Процессы и аппараты сухой механической очистки газов от пыли

Тема: Процессы и аппараты сухой  механической очистки газов от пыли

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1. РАСЧЕТ ЦИКЛОНОВ

Цель  работы: приобретение навыков по выбору и расчета газоочистных аппаратов (циклонов).

Основные положения

Принцип работы основано на разделение взвешенных частиц от газового потока под воздействием центробежных сил. Центробежный эффект сильнее проявляется у крупных  частиц, поэтому циклоны предназначены  для грубой механической очистки  выбросов от крупной и тяжелой  пыли, например,  для улавливания золы, образующейся при сжигании топлива в котлах тепловых станций.

Для расчета циклона “СК-ЦН-34” необходимо иметь следующие исходные данные:

• объем очищаемого газа Q - 7 м³/с;
• плотность газа при рабочих условиях - 80кг/м³;
• вязкость газа при рабочей температуре µ - 21,7 Па∙с;
• дисперсный состав пыли d₅₀ ;
• входная концентрация пыли C_вх - 80 г/м³;
• требуемая эффективность очистки - 0,85;

В России принят следующий ряд внутреннего теплового  диаметра циклонов D, мм: 150; 200; 300; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400; 3000.

Бункеры циклонов имеют цилиндрическую форму диаметром 1,5D для цилиндрических и 1,2D конических циклонов. Высота цилиндрической части бункера составляет 0,8D.

Расчет циклонов ведут методом последовательных приближений.

Методика расчета

1. Определяем оптимальную скорость движения газа w_опт в зависимости от типа циклона (таблица 1).

Таблица 1

Оптимальная скорость движения газа w_опт в зависимости от типа циклона

Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СДК-ЦН-34	СДК-ЦН-34м
wопт ,м/с	4,5	3,5	3,5	2,0	1,7	2,0

Поскольку используем циклон СДК-ЦН-34, то w_{опт =} .

2. Рассчитывают диаметр циклона:

                                                 (1)

 

Полученное  значение необходимо округлить до ближайшего типового значения. Если значение D превышает максимальное значение типовое значение, то необходимо применить два или более параллельных установленных циклонов. 
Максимальное типовое не превышает, поэтому количество используемых циклонов =1 
Тогда ближайшее типовое значение 2400мм = 2,4м.

3. Рассчитывают действительную скорость потока в циклоне:  
   где N –число циклонов.

                                              (2)                               

Значение w  не должно отличаться от w_опт  более чем на 15%. 

^;

 меньше w_опт на 9,8%, так как 9,8%, <15%.   
не противоречит условию.

4. Рассчитывают коэффициент гидравлического сопротивления:

                                             (3)

где и – поправочные коэффициенты, зависящие от D и C_вх и типа циклона (таблица 2 и 3); – коэффициент гидравлического сопротивления при D  = 500мм (таблица 4).

Таблица 2

Значение  при различных D и типов циклонов

Тип циклона	D, мм
	150	200	300	400	˃500
ЦН-11	0,94	0,95	0,96	0,99	1,0
ЦН-15, ЦН-24	0,85	0,9	0,93	1,0	1,0
СДК-ЦН-33, СДК-ЦН-34 и 34м	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

Таблица 3

Значение  при различных C_вх и типов циклонов

Тип циклона	Cвх, г/м3
	0	10	20	40	80	120	150
ЦН-11	1	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	-
ЦН-15	1	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-24	1	0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,86
СДК-ЦН-33	1	0,81	0,785	0,78	0,77	0,76	0,745
СДК-ЦН-34	1	0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
СДК-ЦН-34м	1	0,99	0,97	0,95	-	-	-

Таблица 4

Значение  в зависимости от типов циклонов

Тип циклона	Выхлоп в:
	атмосферу	гидр. сеть
ЦН-11	245	250
ЦН-15	155	163
ЦН-24	75	80
СДК-ЦН-33	520	600
СДК-ЦН-34	1050	1150
СДК-ЦН-34м	-	2000

Тогда коэффициент гидравлического сопротивления 

5. Рассчитывают значение гидравлического сопротивления:

                            (4)  
80кг/м³²

6. Определяют эффективность очистки:

                                    (5)

где - табличная функция параметра (таблица 5 и 6)

                                         (6)

 Таблица 5

Значение  в зависимости от типа циклона

Тип циклона	ЦН-11	ЦН-15	ЦН-24	СДК-ЦН-33	СДК-ЦН-34	СДК-ЦН-34м
	8,5	4,5	3,65	2,31	1,95	1,3

Таблица 6

Значение в зависимости от параметра

	-2,7	-2,0	-1,6	-1,4	-1,2	-1,0	-0,8	-0,6	-0,2
	0,004	0,023	0,055	0,081	0,115	0,159	0,212	0,274	0,421
	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,2	1,6	1,8	2,7
	0,5	0,579	0,655	0,726	0,788	0,885	0,964	0,964	0,997

Значение  определяется по формуле:

                            (7)

где                            

Параметры	Полученное значение		Типовое значение
Плотность частицы		1700 кг/м3		1930 кг/м3
Вязкость  среды		21,7∙10-6 Па∙с		22,2∙10-6 Па∙с
Скорость потока				3,5 м/с
Диаметр циклона		2400мм		600мм

Поскольку используем циклон СДК-ЦН-34, то= 1,95мкм

^6,33мкм

0,408 
тогда из таблицы 6 выбираем 0,579;

из этого

7. Осуществляют выбор циклона. Если расчётное значение меньше требуемого, то необходимо выбрать другой циклон с большим коэффициентом гидравлического сопротивления . Можно пользоваться формулой:

                                          (8)

где индексы 1 и 2 соответствуют двум различным  циклонам.

Так как , то выбор циклона верен.

8. Рассчитывают конструктивные размеры циклона  
   (,таблица 7) в соответствии с диаметром выбранного циклона:

                                                         (9)

где – параметр циклона (диаметр, ширина, высота);

 – коэффициент пропорциональности (таблица 7). 
 

 

Радиус улитки:

                                    ,                                 (10)

где – ширина входного патрубка;.

Таблица 7

Значения коэффициента пропорциональности

Параметр		Тип циклона
		СДК-ЦН-34
Диаметр выхлопной трубы	d	0,34	0.816
Диаметр пылевыпускного отверстия	d1	0,23	0.552
Диаметр входного патрубка	b	0,214	0,51
Длина входного патрубка	l	0,6	1.14
Высота входного патрубка	a	0,515	1,23
Высота выхлопной трубы	hт	0,515	1,23
Высота внешней части	hв	0,2-0,3	0,612
Высота цилиндрической части	Hц	0,515	1,23
Высота конуса	Hк	2,11	5,064
Высота установки фланца	hфл	0,1	0,24
Общая высота циклона	H	2,925	7,02

И тогда радиус улитки: