Расчёт циклонов
Необходимые исходные данные:
количество очищаемого газа Qv, м3/с;
плотность газа при рабочих условиях ρ, кг/ м3;
вязкость газа при рабочей температуре μi, Па·с ;
дисперсный состав пыли dm и lg σr;
входная концентрация пыли Свх, г/ м3;
плотность частиц пыли ρч, кг/ м3;
требуемая эффективность очистки газа η.
Расчёт ведётся методом последовательных приближений в следующем порядке.
1. Задавшись типом циклона, определяют оптимальную скорость газа Wопт в сечении циклона диаметром D по данным, приведённым ниже.
Для циклонов типа:
ЦН –24 Wопт – 4,5 м/с
ЦН–15У Wопт – 3,5 м/с
ЦН –15 Wопт – 3,5 м/с
ЦН –11 Wопт – 3,5 м/с
СДК-ЦН –33 Wопт – 2,0 м/с
СК–ЦН34 Wопт – 1,7 м/с
СК-ЦН 34М Wопт – 2,0 м/с
2. Вычисляют диаметр циклона D (в м) по формуле:
.
Полученное значение D округляют до ближайшего типового значения внутреннего диаметра циклона. Если расчётный диаметр циклона превышает его максимально допустимое значение, то необходимо применять два и более параллельно установленных циклонов.
3. Определяют действительную скорость движения газа в циклоне по выбранному диаметру циклона
,
где n – число циклонов.
Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной на 15%.
4. Определяют коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона по формуле
,
где K1 – поправочный коэффициент на диаметр циклона (таблица 2.5);
K2 – поправочный коэффициент на запылённость газа (таблица 2.6);
ξ500 – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500мм (таблица 2.7).
5. Гидравлическое сопротивление вычисляют по формуле:
.
(2.106)
6. Эффективность очистки газа в циклоне
,
(2.107)
где Ф(х) – табличная функция от параметра х, равного
.
(2.108)
Значения dт50 и lgση для каждого типа циклона приведены в таблице 2.8.
Значения dт50 определены по условиям работы типового циклона:Dт=0,6м; ρчт=1930кг/м3; μт=22,2∙10-6Па∙с; Wт=3,5м/с;
Для учета влияния отклонений условий работы от типовых на величину d50 используется соотношение:
.
Определив по формуле (2.108) значение х, находим Ф (х) по
таблице 2.9.
Затем по формуле (2.107) определяют расчётное значение эффективности очистки газа циклоном. Если расчетное значение окажется меньше необходимого, то нужно выбрать другой тип циклона с большим значением коэффициента гидравлического сопротивления. Для ориентировочных расчетов можно использовать формулу
,
где индексы 1и 2 соответствуют двум разным циклонам.
Таблица 2.3 – Геометрические размеры цилиндрических циклонов
Геометрический размер, в долях диаметра циклона |
Тип циклона |
|||
ЦН – 15 |
ЦН-15У |
ЦН- 24 |
ЦН - 11 |
|
Угол наклона крышки и входного патрубка циклона α, град. |
15 |
15 |
2,4 |
11 |
Высота входного патрубка hп |
0,66 |
0,66 |
1,11 |
0,48 |
Высота выхлопной трубы hт |
1,74 |
1,5 |
2,11 |
1,56 |
Высота цилиндрической части циклона Нц |
2,26 |
1,51 |
2,11 |
2,06 |
Высота конуса циклона Нк |
2,0 |
1,50 |
1,75 |
2,0 |
Высота внешней части выхлопной трубы hb |
0,3 |
0,3 |
0,4 |
0,3 |
Внутренний диаметр выхлопной трубы d |
0,59 |
|||
Внутренний диаметр пылевыпускного отверстия d1 |
