Расчет циклона

Самоочищающиеся масляные фильтры состоят из непрерывно движущейся фильтрующей панели и масляной ванны. При прохождении через ванну панель отмывается от пыли и, которая постепенно оседает на дно ванны. Для заполнения ванны применяют веретенное, вазелиновое или парфюмерное масло. Эффективность очистки воздуха достигает 90 – 98 %. На рис. 17 показана движущаяся панель фильтра шторчатого типа, который состоит из плотно перекрывающих друг друга металлических звеньев-шторок, подвешенных к двум непрерывным цепям и покрытых маслом. Запыленный воздух, проходя через них, оставляет на их поверхности частицы пыли [3].

Электрические аэрозольные фильтры

 Коронно-разрядные  фильтры. Действие коронно-разрядных фильтров основано на использовании коронного разряда. Коронно-разрядные фильтры делятся на две основные группы:

1. однозонные электрофильтры, в которых процесс ионизации  газа с помощью коронного разряда  и процесс осаждения заряженных  частиц осуществляется в одной  зоне;

2. двухзонные электрофильтры (рис. 18), в которых зарядка и  осаждение частиц разделены: в  первой зоне расположена коронирующая, а во второй – осадительная  система.

Однозонные электрофильтры в зависимости от формы осадительных электродов подразделяют на трубчатые и пластинчатые. В трубчатых электрофильтрах газ движется в вертикальном направлении. По осям труб располагаются проволочные коронирующие электроды круглого или иного сечения.

В пластинчатых электрофильтрах осадительными электродами являются пластины, расположенные на расстоянии 250 – 300 мм друг от друга. Между осадительными пластинами располагаются проволочные коронирующие электроды.

Двухзонные электрофильтры изготовляют в виде отдельных ячеек, которые монтируют в секции, рассчитанные на определенную производительность. Секции устанавливают в одном корпусе. Запыленный воздух сначала проходит через коронирующую систему, где частицы получают ионный заряд того же знака, что и коронирующие электроды, а затем через осадительную систему [3].

Электретные фильтры. Схематический вариант электретного фильтра приведен на рис. 19. В принципе этот фильтр представляет собой систему плоских или концентрических щелей, образованных электретными поверхностями, несущими заряды чередующейся полярности.

Между поверхностью электрета и ограничивающими его электродами действует сильное электрическое поле. Максимальная величина этого поля может составлять 33 кВ/см, т. е. быть равной пробивной прочности окружающего электрет воздуха при нормальном атмосферном давлении.

После пропускания определенной порции запыленного газа поверхности электрета и электрода очищают от прилипших к ним частичек пыли, так как под действием слоя пыли электрическое поле в зазоре может перестать действовать [3].

Мокрые электрофильтры предназначены для очистки от смолы, масляных туманов и пыли генераторных и коксохимических газов. Они рассчитаны на работу при температуре до 50 °С и давлении до 40 кПа или разрежении до 5 кПа. Аппараты – вертикальные, однопольные, односекционные со стальным корпусом цилиндрической формы. Осадительные электроды трубчатой формы. Электрофильтры изготавливают двух типоразмеров с активным сечением 5 и 7,2 м2 .

Электрофильтр ПГ-8 предназначен для очистки от пыли и смолы газов, образующихся при газификации углей; для очистки газов, используемых в газовых турбинах, для синтеза аммиака, спиртов, обогрева коксовых печей и др. Электрофильтр оборудован устройством, через которое продувают пар или газ для удаления взрывоопасных газовых смесей при пуске и остановке [5].

Как следует из приведенного выше, для очистки от тонкодисперсной пыли находят применение различные по устройству фильтры, имеющие особенности:

1. Из пористых воздушных  фильтров наиболее эффективными  являются волокнистые фильтры. Однако  вследствие значительного аэродинамического  сопротивления конструктивное их  исполнение позволяет допускать  нагрузки до 4000 м3 /(м2 . ч) и в некоторых типах фильтров при различной фильтрующей поверхности – до 8000 м3 /(м2 . ч). Как правило, волокнистые фильтры являются фильтрами однократного действия, т. е. после запыления их не регенерируют.

2. Тканевые фильтры имеют  высокий коэффициент очистки  и в то же время большое  аэродинамическое сопротивление. Они  рассчитаны на очистку газов  с большой начальной запыленностью 

3. Губчатые воздушные фильтры имеют незначительное аэродинамическое сопротивление, но по степени очистки относятся к фильтрам III класса, то есть эффективно улавливают пыль с размером частиц свыше 10 мкм.

4. Мокрые волокнистые  фильтры достаточно эффективно  улавливают тонкодисперсную пыль, однако очистка их от пыли  не представляется возможной.

