Инженерные средства защиты окружающей среды

2.2.7. Площадь сечения осадительной  камеры:

                  S = V₁/ W_г , (м²)                                                                                 (17)

S=0,72/0,8=0,9 1  (м²)

2.2.8. Осадительные камеры, как правило, выполняются прямоугольного сечения, длинные стороны которого располагаются в горизонтальной плоскости. Определяем высоту Нк:

Нк = 0,707 ,  (м).                                                                                            (18)

H_k=0,707* =0,7 (м)    L= м     l₂= L/ 2 =5/2=2,5 м       l₁= L/4= 5/4= 1,25 м

 = 0,3 м   

  ω_d - скорость на входе в камеру, принимаем равным 5-10 м\ с

 

2.2.9. Конструкцию,  осадительной камеры выберем  из рис.3 и 4.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3 Схема осадительной камеры без перегородки.

                                                                                                         А-А

 

 

 

 

 

 

Рис.4 Схема осадительной камеры с перегородкой.

   Из соображений  качества очистки выбираем осадительную камеру с перегородками как обладающую относительно более высокой эффективностью при минимальных габаритах – (рис.3).

 

2.2.10.  Выполняются расчеты параметра  (П) для осадительной камеры  без перегородки по формуле:

 

  п – количество перегородок               (19)

 

2.2.11. Определяем параметр проскока  частиц (р):

P = 1 / е^п .                                                                                                    (20)

Р=1/е³=0,05

 Определяем фракционную эффективность очистки пылеосадительной камеры.

h_ф⁰ = (1- P).                                                                                                          (21)

h_ф⁰ =1 – 0,05=0,95

2.2.12. После выбора и расчета геометрических характеристик пылеосаждающей камеры производим расчет потерь давления в ней.

Порядок расчета следующий:

Определяем  скорость пылегазовоздушной смеси  в сечениях А-А и В-В:

w_A-A= ,(м/с).                           (22)   

,  (м/с)                                                   (23)                                                                                       

Вычисляем эквивалентный диаметр в сечениях А-А и В-В, принимая во внимание, что

d_э = 4S/ П,                                                                                                            (24)

где П - периметр сечения.

Определяем  числа Рейнольдса в сечениях А-А  и В-В

Re_A-A = d_э^А-А*w_A-A*r_г/ m_г   ;      Re_B-B = d_э^B-B *w_г*r_г/ m_г   ,                                  (25)

где w_г – скорость газа в указанных сечениях, м/с.

Re_A-A =

Re_B-B =

 

Коэффициент гидравлического сопротивления  в сечениях А-А и В-В рассчитывается по формуле:

                                          l = 0,316/Re^0,25 .                                                        (26)

l_А-А = 0,316/ =0,0158                    l_В-В = 0,316/ =0,0226

Определяем  потери давления на трение

DP_тр = l_A-A*(l₁ / d_э^А-А)*(r_г * w_A-A²/ 2) + l_B-B*(L/ d_э^B-B )*( r_г* w_В-В²/2), (Па).    (27)

DP_тр=0,0158*(1,25/1,7)*(1,25*1,69²/2)+0,0226*(5/0,93)*(1,25*0,73²/2)=0,07  Па

Вычисляются потери давления на местные сопротивления

DP_М.С = x₁* (r_г*w_A-A²/ 2) + n * x₂ *(r_г* w_В-В²/2), (Па),                                      (28)

где x₁ - коэффициент местного сопротивления при входе пылегазовоздушной смеси в камеру (происходит плавное расширение); x₁- 0,5 ; x₂ = коэффициент местного сопротивления при огибании перегородок   x₂ = 2,5;   n - число перегородок.

DP_М.С =0,5*(1,25*1,69²/2)+3*2,5*(1,25*0,73²/2)=3,89  (Па)

Общая потеря давления в осадительной камере составляет:                                                                 DP = DP_тр + DP_М.С, (Па).                                                                                      (29)

DP =0,07+3,89=3,96 (Па)

 

Вывод: S=1 (м²);  Н_к = 0, 7 (м); L=5 (м); l₁=1,25 (м); l₂=2,5 (м); d=0,3 (м); h_ф⁰=0,95; DP=3,96 (Па).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. Выбор циклона

   Схема цилиндрического циклона показана на рис.5.  Для применения в проектируемой системе очистки воздуха выберем циклон типа ЦН-2У. Типовые геометрические размеры цилиндрических и конических циклонов  в долях внутреннего диаметра D приведены в таблице 4.

