Министерство общего и профессионального образования

Российской федерации

Волгоградский государственный технический университет

Кафедра промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности

Лабораторная работа №2

По курсу «промышленная экология»

«Изучение степени очистки воздуха от твердой дисперсной фазы в циклоне и центриклоне»

Методическое указание

(издание второе, переработанное и дополненное)

Волгоград 1997

УДК 678.08

Методические указания к лабораторной работе «Изучение степени очистки воздуха от твердой дисперсной фазы в циклоне и центриклоне»

/Сост. А.Б. Голованчиков, А.Ю.Юхно. Волгоград. гос. техн. у-т, Волгоград, 1997.-7С.

Методические указания содержат описание и принцип работы основных аппаратов: циклона и центриклона, методику проведения лабораторных исследований, порядок и пример расчета.

Методические указания предназначены для студентов всех

направлений бакалавра, проходящих лабораторный практикум по учебной дисциплине «Промышленная экология»

Табл. 1, илл.3. Библография. -4 назв.

РЕЦЕНЗЕНТ: к..н., доцент В.А. Козловцев

Печатаются по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета

Волгоградский Государственный Технический Университет. 1997

Введение

В настоящее время все более ужесточаются требования к чистоте атмосферного воздуха. Повышенные требования к очистке дымовых газов и вентиляционных выбросов приводят к необходимости совершенствования способов и аппаратов пылеочистки. /1/.

В завиcимоcти от физико-химичеcких свойств очищаемых газов, необходимого качества пылеочистки, экономики процесса, применяют сухой или мокрый способы пылеувлажнения. Мокрые пылеуловители более эффективны, чем сухие, но при их применении возникает новая проблема - очистки или выпаривание загрязненных стоков. Поэтому они используются меньше, чем аппараты сухого метода пылеулавливания: фильтры, электрофильтры, пылеосадительные камеры и циклоны /2,3/.

Рис.1.Схема циклона Рис.2.Схема центриклона

1 -цилиндричекий корпус; 2-коническое днище; 3-входной патрубок; 4-выходной патрубок;

Последние нашли в промышленности, переработке строительных материалов и экологии наиболее широкое применение. Их преимущества, по сравнению с другими устройствами для пылеочистки, связаны с простотой конструкции, непрерывностью работы без установки на регенерацию, высокой эффективностью и производительностью. Ещё более эффективными по степени улавливания мелких частиц (по сравнению с циклонами) являются так называемые центриклоны. Такое название они получили вследствие сочетания принципов работ циклона - неподвижный корпус с вращающимся газовым потоком- и центрифуги -вращающийся вместе с газовым потоком внутренний патрубок для выброса очищенного газ /4/. Большим преимуществом центриклона (по сравнению с циклоном) является снижение гидравлического сопротивления за счет уменьшения силы трения газового потока о внутренний патрубок. Справедливости ради надо отметить, что оба преимущества центриклона по сравнению с циклоном (увеличение степени очистки и снижение гидравлического сопротивления), достигаются за счет усложнения конструкции - установки подшипника под внутренний вращающийся патрубок.

Рис.3. Схема лабораторной установки: 1 - воздуходувка, 2 - пылевая камера с мешалкой, 3 - циклон, 4 - расходомер, 5 - U -образный дифманометр.

Цель работы.

1. Изучение конструкции, принципа работы циклона и центриклона.

2. Сравнение эффективности пылеочистки воздуха в циклоне и центриклоне - степени очистки и гидравлического сопротивления в зависимости от расхода воздуха.

Описание экспериментальной установки и принципа ее работы

Основной частью установки является циклон, в который газовый поток подается из пылевой камеры от воздуходувки. Для контроля расхода газового потока установлен ротаметр, а для определения гидравлического сопротивления циклона - трубка Пито или

U-образный дифманометр. Расход потока воздуха регулируется изменением подачи напряжения на электродвигатель воздуходувки. Внутрь пылевой камеры загружается пыль какого-либо материала (мел, песок, опилки и т.д.). Под действием потока воздуха от вентилятора, установленного внутри пылевой камеры, пыль переводится во взвешенное состояние и подхватывается нагнетаемым внутрь пылевой камеры воздухом от воздуходувки. По гибкому шлангу воздух с пылью из пылевой камеры направляется в циклон, где происходит его разделение - уловленные частицы пыли опускается в пылесборник внизу циклона, а очищенный воздух через выходной внутренний патрубок выбрасывается наружу. Для контроля степени очистки выбрасываемого воздуха он проходит через фильтровальный мешок, где оседают не уловленные в циклоне частицы пыли.

Порядок выполнения работы

1. Получить материал для исследования (мел, песок, опилки и т.д.)

2. Загрузить этот материал в пылевую камеру. Плотно закрыть крышку пылевой камеры и завернуть контрольный затяжной винт. Проверить качество уплотнения крышки камеры и всех гибких шлангов, соединяющих пылевую камеру с воздуходувкой и циклоном.

3. Включить вентилятор пылевой камеры для перевода частиц материала во взвешенном состоянии.

4. Включить подачу воздуха от воздуходувки в пылевую камеру. Установить по ротаметру заданный расход воздуха. Засечь время начала опыта. Замерить гидравлическое сопротивление воздуха в циклоне.

