611_CHernovskij_L.A._Promyshlennaja_ehkologija_Praktikum_

Хозяйственное назначение водоема

* 1 категория – сохранение и воспроизводство ценных видов рыб, 11 категория – все остальные цели

ПДК некоторых веществ в воде водных объектов, мг/л

6. * добавление к естественному содержанию в водоеме

Контрольные вопросы

1.Какие виды загрязнителей можно обнаружить в сточных водах?

2.Происхождение сточных вод и их виды.

3.Зависимость состава сточных вод от их происхождения.

4.Что такое БПК?

5.В чем опасность сточных вод для гидробионтов?

31

Практическая работа № 5

Расчет циклона

Циклонные аппараты наиболее распространены в промышленности. Они имеют следующие достоинства:

1.отсутствие движущихся частей в аппарате;

2.надежность работы при температурах газов вплоть до 500 °С (для работы при более высоких температурах циклоны изготовляют из специальных материалов);

3.возможность улавливания абразивных материалов при защите внутренних поверхностей циклонов специальными покрытиями;

4.улавливание пыли в сухом виде;

5.почти постоянное гидравлическое сопротивление аппарата;

6.успешная работа при высоких давлениях газов;

7.простота изготовления;

8.сохранение высокой фракционной эффективности очистки при

увеличении запыленности газов. Недостатки:

1.высокое гидравлическое сопротивление: 1250 – 1500 Па;

2.плохое улавливание частиц размером <5 мкм;

3.невозможность использования для очистки газов от липких загрязнений. На предприятиях применяют циклоны различных типов. В

промышленности принято разделять циклоны на высокоэффективные и высокопроизводительные. Первые эффективны, но требуют больших затрат на осуществление процесса очистки; циклоны второго типа имеют небольшое гидравлическое сопротивление, но хуже улавливают мелкие частицы.

Схема цилиндрического циклона представлена на рисунке 2.

Рис. 2

32

Запыленный газ вводится в цилиндрическую часть корпуса 1 через входной патрубок 2 тангенциально со скоростью 20-30 м/с. Благодаря тангенциальному вводу он приобретает вращательное движение вокруг выхлопной трубы 3. Частицы пыли под действием центробежной силы отбрасываются к стенкам корпуса и под действием гравитационных сил спиралеобразно опускаются в сборник пыли (на схеме не показан). Очищенный газ выбрасывается из циклона через выхлопную трубу 3 и направляется в трубопровод для отвода очищенного газа.

Наибольшее распространение получили цилиндрические и конические циклоны НИИОГАЗ. Цилиндрические циклоны относятся к высокопроизводительным, а конические – к высокоэффективным аппаратам.

Кцилиндрическим циклонам НИИОГАЗ относятся аппараты типа ЦН11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН-24. Отличительной особенностью этих аппаратов

является удлиненная цилиндрическая часть корпуса. Входной патрубок расположен под углом 11, 15 и 24о к горизонтали.

Кконическим циклонам НИИОГАЗ относятся аппараты типов СДК-ЦН- 33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-34М. Они отличаются от циклонов типа ЦН длиной конической части и наличием спирального входного патрубка.

Диаметр цилиндрических циклонов обычно не превышает 2000 мм, а диаметр цилиндрической части конических – 3000 мм.

Цилиндрические циклоны НИИОГАЗ характеризуются следующими

особенностями:

- ЦН-24 (входной патрубок расположен под углом α = 24о); этот тип обеспечивает повышенную производительность при наименьшем

гидравлическом сопротивлении; предназначен для улавливания крупной пыли; - ЦН-15 (α=15о); этот тип обеспечивает хорошую степень улавливания

при сравнительно небольшом гидравлическом сопротивлении; - ЦН-11 (α=11о); этот тип обеспечивает повышенную эффективность и

рекомендуется в качестве унифицированного пылеуловителя.

Расчет циклона

Расчет циклонов ведут методом последовательных приближений в следующем порядке.

1.Выбирают тип циклона (ЦН-24, ЦН-15, ЦН-11).

2.Выбрав тип циклона, определяют оптимальную скорость газа опт, м/с, в сечении циклона (табл. 2).

3.Определяют диаметр D, м, циклона по формуле:

опт

где Q – объемный расход очищаемого газа, м3/с.

С учетом числа циклонов n выражение (1) примет вид:

33

оптn

Полученный диаметр циклона округляют до ближайшего типового значения внутреннего диаметра циклона из ряда: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000 мм.

Если расчетный диаметр циклона превышает его максимально допустимое значение, то необходимо применять два или более параллельно установленных циклона, диаметр которых определяется по формуле (2).

4. По выбранному диаметру циклона находят действительную скорость газа в циклоне , м/с:

Действительная скорость газа в циклоне не должна отклоняться более чем на 15 % от оптимальной скорости ωопт.

5. Определяют коэффициент гидравлического сопротивления ξ циклона или группы циклонов:

где k1 – поправочный коэффициент, зависящий от диаметра циклона

(табл. 3);

k2 – поправочный коэффициент, учитывающий запыленность газа

(табл. 4);

k3 – коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу (для одиночных циклонов k3 = 0);

500 - коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм (табл.5); направление выхлопа принимается исходя из требований охраны окружающей среды, безопасности, технологии и др.

