Полная версия

Главная arrow БЖД arrow БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ: ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

РАСЧЕТ ЦИКЛОНОВ

Циклоны применяют в основном для улавливания из воздуха пылевых частиц II, III и IV групп дисперсности. Частицы пыли V группы в таких устройствах эффективно не улавливаются.

Циклон представляет собой полый цилиндр с конусной нижней частью, внутри которого расположена выпускная труба. Запыленный воздух подается через входной патрубок, установленный тангенциально в верхней части циклона (рис. 6.4).

В циклонах отделение взвешенных частиц от воздуха происходит за счет центробежной силы, действующей на частицы очищаемого воздуха при его вращении и одновременном движении вниз, поэтому циклоны часто называют центробежными пылеотделите- лями. Энергетические потери в циклоне характеризует коэффициент сопротивления представляющий собой отношение полных потерь давления в циклоне рп к динамическому давлению ра в каком-либо его сечении (во входном патрубке или поперечном сечении корпуса): Циклон

Рис. 6.4. Циклон:

Значение коэффициента ? зависит от формы циклона. Обычно в качестве объекта сравнения используют циклон серии ЦН-15, разработанный научно-исследовательским институтом очистки газа (НИИОГАЗ). В этом циклоне угол наклона входного патрубка а =15°, коэффициент сопротивления движению воздуха в поперечном сечении ?пл =

= 160, коэффициент сопротивления движению на вхо- де ?вх = 7,6. При наличии габаритных ограничений по высоте используют укороченный циклон ЦН-15У с несколько меньшим коэффициентом очистки воздуха.

а — общий вид; 6 — схема работы; 1 — входной патрубок; 2 — конусная часть; 3— выпускная труба

Конструктивные размеры циклонов НИИОГАЗ серии ЦН-15 приведены на рисунке 6.5, а их значения — в таблице 6.1.

D

А

d

4

4

Н Л,

А,

А,

А,

*,

e 1

А

А,

/

6

100

820

60

40

105

492 200

232

60

212

32

66

20

29

90

2

150

1190

90

60

155

720 300

345

75

297

48

99

30

41

ПО

2

200

1560

120

60

160

918 400

458

60

354

48

132

40

52

120

2

250

1930

150

75

180

1149 500

574

75

444

60

165

50

65

150

3

300

2300

180

90

210

1377 600

687

90

531

72

198

60

78

180

3

350

2670

210

105

250

1605 700

800

105

618

84

231

70

91

210

3

400

3040

240

120

280

1833 800

913

120

705

96

264

80

104

240

3

450

3410

270

135

310

2061 900

1026

135

792

108

297

90

117

270

3

500

3780

300

150

325

2289 1000 1139

150

879

120

330

100

130

300

3

550

4150

330

165

350

2520 1100 1255

165

972

132

363

ПО

143

330

5

600

4520

360

180

365

27501200 1370

180

1060

144

396

120

156

360

5

650

4890

390

195

400

29801300 1485

195

1146

156

429

130

169

390

5

700

5260

420

210

410

3210 1400 1600

210

1235

168

462

140

182

420

5

750

5630

450

225

450

3435 1500 1710

225

1320

180

495

150

195

450

5

о

о

оо

6000

480

240

470

3665 1600 1825

240

1405

192

528

168

208

480

5

Примечание: для D, d и d даны внутренние размеры.

Конструктивные размеры циклонов НИИОГАЗ серии ЦН-15

Рис. 6.5. Конструктивные размеры циклонов НИИОГАЗ серии ЦН-15:

/—циклон; 2— бункер; тип /— выпуск воздуха через улитку; тип II—то же, через трубу вверх; тип III — то же, через отвод вбок

Высокопроизводительный циклон ЦН-24 с углом наклона входного патрубка а =24° применяют в качестве первой ступени очистки при значительной концентрации крупнодисперсной пыли в воздухе. Для улавливания мелких частиц диаметром (5...10) • 10_6 м разработан циклон повышенной эффективности ЦН-11 с углом а = 1 Г.

Характеристики циклонов различных типов при одинаковой пропускной способности и сопротивлении 1000 Па даны в таблице 6.2.

