Определение классификационного состава пыли

Курсовой проект по дисциплине «Техника защиты окружающей среды» представляет собой расчет и выбор пылеуловителя типа «циклон».

В состав проекта входит пояснительная  записка объёмом 15 листов формата А4, из них графическая часть занимает один лист формата А4. Пояснительная записка содержит 1 таблицу, список использованной литературы из 3 источников.

АЭРОЗОЛЬ, ПЫЛЬ, ТУМАН, ДЫМ, ДИСПЕРСНОСТЬ, КЛАССИФИКАЦИОННАЯ ГРУППА ПЫЛИ, ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ, ЦИКЛОН, ДИАМЕТР ЦИКЛОНА

Целью курсового проекта является расчет и выбор циклона для улавливания пыли отходящих газов.

Методологическая  основа: литературные источники и  справочники.

Методы: анализ литературных источников, метод сравнения, метод подбора  и оценки полученных данных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание

 

Введение

1. Определение классификационного состава пыли

2. Расчёт  и выбор циклона

Заключение

Список  литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Большое разнообразие источников выброса вредных веществ в атмосферу, отличающихся по природе и концентрации вредных веществ, температуре, давлению, периодичности и продолжительности выброса, наличие в отходящих газах сопутствующих примесей предопределяют выбор рационального метода и оборудования для очистки газов.

B арсенале  техники защиты воздушного бассейна  от загрязнения имеются многочисленные  абсорбционные, адсорбционные, каталитические, термические и другие методы санитарной очистки газов. Вопрос состоит в правильном выборе и экономическом обосновании выбранного метода.

Целью курсового  проекта является расчет и выбор циклона для улавливания пыли отходящих газов на основе данных расчета курсовых работ по дисциплинам «Промышленная экология» и «Оценка воздействия на окружающую среду» по темам «Инвентаризация источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельной» и «Оценка воздействия на окружающую среду с разработкой нормативов ПДВ для промышленного предприятия» соответственно.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

определить  классификационную группу пыли;

определить  эффективность пылеулавливания;

подобрать циклон, соответствующий необходимой  степени очистки.

Методологической основой для  выполнения курсового проекта явились  литературные источники и справочники.

При выполнении курсового проекта были использованы следующие методы: анализ литературных источников метод сравнения метод  подбора и оценки полученных данных.

 

 

1. Определение классификационного  состава пыли

 

Аэрозоль  – аэродисперсная система, содержащая твёрдые частицы или капли  жидкости размером <100 мкм. Важным качественным показателем аэрозолей является их дисперсный состав – совокупность всех размеров первичных частиц и агрегатов,  образующихся в процессе коагуляции в пылегазовых трактах и после выделения частиц из данной аэродисперсной системы.

Дисперсный  состав (зерновой, гранулометрический) характеризует долю по массе, объему поверхности и количеству частиц в любом диапазоне их размеров, т.е. характеризует «тонкость» дисперсной фазы и физико-механические свойства, а также скорость оседания частиц пылей, что имеет решающее значение при расчете и выборе пылеулавливающего оборудования. Существуют различные формы (таблица, графическое или аналитическое описание функций распределения частиц) представления дисперсного состава, из которых наиболее удобной является графическое изображение в частности с помощью классификационной номограммы, которая строится в вероятностно-логарифмической системе координат (ВЛСК).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дисперсный состав пыли

Размер частиц на границах фракций, мкм	< 5	5-10	10-20	20-40	40-60	> 60
Содержание фракций по "частным остаткам" R (d), % от общей массы	5	19	36	27	8	5
Размер частиц, мкм	<5	<10	<20	<40	<60	>60
Содержание фракций по "полным проходам" D (dч), % от общей массы	5	24	60	87	95	5
Разность граничных размеров данной фракции,	5	5	10	20	20	30
Ф (dч) = R (dч)/К	1	3,8	3,6	1,35	0,4	0,167

 

 

 

Рисунок 1 – Классификационная номограмма пылей 
(I, II, III, IV, V – зоны классификационных групп пылей по их дисперсности)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Откладывая текущий  размер частиц по оси абсцисс (представляющей логарифм диаметра частиц), а на оси ординат (строится путем вычисления интеграла вероятности) – относительную долю частиц с размером меньше d_m, получаем на номограмме точки, соответствующие содержанию первых пяти фракций по «полным проходам» и, соединив их, получим линию (рис. 1), расположенную в зоне III. Следовательно, данная пыль относится к III классификационной группе – среднедисперсная пыль D от 10 до 40 мкм.

К группе III относятся среднеслипающиеся пыли: зола от подмосковного угля; торфяные зола и пыль; магнезитовая влажная пыль; пыль концентратов цветной металлургии и железного колчедана; окись цинка, свинца, олова; пыль от вращающихся и шахтных цементных печей и сухая цементная пыль; сажа.

Построив по результатам  дисперсного анализа интегральную функцию распределения частиц по размерам в ВЛСК, можно (если получившийся график имеет вид прямой линии, свидетельствующей  о логарифмически нормальном характере изучаемого распределения), выразить это распределение через медианный диаметр d_m  и среднее квадратичное отклонение в функции данного распределения lg s_ч.

Медианный диаметр d_m определяется из условия, что масса частиц более крупных и более мелких, чем d_m, составляет по 50%, т.е. искомое значение определяется пересечением построенного графика с осью абсцисс D = 50%, что соответствует d_m = 16 мкм.

