Методы расчета одиночных и батарейных циклонов

Содержание

 1 Расчет эффективности циклонов……………………………………….…....3

2 Расчет батарейных циклонов……………………………………….….5

 

 Приложения……………………………………………………………………..7

 

 Список литературы……………………………………………………………..8

 

 

 

 

 

1 Расчет эффективности циклонов

Расчет циклонов по теоретическим формулам практически невозможен. Большой опыт, накопленный при испытаниях циклонов в промышленных условиях и на специальных стендах, позволил разработать методы расчета циклонов, основанные на полученных экспериментальных данных. Для облегчения расчетов широко используют графические методы с применением специально построенных графиков и номограмм. Однако наиболее обобщенным и надежным является расчет эффективности с использованием элементов теории вероятностей.

Как известно, в вероятностно-логарифмических координатах дисперсный состав большинства пылей аппроксимируется прямой линией и характеризуется двумя параметрами: среднемедианным размером dт и среднеквадратическим отклонением lgσп функции распределения. Среднемедианный размер dт представляет собой такой размер частицы, при котором суммарная масса всех частиц размером более dт равна суммарной массе всех частиц размером менее dт. Среднеквадратическое отклонение находят из следующего соотношения, которое является свойством интеграла вероятности:

,                                                                         (1.1)

Где и - абсциссы точек, ординаты которых имеют значения 84,1 и 15,9 % и определяются по заданному распределению пыли по размерам (рис.1).

 

             М<d, °/о

                                      d15.9                   0.5                 1          dm                             5            10   d84.1

d,мкм

Рис. 1. График распределения частиц пыли по размерам

 

 

Кривые парциальной эффективности циклонов также могут быть охарактеризованы двумя аналогичными параметрами d50T и lg ση , численные значении которых для различных типов циклонов НИИОгаза могут быть следующими:

Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15у	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-22
d50T	8,50	6,00	4,50	3,65	2,31	1,95	1,13
lg σηт	0,308	0,283	0,352	0,352	0,364	0,308	0,34

 

 

Приведенные данные соответствуют следующим условиям работы циклонов (значения табличные): ωт = 3,5 м/с; Dт = 0,6м; ρчг= 1930 кг/м3; т = 22,2 • 10-6 Па • с.

На основании математической обработки уравнения для вероятностных функций было получено следующее выражение для полной очистки в циклоне:

η = (х).                                                                                   (1.2)

Величина х применительно к циклонам может быть определена по следующей формуле

x= lg (/)/                                                         (1.3)

Численное значение функции (х) находят в зависимости от величины х по табл. 1

 

Входящая в формулу (1.3) величина представляет собой размер частиц, осажденных при фактических условиях работы выбранного циклона с эффективностью 50 %. Эта величина может быть найдена из выражения

= d50T ,                                                                           (1.4)

где , , , — параметры, соответствующие условиям, при которых получены табличные значения d50T и lg; D, ,, — параметры, соответствующие фактическим условиям работы циклона.

При очистке газов с высокой концентрацией пыли ( >10 г/м3) степень очистки газа в циклоне обычно несколько увеличивается и может быть определена по следующей эмпирической зависимости:

'= +(100-)0.12z1 lg0.1z1/100                                                                  (1.5)

где z1— начальная концентрация пыли в газе, г/м3; — степень очистки газа в циклоне при начальной запыленности его 10 г/м3.

В случае, когда полученная в результате расчета эффективность оказывается недостаточной, следует уменьшить размеры циклона, т. е. повысить скорость и гидравлическое сопротивление. При этом степень очистки газа в циклоне возрастает. Если и этого окажется недостаточно, следует переходить на другой, более эффективный тип циклона, например с ЦН-24 на ЦН-15 или с ЦН-15 на ЦН-11.

 

2 Расчет  батарейных циклонов

 

Расчет батарейных циклонов в принципе аналогичен расчету группы обычных циклонов. Определяют расход газа через один элемент, м3/с, при оптимальной скорости, которая для большинства элементов составляет 4,5 м/с:

V1 = 0,785D2опт                                                                                                (2.1)

Необходимое число циклонных элементов п при оптимальных условиях работы равно nопт=V/ V1

где V — общий расход газа.