Геометрические параметры	Типы циклона
	ЦН – 2У  СДК-ЦН-33	ЦН – 15У	СК – ЦН – 34
	ЦН - 15	ЦН - 11	СК – ЦН –34м
Высота цилиндрической части Нц и высота заглубления  выхлопной трубы hт	0,535 0,435	0,515 0,415	0,4 0,3
Высота конической части  Нк	2,2	2,11	2,6
Внутрений диаметр выхлопной  тубы d	0,334	0,340	0,22
Внутрений диаметр пылевыпускного отверстия d1	0,334	0,229	0,18
Ширина входного патрубка  b	0,264	0,214	0,18
Выста внешней части  выхлопной трубы hв	0,2 – 0,3	0,515	0,3
Высота установки фланца hфл	0,1	0,1	0,1
Высота входного патрубка hп	0,535	0,2 – 0,3	0,4
Длина входного патрубка l	0,6	0,6	0,6
Текущий радиус улитки r	D/2+bj/2П	D/2+bj/2П	D/2+bj/2П

Таблица 4 Геометрических размеров циклона (в долях диаметра циклона)

Таблица 4 Геометрических размеров циклона (в долях диаметра циклона)

                                                                                                                                              

2.3.1. Расчёт циклона ведется при наличии данных d_m и lg s_r методом последовательных приближений в следующем порядке.

Для циклонов типа:

ЦН-2У                    W_опт=  4,5м/с;

ЦН-15У                 W_опт=   3,5м/с;

ЦН-15                    W_опт=   3,5м/с;

ЦН-11                    W_опт=   3,5м/с;

СДК-ЦН-33           W_опт=2,0м/с;

СК-ЦН-34             W_опт=1,7м/с;

СК-ЦН-34М          W_опт=2,0м/с.

     Задавшись типом циклона, определяют оптимальную скорость газа    Wг_опт в сечении циклона диаметром D по  данным, приведенным ниже

Тип циклона	ЦН-2У	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СК-ЦН-34м	СК-ЦН-34
wг опт, м/с	4,5	3,5	3,5	3,5	2,0	2,5

Таблица 5

2.3.2. Вычисляем диаметр циклона по формуле:

         (м)                                                                                (30)

  (м)

 Полученное значение D округляем, до ближайшего значения внутреннего диаметра циклона: D м: 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7, т.е.   : D=0,5 м.  Размер диаметра бункера берется равным 1,5 D, высота 0,8D, днище бункера выполняется с углом 60º между стенками, выходное отверстие имеет диаметр 250 или 500 мм̣.           

   Итак, для проектируемой  газоочистной установки достаточно одного циклона диаметром 0,5 метра.

 

2.3.3. По выбранному диаметру циклона находим действительную скорость газа в циклоне      

W =  4V₁   / p n D²,     (м/с)                                                                          (31)

где    n – число параллельно установленных циклонов.

W =  (4*0,72)/(3,14*1*0,5²)=3,67    (м/с)

Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться  от оптимальной более чем на   +15%. В данном случае это условие выполняется.

2.3.4. Определяют коэффициент гидравлического  сопротивления одиночного циклона:

                x = K₁ * K₂ * x₅₀₀,                                                                                 (32)

где K₁ – поправочный коэффициент на диаметр циклона

      K₂ - поправочный коэффициент на запыленность воздуха

     x₅₀₀ – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм 

x = 1*0,86*75=65;

 

2.3.5. Гидравлическое сопротивление циклона  вычисляется по формуле:

          DP = x * (r * W²/2), (Па).                                                                          (33)

DP =    (Па)

2.3.6. Эффективность очистки газа в  циклоне определяется по формуле

h₁= 0,5 * [1 + Ф(х)],                                                                                     (34)

где   Ф(х) – табличная функция от параметра х.

h₁=0,5*(1+0,8413)=0,92

      х = ;                                        (35)

Величина d₅₀ определяется по уравнению

          d₅₀= d₅₀^TÖ(D/D_T)(r_пт/r_п)(m/m_т)(w_т/w) ,

где d₅₀^T и lgs_r для каждого циклона.

    Таблица 6

Тип циклона	ЦН-2У	ЦН-15У	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34М	ЦН-15
d50T	8,5	6,0	3,65	2,31	1,95	1,3	4,5
Lgsr	0,308	0,283	0,352	0,364	0,308	0,340	0,352

                                                     

 Значение d₅₀^T определены по условиям работы типового циклона: D_T = 0,6 м;  

r_пт = 1930 кг/м³;       m_т = 22,2 * 10^-6  Па*с;       

w_т = 3,5 м/с

Значения Ф(х) определяются по полученным значениям х:

   Таблица 7 Значения функции Ф(х)

Х=	-2,70	-2,0	-1,8	-1,6	-1,4	1,2	-1,0	-0,8
Ф(х)=	0,0035-	0,0228	0,0359	0,0548	0,0808	0,1151	0,1587	0,2119
Х =	-0,6	-0,4	0,2	0	0,2	0,4	0,6	0,8
Ф(х)=	0,2743	0,3446	0,4207	0,5000	0,5793	0,6554	0,7257	0,7881
Х=	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,7	-
Ф(х)=	0,8413	0,8849	0,9192	0,9452	0,9641	0,9772	0,9965	-