Инженерные средства защиты окружающей среды

Таблица 8  Значение поправочного коэффициента К₁ на диаметр циклона

Тип циклона	Значение К1 для D         (в мм)
	150	200	300	400	500
ЦН-11	0,94	0,95	0,96	0,99	1,0
ЦН-15 ,ЦН-15У, ЦН-2У СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34	0,85	0,90	0,93	1,0	1,0
СК-ЦН-34М	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

                                                                                                                                                                    

 

 

Тип циклона	Значение К2 при Свх   ,     г/м3
	10	20	40	80	120	150 и выше
ЦН-11	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	0,5
ЦН-15	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-15У	0,93	0,92	0,91	0,89	0,88	0,87
ЦН-2У	0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,86
СДК-ЦН-33	0,81	0,78	0,78	0,77	0,76	0,745
СК-ЦН-34	0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
СК-ЦН-34М	0,99	0,97	0,95	0,915	0,91	0,90

Таблица 9 Значение поправочного коэффициента К₂ на запылённость газа

Тип циклона	Значение x500		Тип циклона	Значение x500
	При выхлопе в атмосферу	При выхлопе в гидлическую часть		При выхлопе в атмосферу	При выхлопе в гидлическую часть
ЦН-11	250	245	СДК-ЦН-33	600	520
ЦН-15	163	155	СК-ЦН-34	1150	1050
ЦН-15У	170	165	СК-ЦН-34М	2000	2000
ЦН-2У	80	75	-	-	-

  Таблица 10 Значения коэффициента x₅₀₀ гидравлического сопротивления одиночного циклона

  Таблица 10 Значения коэффициента x₅₀₀ гидравлического сопротивления одиночного циклона

 

2.3.7. Выполним проверочный  расчет циклона .

Определяем наименьший диаметр частиц, которые полностью, осаждаются:

    d_min = 3 * Öm (R₂ – R₁) / p*n*r_n*w_т, (м).                                                         (36)

где       m - вязкость среды ,н/м²;

R₁ и R₂ - соответственно радиусы центральной трубы и циклона, м    R₁=D/2 м   R₂=R ₁ *d _{вн тр}/2  м

w_т - скорость, м/с, определенная по п. 2.3.3.   d _{вн тр}- табличный размер

R₁ = 0,5/2 = 0,25 м;     R₂ = 0,25·0,334/2 = 0,042 м.

(мкм)  

 

Промежуточное значение эффективности циклона  определяется по формуле:

                                    h_i =d_i²/ d_min² .

 

%                                 %

%                               %

%                              %

%

2.3.7. Строим график  h,%  от  d i:

 

h,%

 d_i ,мкм

Рис. 5

2.3.8. Схема циклона  приведена на рис 6.

Рис.6  Схема цилиндрического  циклона.

 

Вывод: D=0,5 (м);  ΔР=547 (Па); R₁=0,25 (м); R₂=0,042 (м); d_min=34 (мкм).

 

2.4.  Расчет скруббера  Вентури.

   Расчет скруббера определяется геометрическими параметрами трубы Вентури. Схема скруббера Вентури представлена на рис.7.. Скруббер Вентури является наиболее эффективным из применяемых в промышленности мокрых пылеуловителей. основная часть скруббера в целях снижения вредных гидравлических потерь выполняется в виде трубы Вентури, имеющей плавное сужение на входе газов (конфузор) и плавное расширение на его выходе (диффузор). процесс пылеулавливания в скрубберах Вентури основан на контакте движущегося запыленного газового потока с жидкостью. В результате контакта образуется межфазная поверхность контакта (поверхность осаждения). В скруббере Вентури жидкость, подаваемая в газовый поток, контактирует с ним в виде пузырьков, которые образуются при воздействии на жидкость газового потока. Эта жидкость захватывает взвешенные частицы пыли и уносит их из аппарата в виде шлама.    

2.4.1. Диаметр горловины:

(м),                                                                                                   (37)

где    V₁ - расход очищаемого газа, м³/с;

 w₁ - скорость очищаемого газа в горловине трубы, лежит в широких пределах,

w₁ = 60¸120 м/с. Принимая w₁ =90 м/с, определим диаметр горловины:

  (м)

2.4.2. Длина горловины 

–ℓ_г = 0,25 dr .                                                                                                              (38)

ℓ_г = 0,25*0,087=0,022  (м);

2.4.3. Диаметр входного сечения конфузора  и выходного диффузора:

D_K = ,                    D_Д = , (м).                                                (39)

где   w₂,w₃ - скорость газа на входе в конфузор, лежит в пределах w₂ = 15¸20 м/с и, соответсвен но, на выходе из диффузора, лежит в пределах w₃ = 20¸25 м/с.

 

D_K = (м)                  D_Д = (м)

 2.4.4. Длина конфузора и диффузора соответственно:

ℓ₁ = D_K – d_г / 2tg a₁, (м),                    ℓ₂ = D_Д – d_г / 2tg a₂, (м),                         (40)

где  a_1, a₂ - угол раскрытия конфузора и диффузора соответственно:

a₁=15° ;a₂= 7°.          

