Файл: 1. Определение необходимой эффективности пылеулавливающей установки 3.rtf

Содержание

Введение

В системах воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для очистки от пыли применяются устройства, называемые пылеуловителями. В данной работе используются инерционные пылеуловители, они основаны на принципе выделения пыли из воздушного потока под действием центробежной силы. И используются для очистки воздуха от пыли 2-ой группы дисперсности с размером эффективно улавливаемых частиц более 7 мкм.

По сравнению с другими сухими пылеуловителями преимущество данного типа состоит в том, что они имеют более простую конструкцию, обладая большой пропускной способностью, просты в эксплуатации.

Для обеспечения нормальной работы циклона применяют герметичные бункера. В работе рассчитана пылеулавливающая установка двухступенчатой очистки. При расчете циклона 1-ой ступени очистки - ЦН-15 определяем его диаметр, гидравлическое сопротивление, коэффициент очистки и общие размеры. Аппаратом 2-ой ступени очистки является мокрый инерционный пылеуловитель - скруббер Вентури. В зависимости от гидравлического сопротивления скруббера Вентури подразделяется на низконапорные с Р<5кПа и высоконапорные с Р>5кПа.

Работа скруббера Вентури основана на дробление воды турбулентным газовым потоком, в захвате частиц пыли каплями воды с последующей их коагуляцией и осаждением в каплеуловителе инерционного действия. В данной работе в качестве каплеуловителя принят прямоточный циклон ЦН-15.

аспирация очистка газовый поток

1. Определение необходимой эффективности пылеулавливающей установки

Исходные данные:

• 
  начальная запыленность воздуха С_Н=70 г/м³.
  
• 
  допустимая конечная концентрация пыли в выбрасываемом воздухе С_К=90 мг/м³.
  

Расчет:

• 
  необходимая эффективность:
  

---

• 
  предварительный выбор производится исходя из необходимой эффективности пылеуловителя.
  

В качестве аппарата 1-ой ступени очистки применяют пылеуловитель 3-го класса - циклон ЦН-11, улавливающий пыль 2-го класса дисперсности с эффективностью 99,9% - пыль размером более 4 мкм.

В качестве аппарата 2-ой ступени очистки применяют мокрый пылеуловитель типа скруббера Вентури.

1. 
   Выбор циклона ЦН-11. Определение его гидравлического сопротивления и эффективности.
   

Исходные данные:

• 
  расход газа при н. у. L₀=6600 м³/ч;
  
• 
  плотность газа при температуре t=50⁰C, ₀=1,29кг/м³;
  
• 
  барометрическое давление P_Б=101,3 кПа;
  
• 
  средний размер пыли d=7мкм;
  
• 
  плотность пыли _n=2500кг/м³;
  
• 
  разряжение в циклоне P_Ц=800Па;
  

начальная концентрация пыли Сн=70г/м3;

Расчет:

1. 
   Определить плотность газа при нормальных условиях:
   

2. 
   Расход газа при рабочих условиях:
   

3. 
   Определить диаметр циклона при оптимальной скорости для ЦН-11, _ОПТ=3,5м/с:
   

Принимаем ближайший стандартный диаметр Д=900 мм.

4. 
   Определяем действительную скорость:
   

Действительная скорость должна отличаться от оптимальной скорости не более 15%. отличается от _ОПТ=3,5м/с на 1,2%.

5. 
   Коэффициент местного сопротивления циклона:
   

=К₁*К₂*₅₀₀+К₃, где
К₁-поправочный коэффициент на диаметр циклона, К₁=1.

К₂-коэффициент на влияние запылённости, К₂=0,915.

К₃-коэффициент учитывающий количество циклонов, К₃=28.

₅₀₀ - коэффициент сопротивления стандартного циклона с диаметром 900 мм., ₅₀₀=235 (для ЦН-11).
=1*0,915*235+28=243,03

6. 
   Определить гидравлическое сопротивление циклона:
   

7. 
   Размер частиц d₅₀, улавливаемых выбранным циклоном при рабочих условиях с эффективностью 50%:
   

---

_Т=3,5 м/с; d₅₀^Т=3,65мкм; _Т=22,2*10-⁶ нс/м²; Д_Т=600мм; _П^Т=1930 кг/м³.

;

8. 
   Среднеквадратичное отклонение:
   

где
d_84,1-абсцисса точек, ордината которых имеет значение 84,1%, определяются по распределению пыли по размерам: d_84,1=17мкм.

9. 
   Определить функцию нормального распределения:
   

10. 
    По значению =0,3 определить значение нормальной функции Ф (х) =0,6331
    
11. 
    Находим эффективность циклона:
    

Е₁=50 [1+Ф (х)] =50 [1+0,6331] = 79,23 %.
Расчёт графаналитическим методом:

КПД очистки аппарата:



Пользуясь рисунком методички определяем КПД циклона, ή=0,82.

Рассчитываем концентрацию пыли после очистки:
С2=90-90*0,82= 16,2 г/м³.

