7. Технологический расчёт батарейного циклона

ПРИМЕР. Рассчитать сухой центробежный циклон по следующим данным:

- объём очищаемого воздуха V=20000 м³/ч =5,556 м³/c;

- температура t=100 °C;

- влагосодержание f=0,006 кг/м³;

- барометрическое давление р_бар=101325 Па;

- разрежение газа перед циклоном р= -196 Па;

- запылённость газа z₁=2 г/м³;

- плотность пыли _п=2500 кг/м³;

- плотность сухого воздуха при нормальных условиях

_{сух. возд., н.у.}= 1,3 кг/м³.

Ниже приведен дисперсный состав пыли:

Размер частиц, мкм	<5	5—10	10—15	15—20	20—40	>40
Средний размер частиц, мкм	4	7,5	14,5	18	33	45
% (по массе)	5	7	10	20	22	38

Циклон должен быть включен в сеть с раскручивателем.

(Разместить схему аппарата)

РАСЧЁТ.Предусматриваем к установке групповой циклон типа ЦН-15 с прямоугольной компоновкой. По таблице 3.1 предварительно выбираем группу из 6 циклонов диаметром 600 мм каждый.

Плотность влажного воздуха при рабочих условиях рассчитываем по формуле

.
	кг/м3.

Приняв скорость газа в цилиндрической части циклона равной v=3,5 м/с, находим диаметр одного циклона из формулы:

м;

где n -числоциклонов.

Примем ближайший стандартный диаметр циклона 600 мм и пересчитаем скорость газа в нём:

v = 4.V/(.D2.n) = (4.5,556):(3,14.0,62.6) = 3,28 м/с.

Гидравлическое сопротивление группового циклона рассчитываем по формуле (3.3). Для принятого циклона находим по таблице 3.2 _ц500=115, по таблице 3.3 K₁=1, по таблице 3.4 K₂=0,986. При прямоугольной компоновке группового циклона

K₃=35. По формуле (3.4) для рассчитываемого циклона

= 1.0,986.115 + 35 = 148;

тогда

p = ц..v2/2 = 148.0,95.3,282:2 = 756 Па.

Проверяем отношение р/_вл=756:0,95=796 м²/с². Полученное значение удовлетворяет рекомендуемым пределам (для циклонов ЦН-15р/_вл=5001000 м²/с²).

Определяем степень очистки газа в циклоне. Массовое распределение пыли по размерам, т.е. суммарное количество (% по массе) всех частиц пыли размером больше среднего размера в каждой фракции (см. дисперсный состав пыли в условиях расчёта) можно выразить следующим образом:

Размер частиц, мкм	>4	>7,5	>14,5	>18	>33
% (по массе)	95	88	78	58	38

Находим размер частиц, характеризующих степень полидисперсности пыли, интерполируя полученные значения. Медианный дииаметр частиц пыли на входе в циклон d_m=24 мкм; диаметр частиц пыли на входе в циклон, при котором суммарная масса всех частиц составляет 84,1 % от общей массы пыли, d_84,1=12 мкм. Тогда степень полидисперсности по будет равна:_п=d_m/d_84,1 = = 24:12 = 2.

Рассчитываем величину x_iдля каждого размера частиц пыли по формуле (3.6). Вязкость воздуха при температуре 100°С находим по таблице А.2 приложения А:= 21,9^.10^-6Па^.с.

Для частиц размером 4 мкм

,
.

По таблице 3.5 находим Ф(x₁)=0,406. Фракционная степень улавливания пыли для частиц размером 4 мкм по формуле (3.5) будет:

ф, i = Ф(x i). 100 %,
ф1 = Ф(x1) . 100 = 0,406. 100 = 40,6 %.

Аналогично находим значения фракционной степени улавливания пыли для частиц размером 7,5; 14,5; 18; 33 и 45 мкм:

Размер частиц, d, мкм	4	7,5	14,5	18	33	45
xi	-0,25	0,43	1,15	1,39	2,05	2,39
Ф(xi)	0,406	0,666	0,875	0,918	0,979	0,991
ф, i, %	40,6	66,6	87,5	91,8	97,9	99,1

Общую степень очистки газа в одиночном циклоне рассчитываем по формуле (3.7). Величину x' находим по формуле (3.8):

,
.

По таблице 3.5 находим Ф(x')=0,9131. Тогда общая эффективность очистки газа в одиночном циклоне будет:

общ = Ф(x').100 = 0,9131.100 = 91,31%.

Конечная запылённость очищенного воздуха:

z2 = z1.(100 -общ) : 100 = 2.(100-91,31):100 = 0,18262 г/м3.