6.2. Основные характеристики циклонов НИИОГАЗ

Марка

циклона

Коэффициент

гидравлического

сопротивления

Высота

входного

патрубка

выхлопной

трубы

цилиндрической

части

конической

части

внешней

части

выхлопной

трубы

общая

ЦН-11

250

6,1

0,48/)

1,56

2,06

2

0,3

4,36

ЦН-15у

170

8,2

0,66 D

1,5

1,51

1,5

0,3

3,31

ЦН-24

80

10,9

1,11/)

2,11

2,11

1,75

0,4

4,26

Примечание. Для всех циклонов внутренний диаметр выпускной трубы d-0y59D.

Внутренний диаметр D, на основе которого определяют другие конструктивные размеры циклонов, может быть выбран как по таблице 6.1, так и из следующего ряда значений, мм: 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000.

Методика расчета и подбора циклонов заключается в следующем. Зная производительность циклона Q, м3/ч, и оптимальную скорость движения воздуха в поперечном сечении корпуса циклона В^цопт» м/с (табл. 6.3), вычисляют диаметр циклона:

6.3. Расчетные параметры циклонов

Параметр |

цн-11 1

ЦН-15

ЦН-15у | ЦН-24

|скд-цн-зз|

скд-цн-;

К

41,4

41,4

41,4

46,9

34,97

34,97

dSOu, мкм

2,47

3,06

3,48

4,71

1,428

1,297

<*ц

0,3979

0,3979

0,3979

0,3979

0,4281

0,4155

Оц2

0,158

0,158

0,158

0,158

0,183

0,1732

^ц.опт> М/С

3,5

3,5

3,5

4,5

2,5

2,5

Полученное значение Z)p округляют до ближайшего из стандартного ряда. Затем на основе принятого значения диаметра цикло-

на D находят его другие конструктивные параметры (см. табл. 6.1, 6.2) и рассчитывают действительную скорость движения запыленного воздуха в циклоне, м/с:

где Ф{х) — логарифмическая функция вероятностного распределения, определяемая в зависимости от параметра распределения х по таблице 6.4.

Далее определяют фракционный коэффициент очистки циклонов, %,

6.4. Логарифмическая функция вероятностного распределения

X*

Ф(х),

ФОО

X*

Ф(х);

ФОО

х У

Фи); I ФСО II

ХХ'

Ф(х)

ФОО

х*

<*>(*);