2. Подбор аппарата первой ступени на ЭВМ

Исходные данные:

• 
  Расход очищаемого газа или воздуха, 6600 м³/ч;
  
• 
  Количество циклонов в группе, 1 шт;
  
• 
  Плотность газов при нормальных условиях, 1,29кг/м³;
  
• 
  Температура газового потока перед очисткой, 50°С;
  
• 
  Концентрация пыли или летучей золы на входе, 70 г/м³;
  
• 
  Средний (медианный) размер частиц пыли, 7 мкм;
  
• 
  Степень полидисперсности частиц пыли 0,35;
  
• 
  Плотность частиц пыли или золы, 2500 кг/м³;
  
• 
  Динамическая вязкость газового потока, 1,96*10^-6 Па*с;
  
• 
  Коэффициент увеличения цен на промышленную продукцию по отношению к 1989 г., (98);
  
• 
  Стоимость электроэнергии, 2,5руб. / (кВт*ч);
  
• 
  Период работы пылеуловителя, 4320 ч/г.
  

Полученные характеристики циклонов и газового потока:

• 
  Число циклонов в группе, 1 шт;
  
• 
  Диаметр циклонов, 0,6 м;
  
• 
  Степень очистки, 84,2 %;
  
• 
  Остаточная концентрация пыли или золы в газовом потоке, 11,06 г/м³;
  
• 
  Скорость газового потока в циклоне, % 3,54 м/с;
  
• 
  Коэффициент местного сопротивления газоочистной установки 228,45;
  
• 
  Потери давления в газоочистной установке, % 1207,62 Па;
  
• 
  Стоимость газоочистной установки, 32,78 тыс. руб.;
  
• 
  Стоимость затрат на электроэнергию, % 12,28 тыс. руб. /г.;
  
• 
  Приведенные затраты на газоочистку,% 18,83 тыс. руб. /г.;
  
• 
  Установочная электромощность газоочистной установки, % 1,42 кВт;
  
• 
  Годовой расход электроэнергии на газоочистку, % 6137, 56 кВт/г.;
  

---

Габаритные характеристики одного циклона:

• 
  Высота цилиндрической части циклона 1,24 м;
  
• 
  Высота конической части циклона 1,2 м;
  
• 
  Высота выхлопной трубы циклона 0,94 м;
  
• 
  Внутренний диаметр выхлопной трубы 0,35 м;
  
• 
  Диаметр бункера для сбора пыли 0,9 м;
  
• 
  Высота цилиндрической части бункера, 0,48 м.
  

3. Определение необходимой эффективности второй ступени очистки

• 
  необходимая эффективность Е _1,2=99,1 %.
  
• 
  эффективность 1-ой ступени Е ₁=84,2 %.
  

4. Выбор и расчет аппарата второй ступени очистки

Рассчитать скруббер Вентури для очистки отходящих газов электропечи:

Исходные данные:

расход газа L₀=6600 м³/ч

• 
  температура газа t₁=50⁰C
  
• 
  барометрическое давление P_б=101,3 кПа
  
• 
  разряжение в циклоне P_ц=800 Па
  
• 
  плотность газа ₀=1,29 кг/м³
  
• 
  напор воды на орошение P_ж=300 кПа
  
• 
  необходимая концентрация пыли на выходе С_к=90 мг/м³
  
• 
  t_ж=20⁰C
  

Расчет:

Простейший скруббер Вентури состоит из трубы Вентури и каплеуловителя - прямоточного циклона ЦН-11.

Труба включает: конфузор, горловину и диффузор.

1. 
   Расчет проводится по энергетическому методу, т.е. эффективность работы пылеуловителя определяется затратами энергии на процесс очистки:
   

2. 
   Удельная энергия, затрачиваемая на процесс пылеуловителя:
   

,
где

В и - константы зависящие от физико-химических свойств пыли и дисперсного состава пыли, пыль при выплавки силикомарганца В=6,910^-3, =0,67;

К_Т - удельная энергия.
кДж/1000м³

3. 
   Определяем общее гидравлическое сопротивление скруббера:
   

, где
m - удельный расход воды на орошение для трубы с центральным орошением 0,00040,0017, m=0,0017кг/м³
.

4. 
   Плотность газов на входе в трубу Вентури при рабочих условиях:
   

5. 
   Объемный расход газа в трубе при рабочих условиях:
   

---

6. 
   Расход орошаемой воды:
   

7. 
   Температура газа на выходе из скруббера:
   

8. 
   Плотность газа на выходе из трубы:
   

9. 
   Объемный расход газов на выходе из трубы:
   

10. 
    Размеры циклона - каплеуловителя:
    

W_ц - скорость воздуха в циклоне от 2,54,5 м/с

11. 
    Гидравлическое сопротивление циклона:
    

12. 
    Гидравлическое сопротивление трубы Вентури:
    

13. 
    Коэффициент сопротивления, обуславливается вводом орошающей жидкости. Для трубы с центральным орошением:
    

где
_с - К. М.С. сухой трубы 0,120,15

М_r - расход газа:

_ж - плотность воды, 1000 кг/м³

14. 
    Определить необходимую скорость газа в горловине:
    

15. 
    Определить геометрические размеры трубы Вентури:
    

• 
  диаметр горловины:
  

• 
  длина горловины:
  

• 
  угол сужения горловины:
  

₁ - угол сужения конфузора, 15⁰28⁰

• 
  диаметр входного отверстия конфузора:
  

• 
  длина конфузора:
  

v_{вх -} скорость воздуха во входном патрубке, 15-20м/с

• 
  диаметр входного отверстия диффузора:
  

v_{вых -} скорость выхода воздуха из диффузора, 16-18 м/с

• 
  Угол расширения диффузора:
  

---