6. Определяют потери давления в циклоне р, н/м2:

2

где ρ - плотность газа, проходящего через циклон, кг/м3 (табл. 1). 7. Определяют диаметр частиц, улавливаемых на 50 %, d50 :

где индекс “T” означает стандартные условия работы типового циклона: - d50T находится по табл. 2;

34

-диаметр циклона DT = 0,6 м;

-средняя скорость газа в циклоне Т = 3,5 м/с;

-плотность частиц чТ = 1930 кг/м3;

-динамическая вязкость газа Т = 0,022×10-3 Па∙с.

8. Определяют эффективность очистки газа в циклоне η:

= 0,5 [1 + Ф(х)], (7)

где Ф(х) – табличная функция от параметра х (табл. 6). Параметр х можно найти следующим образом:

где lg - дисперсия функции фракционной степени очистки (d ) ; lg ч - степень полидисперсности пыли.

В зависимости от значения х находят функцию распределения Ф(х) по табл. 6.

ЗАДАНИЕ

Рассчитать циклон в соответствии с заданным вариантом.

Таблица 1 Исходные данные

36

Таблица 5.Значения коэффициентов сопротивления циклонов ξ500 (D = 500 мм)

Таблица 6. Значения нормальной функции распределения Ф(х) [2]

Контрольные вопросы

1.Основные достоинства циклонов.

2.Основные недостатки циклонов.

3.Принцип работы циклона.

4.На каких производствах предпочтительно применение циклонов?

5.Эффективность очистки выбросов циклоном.

38

Практическая работа № 6

РАСЧЕТ ПЕННОГО ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯ

Удаление пыли из газовоздушной смеси в аппаратах мокрой очистки происходит благодаря смачиванию частичек пыли жидкостью. Процесс протекает тем эффективнее, чем больше поверхность контакта фаз между газом и жидкостью, что достигается, например, диспергированием жидкости на капли или газа на множество пузырей, формирующих пену.

Рис. 3. Мокрый пылеуловитель

Кмокрым пылеуловителям относят барботажно-пенные пылеуловители

спровальной и переливной решетками (тарелками). В таких аппаратах газ на очистку поступает под решетку, проходит через отверстия в решетке и, барботируя через слой жидкости и пены, очищается от пыли за счет осаждения частиц на поверхности газовых пузырей.

Наиболее распространены пенные аппараты с провальными тарелками или тарелками с переливом.

На рисунке показана схема пенного пылеуловителя с переливной решеткой с отводом воды через сливное устройство.

Тарелки с переливом имеют отверстия диаметром 3-8 мм и свободное сечение 0,15-0,25 м2/м2. Провальные тарелки могут быть дырчатыми, щелевыми, трубчатыми и колосниковыми. Дырчатые тарелки имеют отверстия

dо = 4-8 мм. Ширина щелей у остальных конструкций тарелок равна 4-5 мм. Свободное сечение всех тарелок составляет 0,2-0,3 м2/м2.

Выделяют следующие стадии процесса улавливания пыли в пенных аппаратах: инерционное осаждение частиц пыли в подрешеточном пространстве; первую стадию улавливания частиц пыли в пенном слое

39

(«механизм удара»); вторую стадию улавливания частиц пыли в пенном слое (инерционно-турбулентное осаждение частиц на поверхности пены).

Эффективность улавливания пыли в подрешеточном пространстве значительна при улавливании пыли размером частиц более 10 мкм. Преобладающим в работе пенных аппаратов для пылеулавливания является «механизм удара». Эффективность этого механизма намного больше эффективности других механизмов.

Расход жидкости в барботажных пылеуловителях составляет 0,2-0,3 м3 на 1000 м3 газа. Гидравлическое сопротивление однотарелочных аппаратов

500-1000 Па.

Пыль с частицами размером более 20-30 мкм улавливается в барботажных аппаратах практически полностью. Частицы размером 5 мкм улавливаются на 80-90%. Частицы меньших размеров улавливаются заметно хуже.

Режим работы аппаратов зависит от скорости подачи газа под решетку. При скорости до 1 м/с наблюдается барботажный режим работы. Дальнейший рост скорости газа до 2-2,5 м/с сопровождается возникновением пенного слоя над жидкостью, что приводит к повышению эффективности очистки газа и брызгоуноса из аппарата. Современные барботажно-пенные аппараты обеспечивают эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли 0,95-0,96 при удельных расходах воды 0,4-0,5 л/м3 .

Среди аппаратов мокрой очистки газов широкое распространение получили пенные газоочистители ЛТИ. Они могут быть с провальной и переливной решетками. Аппараты с переливной решеткой и сливным устройством позволяют работать при больших колебаниях нагрузки по газу и жидкости.

Корпус пылеуловителя может быть круглого или прямоугольного сечения. В первом случае обеспечивается более равномерное распределение газа, во втором – жидкости.

При расчете пенных пылеуловителей определяют площадь поперечного сечения аппарата S, расход воды L, который требуется для очистки газа, высоту слоя пены Н и сливного порога hп, обеспечивающих нормальную работу аппарата.

Порядок расчета

1. Выбор расчетной скорости газа. Скорость газа в аппарате – один из важнейших факторов, определяющих эффективность работы аппарата. Допустимый диапазон фиктивных скоростей составляет 0,5-3,5 м/с. Однако при скоростях выше 2 м/с начинается сильный брызгоунос и требуется установка специальных брызгоуловителей. При скоростях меньше 1 м/с возможно сильное протекание жидкости через отверстия решетки, вследствие чего высота слоя пены снижается, а жидкость может не полностью покрывать

40