ФОО

0,01

0,0080

0,44

0,3401

0,87

0,6157

1,30

0,8064

1,73

0,9164

0,02

0,0160

0,45

0,3473

0,88

0,6211

1,31

0,8098

1,74

0,9181

0,03

0,0239

0,46

0,3545

0,89

0,6265

1,32

0,8132

1,75

0,9199

0,04

0,0319

0,47

0,3616

0,90

0,6319

1,33

0,8163

1,76

0,9216

0,05

0,0399

0,48

0,3688

0,91

0,6372

1,34

0,8198

1,77

0,9233

0,06

0,0478

0,49

0,3759

0,92

0,6424

1,35

0,8230

1,78

0,9246

0,07

0,0558

0,50

0,3829

0,93

0,6475

1,36

0,8262

1,79

0,9263

0,08

0,0638

0,51

0,3899

0,94

0,6528

1,37

0,8293

1,80

0,9281

0,09

0,0717

0,52

0,3969

0,95

0,6579

1,38

0,8324

1,81

0,9297

0,10

0,0797

0,53

0,4039

0,96

0,6629

1,39

0,8355

1,82

0,9312

0,11

0,0876

0,54

0,4108

0,97

0,6680

1,40

0,8385

1,83

0,9328

0,12

0,0955

0,55

0,4177

0,98

0,6729

1,41

0,8415

1,84

0,9342

0,13

0,1034

0,56

0,4245

0,99

0,6778

1,42

0,8444

1,85

0,9357

0,14

0,1113

0,57

0,4313

1,00

0,6827

1,43

0,8475

1,86

0,9371

0,15

0,1192

0,58

0,4381

1,01

0,6875

1,44

0,8501

1,87

0,9385

0,16

0,1271

0,59

0,4448

1,02

0,6923

1,45

0,8529

1,88

0,9399

0,17

0,1350

0,60

0,4515

1,03

0,6970

1,46

0,8557

1,89

0,9412

0,18

0,1428

0,61

0,4581

1,04

0,7017

1,47

0,8584

1,90

0,9426

0,19

0,1507

0,62

0,4647

1,05

0,7063

1,48

0,8611

1,91

0,9439

0,20

0,1585

0,63

0,4713

1,06

0,7109

1,49

0,8638

1,92

0,9451

0,21

0,1663

0,64

0,4778

1,07

0,7154

1,50

0,8664

1,93

0,9464

0,22

0,1741

0,65

0,4843

1,08

0,7199

1,51

0,8690

1,94

0,9476

0,23

0,1819

0,66

0,4907

1,09

0,7243

1,52

0,8715

1,95

0,9488

0,24

0,1897

0,67

0,4971

1,10

0,7287

1,53

0,8740

1,96

0,9500

0,25

0,1974

0,68

0,5035

1,11

0,7330

1,54

0,8764

1,97

0,9512

0,26

0,2051

0,69

0,5098

1,12

0,7373

1,55

0,8789

1,98

0,9523

0,27

0,2128

0,70

0,5161

1,13

0,7415

1,56

0,8812

1,99

0,9534

0,28

0,2205

0,71

0,5223

1,14

0,7457

1,57

0,8836

2,00

0,9545

0,29

0,2282

0,72

0,5285

1,15

0,7499

1,58

0,8859

2,05

0,9596

0,30

0,2358

0,73

0,5346

U6

0,7540

1,59

0,8882

2,10

0,9643

0,31

0,2434

0,74

0,5407

1,17

0,7580

1,60

0,8904

2,15

0,9684

0,32

0,2510

0,75

0,5467

1,18

0,7620

1,61

0,8926

2,20

0,9722

0,33

0,2586

0,76

0,5527

U9

0,7660

1,62

0,8948

2,25

0,9756

дг, х'

Ф(х);

ФОО

Ф(х);

W)

г, У

Ф(х);

ФОП

х,Х

Ф(х);

Ф(дО

г.х'

<ад;

W)

0,34

0,2661

0,77

0,5587

1,20

0,7699

1,63

0,8969

2,30

0,9786

0,35

0,2737

0,78

0,5646

1,21

0,7737

1,64

0,8990

2,35

0,9812

0,36

0,2812

0,79

0,5705

1,22

0,7775

1,65

0,9011

2,40

0,9836

0,37

0,2886

0,80

0,5763

1,23

0,7813

1,66

0,9031

2,45

0,9857

0,38

0,2961

0,81

0,5821

1,24

0,7850

1,67

0,9051

2,50

0,9876

0,39

0,3035

0,82

0,5878

1,25

0,7887

1,68

0,9070

2,55

0,9892

0,40

0,3108

0,83

0,5935

1,26

0,7923

1,69

0,9090

2,60

0,9907

0,41

0,3182

0,84

0,5991

1,27

0,7959

1,70

0,9109

2,65

0,9920

0,42

0,3255

0,85

0,6047

1,28

0,7995

1,71

0,9127

2,70

0,9931

0,43

0,3328

0,86

0,6102

1,29

0,8029

1,72

0,9146

Величину х вычисляют по формуле

где d'— наибольший размер частиц фракций пыли, для которой определяют коэффициент очистки, мкм (табл.6.5); ^ц —диаметр частиц, которые в условном циклоне улавливаются на 50%, мкм (см. табл. 6.3); К— коэффициент, значения которого зависят от типа циклона (см. табл. 6.3); ц—динамическая вязкость воздуха, Па • с; рп — плотность частиц пыли, кг/м3 (см. табл. 6.5); сцп — характеристика полидисперсности пыли, или дисперсия.

