Файл: Лабораторная работа пиапп.docx

(9)

Степень очистки в циклоне сильно зависит от дисперсного состава частиц пыли в поступающем на очистку газе (чем больше размер частиц, тем эффективнее очистка).Определим размер наименьших частиц пыли, улавливаемых в циклоне.

Поток запыленного газа проходит цилиндрическую часть циклона за промежуток времени ₁

(10)

где: 2R_срn–путь пройденный запыленным потолком, м (n– число оборотов, совершаемых потоком и цилиндрической части циклона, принимаемое равным 2);

_ц– скорость потока, м/c.

Частицы, которые за время ₁ не успели пройти радиальный путь, будут унесены с потоком и не отделятся в циклоне. Таким образом, приравнивая время, необходимое для прохождения радиального пути, ко времени₁, найдем размер наименьших частиц, которые улавливаются в данном циклоне:

Отсюда

(11)

Работа циклона оценивается по совокупности двух его основных характеристик:

1. эффективности улавливания (эффективности разделения, степени очистки или коэффициента полезного действия);

2. гидравлического сопротивления(энергозатрат на пылеочистку).

Понятно, что желаемым является достижение высокой эффективности улавливания при низком гидравлическом сопротивлении.

Эффективность улавливания() может быть определена по известным начальной (С_н) и конечной (С_к) концентрациям твердых частиц в потоке газовзвеси, проходящей через аппарат

(12)

или

(13)

где G_ул,G_н– соответственно массовый расход твердых частиц на входе в цикл и на выходе из цикла;

G_ул=G_н-G_к– массовый расход уловленных твердых частиц.

Гидравлическое сопротивление циклона можно представить как сумму потерь давления на преодоление сопротивления трения и местных сопротилений (потери при входе в циклон; потери на преодоление трения в корпусе; потери при переходе газового потока из внешней зоны циклона во внутреннюю зону циклона с поворотом на 180⁰С; потери в выхлопной трубе).

Выражая общее гидравлическое сопротивление через динамический напор во входном патрубке, и заменяя сумму частных коэффициентов гидравлических сопротивлений через общий коэффициент гидравлического сопротивления циклона ξ_ц, получим

(14)

где:-плотность газовой среды при рабочих условиях, кг/ м³;

_вх-средняя скорость газа во входном патрубке, м/с.

(15)

где:V-объемный расход газа, м³/ с;

f_вх-площадь живого сечения входного патрубка, м².

При расчете величины общего гидравлического сопротивления циклона чаще ее определяют как функцию условной скорости газа, отнесенной к площади свободного поперечного сечения цилиндрической части корпуса циклона:

(16)

где: _ц– условная скорость газа; для обеспечения высокой степени очистки в циклоне принимают (_ц=3…4 м/c).

Условная скорость газа в циклоне рассчитывается по уравнению

(17)

где:D-диаметр циклона, м.

Значения коэффициентов ξ_ци ξ_ц зависят от конструктивных особенностей циклонов.

Выбор типа и размера циклонов производится на основе заданного расхода газов, физико-механических свойств пыли (адгезионных свойств, плотности частиц, их абразивности, дисперсного состава), требуемой степени очистки, габаритов установки, эксплуатационной надежности и стоимости очистки.

Конструкции циклонов разнообразны. Наиболее распространены цилиндрические и конические циклоны конструкции НИИОГАЗа. К цилиндрическим относятся циклоны типа ЦН-11; ЦН-15; ЦН-15У; ЦН-24 (цифры обозначают угол наклона входного патрубка).

К коническимотносятся циклоны типа СДК-ЦН-33,СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22 (цифры обозначают отношение диаметров выхлопной трубы и корпуса в процентах). Они отличаются длиной конической частью и спиральным входным патрубком.

Цилиндрические аппараты относятся к высокопроизводительным, а конические- к высокоэффективным.

В настоящее время находят широкое применение пылеуловительные со встречными закрученными потоками (ВЗП).

