 |
1,82 |
0,9312 |
0,11 |
0,0876 |
0,54 |
0,4108 |
0,97 |
0,6680 |
1,40 |
0,8385 |
1,83 |
0,9328 |
Продолжение табл. 2 |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
0,12 |
0,0955 |
0,55 |
0,4177 |
0,98 |
0,6729 |
1,41 |
0,8415 |
1,84 |
0,9342 |
0,13 |
0,1034 |
0,56 |
0,4245 |
0,99 |
0,6778 |
1,42 |
0,8444 |
1,85 |
0,9357 |
0,14 |
0,1113 |
0,57 |
0,4313 |
1,00 |
0,6827 |
1,43 |
0,8475 |
1,86 |
0,9371 |
0,15 |
0,1192 |
0,58 |
0,4381 |
1,01 |
0,6875 |
1,44 |
0,8501 |
1,87 |
0,9385 |
0,16 |
0,1271 |
0,59 |
0,4448 |
1,02 |
0,6923 |
1,45 |
0,8529 |
1,88 |
0,9399 |
0,17 |
0,1350 |
0,60 |
0,4515 |
1,03 |
0,6970 |
1,46 |
0,8557 |
1,89 |
0,9412 |
0,18 |
0,1428 |
0,61 |
0,4581 |
1,04 |
0,7017 |
1,47 |
0,8584 |
1,90 |
0,9426 |
0,19 |
0,1507 |
0,62 |
0,4647 |
1,05 |
0,7063 |
1,48 |
0,8611 |
1,91 |
0,9439 |
0,20 |
0,1585 |
0,63 |
0,4713 |
1,06 |
0,7109 |
1,49 |
0,8638 |
1,92 |
0,9451 |
0,21 |
0,1663 |
0,64 |
0,4778 |
1,07 |
0,7154 |
1,50 |
0,8664 |
1,93 |
0,9464 |
0,22 |
0,1741 |
0,65 |
0,4843 |
1,08 |
0,7199 |
1,51 |
0,8690 |
1,94 |
0,9476 |
0,23 |
0,1819 |
0,66 |
0,4907 |
1,09 |
0,7243 |
1,52 |
0,8715 |
1,95 |
0,9488 |
0,24 |
0,1897 |
0,67 |
0,4971 |
1,10 |
0,7287 |
1,53 |
0,8740 |
1,96 |
0,9500 |
0,25 |
0,1974 |
0,68 |
0,5035 |
1,11 |
0,7330 |
1,54 |
0,8764 |
1,97 |
0,9512 |
0,26 |
0,2051 |
0,69 |
0,5098 |
1,12 |
0,7373 |
1,55 |
0,8789 |
1,98 |
0,9523 |
0,27 |
0,2128 |
0,70 |
0,5161 |
1,13 |
0,7415 |
1,56 |
0,8812 |
1,99 |
0,9534 |
0,28 |
0,2205 |
0,71 |
0,5223 |
1,14 |
0,7457 |
1,57 |
0,8836 |
2,00 |
0,9545 |
0,29 |
0,2282 |
0,72 |
0,5285 |
1,15 |
0,7499 |
1,58 |
0,8859 |
2,05 |
0,9596 |
0,30 |
0,2358 |
0,73 |
0,5346 |
1,16 |
0,7540 |
1,59 |
0,8882 |
2,10 |
0,9643 |
0,31 |
0,2434 |
0,74 |
0,5407 |
1,17 |
0,7580 |
1,60 |
0,8904 |
2,15 |
0,9684 |
0,32 |
0,2510 |
0,75 |
0,5467 |
1,18 |
0,7620 |
1,61 |
0,8926 |
2,20 |
0,9722 |
0,33 |
0,2586 |
0,76 |
0,5527 |
1,19 |
0,7660 |
1,62 |
0,8948 |
2,25 |
0,9756 |
0,34 |
0,2661 |
0,77 |
0,5587 |
1,20 |
0,7699 |
1,63 |
0,8969 |
2,30 |
0,9786 |
0,35 |
0,2737 |
0,78 |
0,5646 |
1,21 |
0,7737 |
1,64 |
0,8990 |
2,35 |
0,9812 |
0,36 |
0,2812 |
0,79 |
0,5705 |
1,22 |
0,7775 |
1,65 |
0,9011 |
2,40 |
0,9836 |
0,37 |
0,2886 |
0,80 |
0,5763 |
1,23 |
0,7813 |
1,66 |
0,9031 |
2,45 |
0,9857 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
0,38 |
0,2961 |
0,81 |
0,5821 |
1,24 |
0,7850 |
1,67 |
0,9051 |
2,50 |
0,9876 |
0,39 |
0,3035 |
0,82 |
0,5878 |
1,25 |
0,7887 |
1,68 |
0,9070 |
2,55 |
0,9892 |
0,40 |
0,3108 |
0,83 |
0,5935 |
1,26 |
0,7923 |
1,69 |
0,9090 |
2,60 |
0,9907 |
0,41 |
0,3182 |
0,84 |
0,5991 |
1,27 |
0,7959 |
1,70 |
0,9109 |
2,65 |
0,9920 |
0,42 |
0,3255 |
0,85 |
0,6047 |
1,28 |
0,7995 |
1,71 |
0,9127 |
2,70 |
0,9931 |
0,43 |
0,3328 |
0,86 |
0,6102 |
1,29 |
0,8029 |
1,72 |
0,9146 |
|
|