ℓ₁ = 0,21 – 0,087/(2*tg(15⁰))=0,23  (м)

ℓ₂ = 0,19 – 0,087/(2*tg(7⁰))=0,41  (м)

2.4.5. Диаметр форсунки:

d_ф = ,                                                                                               (41)

        где  Lж -  расход раствора через форсунку, м³ /с определяется по форму ле: Lж = (m·V₁);

           r _ж. - плотность жидкости ( воды) при соответствующей температуре, кг/м³ ;

                    x = 0,73 - коэффициент расхода жидкости;

                    Р - давление жидкости перед  форсункой, Р = 150000 Па;

         где     m - удельный расход жидкости, (m’= 0,00025 – 0,0005 м³/м³);

                   n_ф - число форсунок - принимается из расчета, что максимальный диаметр орошения – 200 мм, т.е. при D_к > 200 мм количество форсунок определяется:

                   n_ф  = Dк² / 0,5² - округляется до целого числа.

Принимая   m=0,0003 м³/с,   r _ж.=999 кг/м³,  рассчитываем:

Lж =(0,0003*0,72)=2,16*10^-4  (м³/с)  и

n_ф  =0,21²/0,5²=0,18;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 - .конфузор ; 2 - .горловина  ; 3 - .диффузор; 4 - .скрубер центробежного  типа (сепаратор); 5 - отстойник ;  6 - бак для осветления жидкости ; 7 - насос.

 

  Учитывая полученные данные, определим диаметр форсунки:

d_ф = (м)

2.4.6. Параметры:  ℓ₃ = 1¸ 1,5 Dк; ℓ₄ = 0,5¸1,0 Dд.              

ℓ₃ =1,2*0,21=0,252;  ℓ₄ =0,8*0,19=0,152

2.4.7. Диаметр  сепаратора

D_c = , (м),                                                                                            (42)

где    w_с - скорость смеси w_с = 1,5 ¸ 3 м/с .

D_c =   (м)

2.4.8. Гидравлическое сопротивление скруббера определяется сопротивлением трубы Вентури:

DP = 0.12 *( r_г*w²₁/2) + 0,6 * (m*r_ж*w²₃/2) ,  (Па).                                          (43)

 

    (Па)

2.4.9. Эффективность очистки скруббера  Вентури определяется по формуле:

                                h= 1-e^{-BEn,                                                                            (44)}

где В и n. - коэффициенты, В = 0,1 , n = 0,28;

E = DP + (16r*L_ж² / p²*D_к⁴).

ВЕⁿ=0,1*1136,315^0,28=0,72

 

Вывод: d_г = 0,087 (м); l_г=0,022 (м); D_к=0,21 (м); D_д=0,19 (м); l₁=0,23 (м); l₂=0,41 (м); d_ф=1,93*10^-3 (м); l₃=0,252 (м); l₄=0,152 (м); D_с=0,67 (м); DP=1136,19 (Па); h=0,51

 

2.5. Расчет теплообменника

2.5.1. Составим уравнение материального  баланса:

Q= G_г * С_pг*(t_нг – t_{к г}) = G_в * C_pв (t_вк - t_вн) =  К* F* Dt_cр.                                    (45)

2.5.2. Количество теплоты из уравнения (45):

Q= G_г * С_pг*(t_нг – t_{к г}),                                                                                         (46)

где – G_г = V₁*r_г – расход газа;   G_г = 0,72 · 1,25 = 0,9

         С_рг – удельная теплоёмкость газа;

          t_нг – температура входящего газа;

          t_кг – температура выходящего газа.

Принимая во внимание, что С_рг=1,018 КДж/с, t_нг=250 С⁰, t_кг=30 С⁰, определяем количество теплоты:

Q=0,9*1,018*(250-30)=201,6  (КДж/с)

 

2.5.3. Расход воды из уравнения (45):

         G_в = Q / C_pв (t_вк - t_вн),                                                                                   (47)

где - C_pв - удельная изобарная теплоемкость воды, кДж/кг*град;

t_вк – температура воды на выходе, °С;

t_вн - температура воды на входе, °С.

Зная, что C_pв =4,2 кДж/кг*град, t_вк=180 С⁰, t_вн=20 С⁰, можем определить расход воды в теплообменнике

(кг/ч)

 

 

2.5.4. Поверхность теплообмена:

F = Q / K*Dt_{ср ,}       (м²)                                              (48)

где – K – коэффициент теплопередачи, Вт/м²*град.:

          K= ,                                                                      (49)

где - a - коэффициент теплоотдачи от ядра потока, движущейся среды к стенке:

a_в = 450 Вт / м²*град;                      a_н = 2500 Вт / м²*град;

l - коэффициент теплопроводности ; l = 25 Вт / м*град;

d_н – наружный диаметр трубки , м;

d_в – внутренний диаметр трубки, м;

d_н=0,018м; d_в=0,014м

  (Вт/м²*град)

Средний температурный  напор, °С:

;   (С⁰)

из графика  (рис.8) можем  определить  Dt_б = t_нг – t_вк,  и Dt_м = t_кг – t_вн.