Рассчитаем среднее  квадратичное отклонение по формуле:

lgd_m = 1,2041

lgd_15,9 = lg7,75 = 0,8893

Среднее квадратичное отклонение характеризует  диапазон размеров частиц (чем оно  меньше, тем однороднее пыль по дисперсному  составу).

 

2. Расчёт и  выбор циклона

 

 

Основной задачей проектирования является удовлетворение требований по эффективности очистки выбросов по остаточной концентрации с наименьшими  затратами, обеспечение надежности работы пылеуловителей и удобство их эксплуатации.

Подбираем циклон для следующих условий:

• расход очищаемого воздуха V_р, = 16 м³/с = 57600 м³/ч,
• температура воздуха t = 38°С,
• пыль с начальной концентрацией С_н = 32 000 мг/м³,
• плотность пыли ρ_ч. = 2,28 г/м³,
• медианный диаметр частиц d_т = 16 мкм,
• среднее квадратическое отклонение в функции распределения частиц по размерам lgσ_ч. = 0,3148.

 

2.1 Исходя из величины медианного диаметра принимаем циклон ЦН-15, скорость воздуха в циклоне 3,5 м/с.

Цилиндрические  циклоны НИИОГаза серии ЦН (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24) имеют удлиненную цилиндрическую часть корпуса, относятся к циклонам большой производительности и обладают небольшим сопротивлением. Цифровое обозначение циклона соответствует углу наклона крышки аппарата и патрубка, подводящего запыленный поток.

Цилиндрические  циклоны в качестве единственной ступени очистки применяются  преимущественно для очистки  небольших объемов вентиляционных выбросов от наиболее крупных частиц, которые засоряют территорию и являются причиной глазных травм. Наиболее целесообразно  в этом случае применять циклоны  ЦН-15.

Так как  циклоны ЦН-15 в сравнении с  циклонами ЦН-11 менее подвержены износу и отличаются меньшими габаритами, а их работа более устойчива на пылях, склонных к налипанию, то при очистке воздуха с высокой концентрацией мелкодисперсных частиц или улавливании средне- и сильнослипающихся пылей их эксплуатация оправдана.

 

2.2 Определяем площадь сечения циклона

 

 

2.3 Принимаем к установке один циклон, найдем его диаметр

 

, где

 

где D_ц – внутренний диаметр циклона, мм;

       F – необходимая площадь сечения циклона, м²;

      N – количество циклонов, шт.

 

 

2.4 Согласно параметрического ряда внутренних диаметров циклонов, принятого в России, ближайшее значение диаметра составляет 2400 мм, т.е. 2,4 м. Однако диаметр цилиндрических циклонов: в одиночном исполнении обычно не превышает 2000 мм и в групповом исполнении – 1800 мм. Если расчетный диаметр циклона превышает его максимально допустимое значение, то необходимо применять два или более параллельно установленных циклона.

Определим диаметр  с учётом того, что принимаем два  циклона:

 

Принимаем два  циклона с диаметром 1800 мм.

Определим действительную скорость воздуха в циклоне

 

 м/с

где

W_{действ.} – действительная скорость движения очищаемого газа в циклоне, м/с;

Q_P – количество очищаемого газа при рабочих условиях, м³/с;

N – число циклонов;

D_ц – внутренний диаметр циклона, м.

 

 

2.5 Отклонение действительной скорость воздуха от оптимальной:

 

Отклонение  считается приемлемым, если оно не превышает 15%.

 

2.6 Приняв, что выброс очищенного воздуха осуществляется в атмосферу и определив значения коэффициентов k₁ = 1, k₂ = 0,91 при С_н = 32 000 мг/м³, = 163 и k₃ = 35 находим коэффициент гидравлического сопротивления:

ζ_ц = k₁ · k₂ ·

+ k₃

ζ_ц = 1 · 0,91 · 163 + 35 = 183,33

Находим плотность газов при  38°C

 

 

2.7 Определяем величину потерь давления в циклоне

                                                    

где ΔР – потери давления в циклоне, Па;

ρ – плотность  воздуха, кг/м³;

W_{действ.} – действительная скорость движения очищаемого газа в циклоне, м/с.

 

Па

Рассчитанная  величина потери давления является приемлемой для данного типа циклона.

 

2.8 Произведем пересчет динамической вязкости газа носителя (воздуха) на рабочую температуру 38°C

Па·с,

где – эмпирическая константа, равная для воздуха 122.

 

2.9 По параметрам и , характеризующих парциальную эффективность выбранного циклонах, определяем значение параметра при рабочих условиях (индекс Т означает, что данные берутся для типового циклона, а его отсутствие – данные для конкретных условий).

Полученное  значение должно быть меньше (заданного или найденного для конкретного дисперсного состава пыли). Если это не выполняется, то необходимо выбрать другой циклон с меньшим значением .

d₅₀ = d^Т₅₀

= 4,5 · мкм.

Условие выполняется.

 

2.10 Находим параметр осаждения х

=

2.11 Найдём соответствующее ему значение интеграла вероятности

Ф(х) ≈ 0,7939. Следовательно, расчетная степень очистки газопылевого потока в циклоне ЦН-15 составляет ≈ 79,39%.

Частицы размером 10-20 мкм следует улавливать с полнотой не менее 95% независимо от величины ПДК. Попытаемся увеличить коэффициент очистки, выбрав циклон с более высоким сопротивлением, чтобы коэффициент очистки был не ниже 95%, для чего определим требуемую величину коэффициента сопротивления

 

,

 

где индекс «1» относится к расчетным, а  индекс «2» – к требуемым параметрам циклона