6.5. Характеристика некоторых видов пыли

Наименование пыли, место ее образования

Плотность

частиц

пыли,

кг/м3

Параметр

^$0’

мкм

Дисперсия

Размер частиц, мкм Суммарная масса частиц, %

Известняк:

2706

2,5

4,0

6,3

10

16

25

40

помол в шахтной мельнице

25

2

1,5

3,0

7,0

14

28

50

80

29

4,0

6,3

10

16

25

40

обжиг в известковой печи

2700

1,5

3,1

7,5

18

41

72

2900

2,9

2,07

1,0

1,6

2,5

4,0

6,3

10

сушка в сушильном ба-

8,0

21

42

70

86

96

рабане

Смесь извсст-

2800

4,5

  • 1,6
  • 6,0
  • 2.5
  • 17.5
  • 4,0
  • 42
  • 6,3
  • 80
  • 10
  • 99

няка, шлака и колошниковой

пыли

2,5

4,0

6,3

10

16

25

40

Доломит, обжиг во вращающей-

2960

25

5,0

8,0

11

20

31

50

74

ся печи

1,0

1,6

2,5

4,0

6,3

10

Клинкер, обжиг во вращающейся

2750

2,8

2,3

13

26

45

65

82

93

"""

Наименование пыли, место ее образования

Плотность частиц пыли, кг/м3

Параметр

мкм

Дисперсия

°un

Размер частиц, мкм Суммарная масса частиц, %

1,6 2,5 4,0 6,3 10 16 25 Пыль асфальто- 2600 20 — 77 То 77 777 77 77 бетонного завода, 2'3 47'5 12'4 23 38 64 сушка продукта

в барабане 1,6 2,5 4,0 6,3 10 16 25 Доменный шлак, 2910 17,5 3,5 . п ЙП

сушка в бараба- 4814 22 35 47 60

не цементного

цеха

Общая эффективность пылеулавливания, %,

Значения функции Ф^х') определяют по таблице 6.4. Величину х' находят по формуле

где d$Q — медиана распределения (диаметр частиц, при котором суммарная масса всех частиц, имеющих размер менее d$o, составляет 50 % массы всей пыли); d — диаметр частиц улавливаемой пыли, при котором суммарная масса всех частиц диаметром менее dJ6 составляет 16 % массы всей пыли.

Параметры d$о и d^ принимают по таблице 6.5.

Если очистка воздуха от пыли производится в нескольких последовательно установленных циклонах, то процесс очистки должен начинаться в циклоне большего диаметра, так как с уменьшением диаметра коэффициент очистки циклонов возрастает. При этом общий коэффициент очистки

где Ль.... Л» — коэффициенты очистки соответственно первого, второго и л-го циклонов в процентах.

Сопротивление циклона, Па,

где р, плотность очищаемого воздуха при конкретной заданной температуре /, которую можно определить по формуле: р,= 353/(273 + /).

Сопротивление циклона можно также рассчитать по формуле:

где ^ — секундный расход воздуха через циклон, м3/с; D — диаметр корпуса циклона, м.

Пример. Система аспирации шахтной мельницы удаляет 2450 м3/ч воздуха, имеющего температуру 20 °С и загрязненного пылью известняка. Рассчитать параметры циклона серии ЦН-15, обеспечивающего очистку воздуха от пыли.

Решение. Зная производительность циклона Q, м3/ч, и оптимальную скорость движения воздуха в поперечном сечении циклона опт = 3,5 м/с (см. табл. 6.3), вычисляем диаметр циклона

Принимаем диаметр циклона /)= 500 мм (см. табл. 6.1). Тогда действительная скорость движения воздуха в циклоне

Вычисляем величину х по формуле

где d' = 40 мкм — наибольший диаметр частиц фракций пыли известняка (см. табл. 6.5); d50ц = 3,06 мкм и К= 41,4 — приняты по таблице 6.3; д = 1,81 * 10"st Па • с — динамическая вязкость воздуха при температуре 20 вС; рп = 2706 кг/м3 и Ощ, = 2 по таблице 6.5.

Фракционный коэффициент очистки выбранного циклона где Ф(х) = 0,3829 при х = 0,5 (см. табл. 6.4).

Рассчитываем величину х

где = 25mkm, 16= 10,86 мкм.

Общая эффективность пылеулавливания:

где Ф(х’) = 0,6875 при х'= 1,01 (см. табл. 6.4).

Сопротивление циклона:

где 4пл = 160 коэффициент сопротивления циклона серии ЦН-15; рзо — плотность очищаемого воздуха при температуре 20'С: р, = 353/(273 + t) = 353/(273 + + 20) = 1,205 кг/м3.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>