Руководствуясь правилами компоновки элементов в батарее, а также каталожными данными, определяем число элементов в батарее п и действительную скорость газа в элементе, которая не должна отличаться от оптимальной более чем на 10 %:

= V/0,785D2n.                                                                                    (2.2)

Потеря давления в батарейном циклоне, Па, будет равна

/2,                                                                                    (2.3)

где г — плотность газа при рабочих условиях, кг/м3; — коэффициент сопротивления, который можно принимать равным для винтовых завихрителей 85, для розеточных при = 30 и 25° соответственно 65 и 90.

Преимущества батарейных циклонов перед одиночными состоят в том, что батарейные циклоны могут быть рассчитаны на расход газов, который слишком велик для группы одиночных циклонов; кроме того, при одном и том же расходе газа батарейный циклон значительно компактнее группы одиночных циклонов.

По сравнению с одиночными батарейные циклоны имеют следующие недостатки- повышенную металлоемкость, составляющую 200—500 кг металла на очистку 1000 м3/ч газа, т. е. примерно вдвое большую, чем одиночные циклоны; меньшую надежность в эксплуатации из-за возможности неравномерного распределения газа между циклонными элементами и подсоса воздуха через общий бункер; возможность засорения завихривающего устройства при начальной запыленности газа более 100 г/м3 1

Эффективность батарейных циклонов находят по той же методике, что и одиночных. Необходимые для расчета данные по циклонам с различными завихривающими устройствами приведены ниже:

 

 

 

 

 

 

 

	Винт	Розетка	Розетка
Угол , град	25	25	30
D, мм	250	250	250
d50T, мкм	4,5	3,85	5,0
lg	0,46	0,46	0,46

Приведенные данные соответствуют следующим условиям работы циклонов: D т = 250 мм; т = 4,5 м/с; т = 23,7 10-6 Пас; чт = 2200 кг/м3.

Опыт эксплуатации показывает, что эффективность батарейного циклона на 10—20 % ниже эффективности отдельного его элемента.

Наиболее частыми причинами нарушения нормальной работы батарейных циклонов являются: засорение завихривающих устройств отдельных циклонных элементов, а также прохождение газов мимо циклонных элементов вследствие износа выхлопных труб или нарушения герметичности опорных решеток. И та, и другая причины вызывают изменение сопротивления циклона, за которым нужно тщательно следить в процессе эксплуатации.

 

 

Приложения

Таблица 1. Значения нормальной функции распределения

 

x	(x)	x	(x)	x	(x)	x	(x)
—2,70	0,0035	— 1,06	0,1446	0,00	0,5000	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	—0,92	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	0,0288	—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	0,0901	—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
—1,28	0,1003	—0,22	0,4129	0,84	0,7995	1,92	0,9726
— 1,26	0,1038	—0,20	0,4207	0,86	0,8051	1,94	0,9738
— 1,24	0,1075	—0,18	0,4286	0,88	0,8106	1,96	0,9750
— 1,22	0,1112	—0,16	0,4364	0,90	0,8159	1,98	0,9761
— 1,20	0,1151	—0,14	0,4443	0,92	0,8212	2,00	0,9772
— 1,18	0,1190	—0,12	0,4522	0,94	0,8264	2,10	0,9821
—1,16	0,1230	—0,10	0,4602	0,96	0,8315	2,20	0,9861
— 1,14	0,1271	—0,08	0,4681	0,98	0,8365	2,30	0,9893
— 1,12	0,1314	—0,06	0,4761	1,00	0,8413	2,40	0,9918
—1,10	0,1357	—0,04	0,4840	1,02	0,8461	2,50	0,9938
— 1,08	0,1401	—0,02	0,4920	1,04	0,8508	2,60	0,9953
				1,06	0,8554	2,70	0,9965

 

Список литературы

 

 

1. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве. Старк С. Б.: Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1990. 400с.