5. Через 3-5 минут выключить подачу воздуха от воздуходувки и вентилятор пылевой камеры.

6. Определить массу уловленных в циклоне частиц, находящихся в пылевом бункере под циклоном.

7. Определить массу уловленных частиц в фильтровальном мешке над циклоном.

8. Определить степень улавливания частиц а циклоне по формуле: (1),

где М - масса уловленных частиц, г; m - масса частиц в фильтровальном мешке над циклоном, г;

9. Определить среднюю концентрацию частиц в очищаемом воздухе на входе в циклон по формуле:

, г/м³ (2) , где q_v - объёмный расход воздуха через циклон, м ³/ч; t - время проведения опыта, ч.

10. Определить среднюю концентрацию частиц в воздухе на выходе из циклона по формуле:

, г/м³ (3) или С_К = (1-η)/С_Н

11 .Определить среднюю тангенциальную скорость воздуха в циклоне по формуле:

, м/с (5) , где S - площадь входного патрубка в циклоне, м².

12.Определить фиктивную скорость воздуха в циклоне:

U= , м/с (6), где D - внутренний диаметр корпуса в циклоне, м;

13. Определить коэффициент сопротивления в циклоне по формуле:

(7) ,  - гидравлическое сопротивление воздуха в циклоне, Па;

Δр= 9,81h; ρ -плотность воздуха, кг/м³; U - фиктивная скорость воздуха в циклоне, м/с ; h - показания U-образного дифманометра, мм вод. ст.

14 . Повторить опыт и расчеты для центриклона или другого расхода воздуха через циклон.

15. Сделать вывод о сравнительной эффективности работы циклона и центриклона при равной производительности и в циклоне при разной производительности.

16. Определить факторы разделения в циклоне и центриклоне по формуле: (8)

17.Определить номинальный расход воздуха для лабораторного циклона по формуле /4/

, м/с (9) , где принять р/р = 740, а коэффициент сопротивления принять ε=250 и

, м³ /час (10)

Сравнить рекомендуемый расход воздуха в циклоне данного диаметра с расходами воздуха в опытах.

18. Занести таблицу результаты экспериментов и расчетов по формулам (1-8).

Таблица

Результаты экспериментальных и теоретических исследований по степени улавливания частиц в циклоне

№ Оп.

t, мин

qv, м3/час

М, г.

m, г.

h, мм.в.c.

h, %

V, м/с

U, м/с

x

Сн, г/м3

Ск

Ф

1

2

3

Примечание: В таблице приведен пример её заполнения по результатам одного опыта. Для построения графиков по пункту 19 этого раздела необходимо провести не менее 3 опытов.

19.Построить графики зависимости степени гидравлического сопротивления от расхода.

20.Сделать выводы о влиянии расхода на степень очистки и гидравлическое сопротивление циклона.

Контрольные вопросы

1.В чем заключаются преимуществa сухой пылеочистки по сравнению с мокрой? Перечислите основные методы очистки воздуха и газов от пыли.

2.Принципы работы циклона и центриклона. Движущая сила процесса разделения. Что такое фактор разделения циклона?

3.Профили скоростей газового потока в циклоне и центриклоне. Почему увеличивается движущая сила в центриклоне но сравнению с циклоном, почему уменьшается гидравлическое сопротивление?

4. Преимущества и недостатки циклона и центриклона, Циклоны конструкции НИИОГАЗ, основные расчетные параметры: диаметр гидравлическое сопротивление. Выбор основных размеров циклонов.

5. Как влияет угол подхода газов к корпусу на гидравлическое сопротивление и степень очистки?

6. Изобразите схематично циклон и лини тока газового потока.

7. Приведите формулу для расчета диаметра циклона по производительности (формула/10/), решенная относительно диаметра).

7. Приведите формулу для расчета диаметра циклона по производительности (формула/10/), решенная относительно диаметра).

8. Почему батарея малых циклонов работает эффективней одного большого циклона?

9. Что такое степень очистки газового потока в циклоне? Как она зависит от размера и плотности частиц?

10. Что такое фиктивная и тангенциальная скорости газового потока в циклоне? Изобразите эти скорости на схеме циклона.

Список учебной литературы

1. ТищенкоН.В. Охрана атмосферного воздуха. Справочник.-М.:Химия, 1991, 382с.

2. КасаткинА.Г.Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1976,632с.

3. ЕфремовГ.И. Лукачевский Б.П. Пылеочистка, - М.:Химия,1990, 67с.

4. ПавловК.Ф., Романков П.Г., НосковА.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. -Л.,: Химия, 1976, 552с.

Составил: д.т.н., проф. Голованчиков А.Б.

Ассистент Юхно А.Ю.

Методическое указание к лабораторной работе «Изучение степени очистки воздуха от твердой дисперсной фазы в циклоне и центриклоне»

Редактор Е.М. Богомазова

Позиция № 69. Подписано в печать 3,07,97, Формат 60x84 1/16.

Бумага газетная. Печать офсетная. Физ. неч. л. 0,5. Уч.-изд.л.0,4.

Тираж 100 экз. Заказ 381.Бесплатно.

Типография «Политехник» Волгоградского государственного технического университета.

400066, Волгоград, ул. Советская, 35.

1

8

2

7

6

3

4

5

9

10

11

12