Таблица 3 – Характеристика некоторых видов пыли
Наименование пыли, место ее образования |
Плотность частиц пыли, кг/м3 |
Параметр d50, мкм |
Дисперсия σцп |
Размер частиц, мкм
Суммарная масса частиц, % |
||||||
Известняк: - помол в шахтной мельнице |
2706 |
25 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
- обжиг в известковой печи |
2700 |
29 |
- |
|
|
|
|
|
|
- |
- сушка в сушильном барабане |
2900 |
2,9 |
2,07 |
|
|
|
|
|
|
- |
Смесь известняка, шлака и колошниковой пыли |
2800 |
4,5 |
- |
|
|
|
|
|
- |
- |
Доломит, обжиг во вращающейся печи |
2960 |
25 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
Клинкер, обжиг во вращающейся печи |
2750 |
2,8 |
2,3 |
|
|
|
|
|
|
- |
Пыль асфальтобетонного завода, сушка продукта в барабане |
2600 |
20 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
Доменный шлак, сушка в барабане цементного цеха |
2910 |
17,5 |
3,5 |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 – Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны ГОСТ 12.1.005-88
Наименование вещества |
Величина ПДК, мг/м3 |
Преимущественное агрегатное состояние в условиях производства |
Класс опасности |
Особенности действия на организм |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Алюминий и его сплавы (в пересчете на алюминий) |
2 |
а |
III |
Ф |
|
Аммиак |
20 |
п |
IV |
|
|
Ацетон |
200 |
п |
IV |
|
|
Бензин (растворитель, топливный) |
100 |
п |
IV |
|
|
Бензоат моноэтаноламина+ |
5 |
п+а |
III |
|
|
Бензоила хлорид |
5 |
п |
III |
|
|
Бензоксазалон |
1 |
а |
II |
|
|
Бензол+ |
15/5 |
п |
II |
К |
|
Бокситы |
6 |
а |
IV |
Ф |
|
Бора карбид |
6 |
а |
IV |
Ф |
|
Германия гидрид |
5 |
п |
III |
|
|
Германия оксид |
2 |
а |
III |
|
|
Известняк |
6 |
а |
IV |
Ф |
|
Калия карбонат |
2 |
а |
III |
|
|
Калия нитрат |
5 |
а |
III |
|
|
Калия сульфат |
10 |
а |
III |
|
|
Калия хлорид |
5 |
а |
III |
|
|
Карбамид (мочевина) |
10 |
а |
III |
|
|
Керамика |
2 |
а |
III |
Ф |
|
Кремнемедистый сплав |
4 |
а |
III |
Ф |
|
Кремния карбид (карборунд) |
6 |
а |
IV |
Ф |
|
Кремния нитрид |
6 |
а |
IV |
Ф |
|
Люминофор ЛФ-490-I |
4 |
а |
III |
Ф |
|
Люминофоры типа К-77 (по оксиду иттрия) |
2 |
а |
III |
|
|
Люминофоры типа К-82-Н, К-75 (по сульфиду цинка) |
5 |
а |
III |
|
|
Люминофоры типа К-86 (по оксиду цинка) |
2 |
а |
III |
|
|
Люминофоры типа ФЛД-605 |
6 |
а |
IV |
Ф |
|
Люминофоры ЭЛС-580-В, ЭЛС-510-В, ЭЛС-455-В |
5 |
а |
III |
Ф |
|
Люминофор ЭЛС-670и |
2 |
а |
III |
|
|
Меди фталоцианин |
5 |
а |
III |
|
|
Мышьяка неорганические соединения (по мышьяку): |
|
|
|
|
|
а) при содержании мышьяка до 40% |
0,04/0,01 |
а |
II |
К |
|
б) при содержании мышьяка более 40% |
0,04/0,01 |
а |
I |
К |
|
Натриевая соль 4-амино-3,5,6-трихлорпиколиновой кислоты |
5 |
а |
III |
|
|
Продолжение табл. 4 |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Нефть+ |
10 |