5. Масляные фильтры Рекка  и масляные самоочищающиеся фильтры  используют в основном как  фильтры первой ступени очистки. Эффективность их сравнительно  невысокая. Кроме того, при эксплуатации  масляных фильтров происходит  срыв капелек масла, которые загрязняют  оборудование.

6. Электрофильтры обладают  целым рядом преимуществ по  сравнению с другими известными  устройствами по обеспыливанию  воздуха. Они способны очищать  до 1 млн. м3 газов в 1 ч при любой концентрации взвешенных частиц. Электрофильтры работают как при атмосферном, так и при другом давлении. Их можно выполнять из материалов, стойких к кислотам, щелочам и другим агрессивным веществам. Эффективность очистки газов таким образом очень высока. Эти устройства способны улавливать как сухие, так и мокрые частицы размером менее 0,001 мк. При этом они обеспечивают высокий коэффициент очистки при сравнительно небольшом аэродинамическом сопротивлении. Установки безопасны в эксплуатации и могут быть полностью автоматизированы.

Однако используемые в настоящее время электрофильтры имеют ряд недостатков. Они плохо улавливают тонкодисперсные частицы с небольшим удельным электрическим сопротивлением, так как частицы, попадая на осадительный электрод, перезаряжаются и уносятся газовым потоком из электрофильтра. При большом же удельном электрическом сопротивлении частиц пыли может произойти обратная корона.

Электрофильтры очень чувствительны даже к незначительному изменению режима их эксплуатации. Они могут работать лишь при невысокой скорости очищаемого газа. Кроме того, они ненадежны при очистке агрессивных и высокотемпературных газов и не позволяют улавливать пыль в месте ее образования. К тому же все еще высока их стоимость.

7. Электростатические фильтры  с фильтрующим материалом позволяют  достичь более высокого коэффициента  очистки, чем при использовании  обычных фильтров, или при том  же коэффициенте очистки значительно  снизить аэродинамическое сопротивление  последних. Однако применение этих  фильтров затруднено вследствие  сложности их конструктивного выполнения [3].

2.4Циклон  СК-ЦН 34.Характеристики, схема

1. Конструкции. Конические циклоны СКД-ЦН-34 состоят из удлиненного конического корпуса с входным и выходным патрубками, спирального раскручивателя потока воздуха, а также затвора для удаления скопившейся пыли. Для большего удобства монтажа и эксплуатации, а также совместимости с различными системами вентиляции эти устройства могут иметь правое или левое закручивание потока. "Правым" принято называть вращение газового потока в циклоне по часовой стрелки, если смотреть со стороны выхлопной трубы, "левым" - вращение против часовой стрелки.

Основные параметры. 1. Циклоны СК-ЦН-34 имеют самую высокую степень очистки, но в тоже время и наибольший коэффициент сопротивления из всехконических циклонов с улиточным завихрителем. Допустимая запылённость газа:

2. для слабослипающихсяпылей - не более 1000 г/м3;
3. для среднеслипающихсяпылей - не более 250 г/м31000 г/м3.
4. Температура очищаемого газа до 2500С. Рекомендуемая скорость очищаемого газа на входе в циклон, 10 - 17 м/сек. Максимальное давление, 1700 Па. Коэффициент гидравлического сопротивления на входе 22,6. Эффективность очистки (от пыли d=10 мкм, плотностью 2,7 г/см3) до 97%. Рекомендуемая скорость газа 1,4-1,7 м/с.

 

 

Технические характеристики

Наименование	Производительность по воздуху, м3/ч	Масса		Диаметр, мм	Высота, мм
		С бункером	Без бункера
Циклон СК-ЦН-34-600	1730 - 2540	175	106	400	1174
Циклон СК-ЦН-34-700	2350 - 3460	205	131	500	1468
Циклон СК-ЦН-34-800	3070 - 4520	239	169	600	1740
Циклон СК-ЦН-34-900	3890 - 5730	412	284	700	2022
Циклон СК-ЦН-34-1000	4800 - 7100	470	343	800	2305
Циклон СК-ЦН-34-1200

 

3.6 Схема циклона

Рис.. Циклон типа СК-ЦН-34.

1 - входной патрубок; 2 - выходной  патрубок 3 - улитка; 4 - конус; 5 - опорные  стойки; 6 - бункер; 7 – подогреватель.