В отличие от циклонов в аппарат ВЗП газ подается двумя потоками через тангенциальные вводы, снабженные завихрителями (см.рис.3). Запыленный газ может подаваться по одному из каналов, а также по обоим каналам одновременно. Первичный поток газовзвеси входящий через верхний ввод, проходит через периферийную зону аппарата, а вторичный (нижний ввод)- через центральную (приосевую) зону. Под действием центробежных сил частицы перемещаются к стенке аппарата и через зазор между отбойной шайбой и корпусом попадают в бункерную часть аппарата. Очищенный газ выводится через выхлопную трубу.

Рисунок 3 – Пылеуловитель со встречными закрученными потоками

Аппараты ВЗП превосходят циклы (типа ЦН и др.), как по эффективности сепарации, так и по экономическим показателям: коэффициент гидравлического сопротивления аппарата ВЗП в 2,7÷3 раза,а удельные энергозатраты на 20÷40% ниже, чем у циклона. Эффективность улавливания у аппарата ВЗП на 4÷6% выше, чем у циклона.

Описание экспериментальной установки

Лабораторная установка, схема которой изображена на рисунке 4 состоит из циклона 4 (внутренний диаметр циклона 0,2м, размер входного патрубка 0,130,05 м, внутренний диаметр выхлопной трубы 0,12 м), который установлен после аппарата взвешенного (псевдоожиженного слоя). Частицы твердого материала, уносимые из слоя, попадают через систему воздуховодов во входной тангенциальный патрубок циклона. Условленные в циклоне частицы материала собираются в сборнике. Расход воздуха регулируется при помощи заслонки.

В качестве измерительных приборов использованы: трубка Пито-Прандтля, подсоединенная к микроманометру ММН-240, служащая для определения расхода воздуха; дифференциальный манометр для определения гидравлического сопротивления циклона.

1 – вентилятор; 2 – аппарат кипящего слоя; 3 – аппарат фонтанирующего слоя; 4 – циклон; 5 – сборник уловленного материала; 6,7 – поворотные краны; 8,9 – трубки Пито-Прандтля; 10 – блок U-образных манометров; 11 – газораспределительная решётка; 12,13 – сетки; 14 – мерная линейка

Рисунок 4 – Схема экспериментальной установки

Методика проведения работы

Эксперименты по исследованию работы циклона проводят в два этапа. На первом этапе определяют гидравлическое сопротивление циклона в зависимости от расхода, незапыленного газового потока; на втором - эффективность улавливания циклона в зависимости от расхода газового потока при постоянной концентрации твердых частиц в нем.

На первом этапе исследование циклона проводят на не запыленном воздухе. Включают вентилятор и устанавливают с помощью заслонки необходимый расход воздуха в пределах, заданных преподавателем (5…7 значений расходов). При установленном расходе воздуха снимают показания микроманометра ММН-240 и дифференциального манометра, которые заносят в таблицу 1.

На втором этапе определяют эффективность улавливания циклона при различных значениях расхода воздуха. Для этого в аппарат взвешенного слоя, работающий в режиме пневмотранспортёра, вводят постоянно одно и тоже количество материала и измеряют количество материала, уловленного в циклоне. Опыты повторяют 5….7 раз при различных расходах воздуха с сохранением постоянной концентрации твердых частиц в газовом потоке. Полученные в каждом опыте данные заносят в таблицу 1.

Обработка опытных данных и составление отчета

По результатам экспериментов для каждого опыта определяют:

1.Расход воздуха V, м₃/c

2.Скорость газового потока во входном патрубке циклона _вхи условную скорость газового потока в циклоне_цпо уравнениям (15) и (16)

3.Коэффициенты гидравлических сопротивлений ипо уравнениям (14) и (16)

4.Соотношение

5.Эффективность улавливания циклона по уравнению (13)

По результатам расчета необходимо построить:

1) График зависимости

2) График зависимости =, определить оптимальную скорость воздуха, соответствующую высокой эффективности улавливания при малом гидравлическом сопротивлении циклона.

Таблица 1 – Результаты измерений