Теоретическая часть. Цель работы – ознакомление с инерционными пылеочистителями типа «циклон» и расчет подобных аппаратов.

Цель

Цель работы – ознакомление с инерционными пылеочистителями типа «циклон» и расчет подобных аппаратов.

Теоретическая часть

Инерционными пылеочистными аппаратам называются аппараты, принцип действия которых основан на использовании инерционных сил. Аппараты, в которых в качестве инерционной используется центробежная сила, называются циклонами.

Рисунок 2.1. Циклон серии ЦН с указанием оптимальных размеров: 1 – входной патрубок; 2 – корпус; 3 – выходной патрубок

Циклонные аппараты по форме рабочей камеры подразделяются на цилиндрические и конические, а по компоновке на одиночные, групповые и батарейные.

Наиболее распространенным типом циклонных аппаратов являются цилиндрические циклоны. Принципиальная схема цилиндрического циклона представлена на рисунке 2.1.

Для обеспечения эффективной работы циклона необходимо:

- соблюдать строгое соотношение между основными размерами отдельных частей циклонного аппарата (рис 1);

- обеспечить герметичность всей конструкции;

- не допускать зарастания рабочей камеры циклона пылью;

- не допускать подъема уровня пыли в бункере выше трех диаметров выходного отверстия конической части рабочей камеры.

При расчете циклона определяют его основные геометрические размеры, эффективность улавливания пыли и величину гидравлического сопротивления.

Расчет геометрических размеров циклона начинают с определения диаметра цилиндрической части рабочей камеры

(1)

где V- расход очищаемого газа; w_г- скорость газа в живом сечении циклона, которая принимается равной 3, 5 м / с.

В случае если расчетный диаметр циклона превышает 500 мм, целесообразно установить группу циклонов или батарейный циклон, т. к работа одиночного циклона большого диаметра не эффективна. Далее по соотношениям, указанным на рисунке 2.1, рассчитываются остальные линейные размеры циклона

Расчет эффективности работы циклона задача сложная. С наибольшей степенью точности она может быть рассчитана с помощью методики разработанной для циклонов конструкции НИИОгаза типа ЦН и СК-ЦН.

Согласно данной методике эффективность улавливания пыли в циклоне рассчитывается по формуле

(2)

Здесь Х- функция многих переменных, определяемая по формуле:

, (3)

где d₅₀ и – соответственно медианный размер и дисперсия улавливаемой пыли; - дисперсия экспериментальной пыли, логарифм этой величины в зависимости от типа циклона определяется по таблице 2.1.

Таблица 2.1. Значения поправочных коэффициентов

Тип циклонного аппарата	d50т	lg2	K1	K2
ЦН­-15	4, 5	0, 352	1 -*0, 9 (бат)
СК ЦН­–34	1, 95	0, 308	1-*0, 9 (бат)
* коэффициент для батарейного циклона

Величина d¹₅₀ рассчитывается по формуле

, (4)

где d₅₀^Т– экспериментальная величина, зависящая от типа циклона; D– диаметр циклона; – вязкость газа; – истинная плотность частиц; – скорость газа в циклоне, оптимальная величина которой, для большинства циклонов, равна 3, 5 м/с.

При рассчитанной величине Х значение эффективности улавливания пыли в циклоне определяется по табличным значениям (таблица 2.2).

Величина потерь энергии на преодоление местного сопротивления, которое создает циклонный аппарат, может быть рассчитана по уравнению

(5)

где – коэффициент местного сопротивления для циклонов серии ЦН рассчитываемый по формуле

(6)

Все входящие в это выражение величины - экспериментальные коэффициенты, зависящие от типа циклона и других факторов: ₅₀₀ – коэффициент сопротивления циклона диаметром 500 мм; К₁– коэффициент учитывающий влияние циклона, он изменяется в диапазоне 0, 85-1; К₂– коэффициент учитывающий запыленность газов изменяется в диапазоне 0, 85- 1; К_3­– коэффициент учитывающий групповую компоновку циклонов. Для одиночного циклона К₃ = 0, при двухрядной компоновке К₃= 35, а при круговой – 60.

В металлургической промышленности чаще всего применяют циклоны типа ЦН –15 и СК ЦН­ 34. Значение эмпирических коэффициентов, необходимых для расчета этих циклонов, приведены в таблице 1.

Эффективность работы циклонов зависит от его конструкции и физических свойств улавливаемой пыли. При улавливании мелкодисперсной металлургической пыли величина его эффективность составляет 20-80 %, в связи с чем, циклонные аппараты в металлургическом производстве могут использоваться только в качестве первой ступени очистки. Степень очистки газов в батарейных циклонах на 20% ниже, чем в одиночных циклонах такого же диаметра.

3. Расчётная часть

Задача №1. (Вариант №10)

Выбрать циклон типа для очистки газов отходящих от аспирационной системы дробильной камеры за и рассчитать его линейные размеры, эффективность улавливания пыли и величину гидравлического сопротивления, если расход газового потока составляет 1 м/c, вязкость 17* 10^-6 м³/с, температура 20⁰ С, плотность пыли кг/м³, дисперсный состав пыли приведен в таблице 3

Таблица 3. Дисперсный состав пыли

Дано:

Расход газового потока = 1 м/с

Вязкость = 0, 000017 м3/с

Температура = 20⁰ С

Плотность пыли = 2500 кг/м³

Скорость газа в живом сечении циклона = 3, 5 м/с

Решение:

1) Диаметр цилиндрической части рабочей камеры:

= = 0, 603297 (мм)

2) По следующим данным построим интегральную кривую распределения частиц по размерам:

3) Находим из интегральной кривой значение d_{84, 1}= 46 мкм; d₅₀=18 мкм

4) = = 5, 8374413 (мм)

5) = d_{84, 1}/ d₅₀ = 46/18 = 2, 5555

6) = = 0, 679

7) = 1·1·163+0=163

8) = 163· = 1287, 9

9) η =75%

Задача №2. (Вариант №10)

Рассчитать циклонный аппарат типа СК ЦН для очистки газов, отходящих от аспирационной системы подбункерного помещения доменной печи, если расход газов составляет 20 м/c, вязкость 17* 10^-6 м³/с, температура 20⁰ С, плотность пыли 5100 кг/м³, дисперсный состав пыли приведен в таблице 3.

Дано:

Расход газов = 20 м/с

Вязкость = 0, 000017 м3/с

Температура = 20⁰ С

Плотность пыли = 5100 кг/м³

Скорость газа в живом сечении циклона = 3, 5 м/с

Решение:

1) = = 2, 698026104 (мм)

2) По следующим данным построим интегральную кривую распределения частиц по размерам:

3) Находим из интегральной кривой значение d_{84, 1}= 46 мм; d₅₀=18 мм

4) = = 1, 708449742 (мм)

5) = d_{84, 1}/ d₅₀ = 46/18 = 2, 55555

6) = = 1, 485

7) = 1·1·1150+0=1150

8) = 1150· = 9086, 44

9) η =93%

Вывод

В ходе данной работы мы ознакомились с инерционными пылеочистителями типа «циклон», произвели расчеты, в первой задаче, в качестве циклонного аппарата был выбран ЦН-15, при этом эффективность улавливания пыли в циклоне составит около 67, 7%. В ходе решения второй задачи, мы выяснили, что эффективность улавливания пыли циклонного аппарата СК ЦН при данных условиях составит около 93%.