3.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Исходные данные:

Тип циклона СК ЦН 34

Vг=25 000 м3/ч   (м3/с)–количество очищаемого газа при рабочих условиях м3/с ;

µг=20 *10-6 Па*с – динамическая вязкость газа при рабочей температуре dm=15 – медиальный диаметр, при котором масса всех частиц пыли меньше или крупнее составляет 50 %;

δч=0,35 – стандартное отклонение величины;

ρч=1500кг/м3 – плотность частиц кг/ м3;

ρг=0,35 кг/м3 – плотность газа при рабочих условиях кг/м3;

Cвх=40*10-3 кг/м3 – запыленность газа г/ м3;

δη=0,38 – требуемая эффективность очистки газа.

 

2.2.   Расчет циклона CК-ЦН – 34

 

Конструкцию циклона рассчитываем методом последовательных приближений в последующем порядке.

1. Выбрав тип циклона по таблице 4.3.определяем оптимальную скорость газа в аппарате ωопт.[8] .
2. Определяем необходимую площадь сечения циклона (в м2):

F=Vг / ωопт;

F=(25000/3600) /1.7=4.08 (м2)

3. Определяем диаметр циклона, задаваясь числом циклонов N=1 (в м):

Dц= √ F/0,785 N= √ 4.08/0,785х1= 2,28 (м). Диаметр циклона округляем до 2,4 м.

4. Вычисляем действительную скорость газа в циклоне:

ω = Vг / 0,785 ND2= 6,94 / 0,785*1*2,42= 1,53 (м/с)

Скорость газа в циклоне не отклоняется более чем на 15% от оптимальной скорости.

5. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления циклона или группы циклонов:

ξц=К1К2 * ξ спц500+К3, где ξ спц500 – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм; выбираемый по таблице 4.4 К1 – поправочный коэффициент, зависящий от диаметра циклона (табл. 4.5.); К1=1.0; К2 – поправочный коэффициент, учитывающий запыленность газа (табл. 4.6.); К2=0,946; К3 – коэффициент ,учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу (для одиночных циклонов К3= 0) [8] .

ξ спц500=1050

ξц= 1.0*0,946*1050+0=993,3

6. Определяем потери давления в циклоне (в Па):

∆p=ξц*ρ ω2/2

∆p=993,3* 0,35*1,532/2=406,912(Па)

7. Определяем диаметр частиц, улавливаемых на 50%:

d50= d50т√ Dц/ Dцт* ρчт/ ρч*µ/µт* ωт/ ω,

где индекс «т» означает стандартные условия работы циклона [8].

dТ 50 = 1,95 ∙ 10-6 м;

    d50=1,95*10-6√2,4/0,6*1930/2400*20*10-6/22,2*10-6*1,53/1,7= 4 (мкм)

 

8. Определяем параметр х по формуле:

Х= lg(dm/d50)/lg2 δη+lg2 δч=0,574/0,114+0,2=1,007;

Определяем функцию распределения Ф(х) по табл. 4 и полный коэффициент очистки газа по формуле (в %)

ηр=0,5* [1+Ф(х)]= 50[1+0,8643]=93,2 %

По данным расчета видно, что степень очистки газа является достаточной. Выбор данного типа циклона оправдан

	СК ЦН 34	СК ЦН 34расч.
Внутренний диаметр цилиндрической части D Высота  Цилиндрической части  Hц конической части Hк Внутренний диаметр выхлопной трубы d пылевыпускного отверстия d1 Ширина входного патрубка b Высота Внешней частивыхлопной трубы hв Размещение фланца hфл Входного патрубка а Длина входного патрубка l Высота заглубления выхлопной трубы h	До 3000 мм   0,515 2,110   0,340 0,229 0,214   0,515 0,1 0,2-0,3 0,6 0,515	2400 мм   4,66 1,14   7,05 10.48 11,21   4,66 24 12 4 4.66

Текущий радиус улитки               r=D/2+δф/2π    r=D/2+ δф/π   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Газообразные промышленные отходы включают в себя не вступившие в реакции газы (компоненты) исходного сырья; газообразные продукты; отработанный воздух окислительных процессов; сжатый (компрессорный) воздух для транспортировки порошковых материалов, для сушки, нагрева, охлаждения и регенерации катализаторов; для продувки осадков на фильтровальных тканях и других элементах; индивидуальные газы (аммиак, водород, диоксид серы и др.); а также отходы газов, образующиеся при вентиляции рабочих мест и помещений. Кроме этого, все порошковые технологии сопровождаются интенсивным выделением газопылевых отходов. Пылеобразование происходит в процессах измельчения, классификации, смешения, сушки и транспортирования порошковых и гранулированных сыпучих материалов  Для очистки газообразных и газопылевых выбросов с целью их обезвреживания или извлечения из них дорогих и дефицитных компонентов применяют различное очистное оборудование и соответствующие технологические приемы.