0,3…0,4 |
|||
Ширина входного патрубка в циклоне |
0,2 |
|||
Ширина входного патрубка на входе |
0,26 |
|||
Длина входного патрубка |
0,6 |
|||
Высота фланца hфл |
0,1 |
|||
Таблица 2.4 – Геометрические размеры конических циклонов
Геометрический размер, в доля диаметра циклона |
Тип циклона |
||
СДК-ЦН-33 |
СДК-ЦН-34 |
СДК-ЦН-34М |
|
Высота цилиндрической части Нц и высота заглубления выхлопной трубы hт |
0,535 |
0,515 |
0,4 |
Высота конической части Нк |
3,0 |
2,110 |
2,6 |
Внутренний диаметр выхлопной трубы d |
0,334 |
0,340 |
0,22 |
Продолжение таблицы 2.4
Геометрический размер, в доля диаметра циклона |
Тип циклона |
||
СДК-ЦН-33 |
СДК-ЦН-34 |
СДК-ЦН-34М |
|
Внутренний диаметр пылевыпускного отверстия d1 |
0,334 |
0,229 |
0,18 |
Ширина входного патрубка в циклоне В |
0,264 |
0,214 |
0,18 |
Высота внешней части выхлопной трубы hb |
0,2…0,3 |
0,515 |
0,3 |
Высота установки фланца hфл |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
Высота входного патрубка hп |
0,535 |
0,2…0,3 |
0,4 |
Длина входного патрубка ℓ |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
Текущий радиус улитки, м |
D/2+bφ/2π |
D/2+ℓφ/π |
|
Таблица 2.5 - Значения поправочного коэффициента К1 на диаметр циклона
Тип циклона |
Значение K1 для D (в мм) |
||||
150 |
200 |
300 |
450 |
500 |
|
ЦН – 11 |
0,94 |
0,95 |
0,96 |
0,99 |
1,0 |
ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24 |
0,85 |
0,90 |
0,93 |
1,0 |
1,0 |
СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
Таблица 2.6 - Значения поправочного коэффициента K2 на запылённость газа
Тип циклона |
Значение K2 при Свх, г/ м3
|
||||||
0 |
10 |
20 |
40 |
80 |
120 |
150 |
|
ЦН-11 ЦН-15 ЦН-15У ЦН-24 СДК-СН-33 СК-ЦН-34 СК-ЦН-34М |
1 1 1 1 1 1 1 |
0,96 0,93 0,93 0,95 0,81 0,98 0,99 |
0,94 0,92 0,92 0,93 0,785 0,947 0,97 |
0,92 0,91 0,91 0,92 0,78 0,93 0,95
|
0,90 0,90 0,89 0,90 0,77 0,915 - |
0,87 0,87 0,88 0,87 0,76 0,91 - |
0,5 0,86 0,87 0,86 0,745 0,90 - |
Таблица 2.7 - Значения коэффициента ξ500 гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500мм
Тип циклона |
Значение ξ500 |
|
При выхлопе в атмосферу |
При выхлопе в гидравлическую сеть |
|
ЦН-11 |
250 |
245 |
ЦН-15 |
163 |
155 |
ЦН-15У |
170 |
165 |
ЦН-24 |
80 |
75 |
СДК-СН-33 |
600 |
520 |
СК-ЦН-34 |
1150 |
1050 |
СК-ЦН-34М |
2000 |
- |
Таблица 2.8 - Значения dт50 и lg σ η
Тип циклона |
dт50 , мкм |
lg σ η |
ЦН-11 |
3,65 |
0,352 |
ЦН-15 |
4,5 |
0,352 |
ЦН-15У |
6,0 |
0,283 |
ЦН-24 |
8,5 |
0,308 |
СДК-СН-33 |
2,31 |
0,364 |
СК-ЦН-34 |
1,95 |
0,308 |
СК-ЦН-34М |
1,3 |
0,304 |
Таблица 2.9 - Значения функции Ф (х)
х |
-2,70 |
-2,0 |
-1,8 |
-1,6 |
-1,4 |
-1,2 |
Ф(х) |
-0,0035 |
0,0228 |
0,0359 |
0,0548 |
0,0808 |
0,1151 |
х |
-1,0 |
-0,8 |
-0,6 |
-0,4 |
-0,2 |
0 |
Ф(х) |
0,1587 |
0,2119 |
0,2743 |
0,3446 |
0,4207 |
0,5000 |
х |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
Ф(х) |
0,5793 |
0,6554 |
0,7257 |
0,7881 |
0,8413 |
0,8849 |
Продолжение таблицы 2.9
х |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
2,7 |
- |
Ф(х) |
0,9192 |
0,9452 |
0,9641 |
0,9772 |
0,9965 |
- |