а |
III |
|
Пыль растительного и животного происхождения: |
|
|
|
|
а) зерновая |
4 |
а |
III |
А, Ф |
б) мучная, древесная и др. (с примесью диоксида кремния менее 2%) |
6 |
а |
IV |
А, Ф |
в) лубяная, хлопчатобумажная, хлопковая, льняная, шерстяная, пуховая и др. (с примесью диоксида кремния более 10%) |
2 |
а |
IV |
А, Ф |
г) с примесью диоксида кремния от 2 до 10% |
4 |
а |
IV |
А, Ф |
Серебра неорганические соединения |
0,5 |
а |
II |
|
Серебро металлическое |
1 |
а |
II |
|
Сероводород+ |
10 |
п |
II |
О |
Силикатсодержащие пыли,силикаты, алюмосиликаты: |
|
|
|
|
а) асбест природный и искусственный, смешанные асбестопородные пыли при содержании в них асбеста более 10% |
2 |
а |
III |
Ф, К |
б) асбестопородные пыли при содержании в них асбеста до 10% |
4 |
а |
III |
Ф, К |
в) асбестоцемент неокрашенный и цветной при содержании в нем диоксида марганца не более 5%, оксида хрома не более 7%, оксида железа не более 10% |
6 |
а |
IV |
Ф |
г) асбестобакелит, асбесторезина |
8 |
а |
IV |
Ф |
д) слюды (флагопит, мусковит), тальк, талькопородные пыли (природные смеси талька с тремолитом, актинолитом, антофиллитом и другими минералами), содержащие до 10% свободного диоксида кремния |
4 |
а |
III |
Ф |
е) искусственные минеральные волокна силикатные и алюмосиликатные стеклообразной структуры (стекловолокно, стекловата, вата минеральная и шлаковая, муллитокремнеземистые волокна, не содержащие или содержащие до 5% Cr+3 и др.)+ |
2 |
а |
III |
Ф |
ж) цемент, оливин, апатит, форстерит, глина, шамот каолиновый |
6 |
а |
IV |
Ф |
з) силикаты стеклообразные вулканического происхождения (туфы, пемза, перлит) |
4 |
а |
III |
Ф |
и) цеолиты (природные и искусственные) |
2 |
а |
III |
Ф |
Продолжение табл. 4 |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Синтетические моющие средства “Лотос”, “Ока”, “Эра” |
5 |
а |
III |
Ф |
Сода кальцинированная+ |
2 |
а |
III |
|
Стиромаль |
6 |
а |
IV |
Ф |
Суперфосфат двойной |
5 |
а |
III |
|
Танин |
1 |
а |
II |
|
Титан и его диоксид |
10 |
а |
IV |
Ф |
Углерода пыли: |
|
|
|
|
а) коксы каменно-угольный, пековый, нефтяной, сланцевый |
6 |
а |
IV |
Ф |
б) антрацит с содержанием свободного диоксида кремния до 5% |
6 |
а |
IV |
Ф |
в) другие ископаемые угли и углепородные пыли с содержанием свободного диоксида кремния: |
|
|
|
|
до 5% |
10 |
а |
IV |
Ф |
от 5% до 10% |
4 |
а |
III |
Ф |
г) алмазы природные и искусственные |
8 |
а |
IV |
Ф |
д) алмаз металлизированный |
4 |
а |
III |
Ф |
е) сажи черные промышленные с содержанием бенз(а) пирена не более 35 мг на 1 кг |
4 |
а |
III |
Ф, К |
Фенопласты |
6 |
а |
III |
Ф, А |
Феррохром металлический (сплав хрома 65% с железом) |
2 |
а |
III |
Ф |
Фосфорит |
6 |
а |
IV |
О |
Фторопласт-4 |
10 |
а |
IV |
Ф |
Хрома оксид (по Cr+3) |
1 |
а |
III |
А |
Целлюлоза |
2 |
а |
III |
|