Аспирация и очистка газовых потоков гидромеханическими методами
Содержание
Введение
1. Определение необходимой эффективности пылеулавливающей установки
2. Подбор аппарата первой ступени на ЭВМ
3. Определение необходимой эффективности второй ступени очистки
4. Выбор и расчет аппарата второй ступени очистки
Список литературы
Введение
В системах воздушного отопления, вентиляции и
кондиционирования воздуха для очистки от пыли применяются устройства,
называемые пылеуловителями. В данной работе используются инерционные
пылеуловители, они основаны на принципе выделения пыли из воздушного потока под
действием центробежной силы. И используются для очистки воздуха от пыли 2-ой
группы дисперсности с размером эффективно улавливаемых частиц более 7 мкм.
По сравнению с другими сухими пылеуловителями преимущество
данного типа состоит в том, что они имеют более простую конструкцию, обладая
большой пропускной способностью, просты в эксплуатации.
Для обеспечения нормальной работы циклона применяют
герметичные бункера. В работе рассчитана пылеулавливающая установка
двухступенчатой очистки. При расчете циклона 1-ой ступени очистки - ЦН-15
определяем его диаметр, гидравлическое сопротивление, коэффициент очистки и
общие размеры. Аппаратом 2-ой ступени очистки является мокрый инерционный
пылеуловитель - скруббер Вентури. В зависимости от гидравлического
сопротивления скруббера Вентури подразделяется на низконапорные с Р<5кПа и
высоконапорные с Р>5кПа.
Работа скруббера Вентури основана на дробление воды
турбулентным газовым потоком, в захвате частиц пыли каплями воды с последующей
их коагуляцией и осаждением в каплеуловителе инерционного действия. В данной
работе в качестве каплеуловителя принят прямоточный циклон ЦН-15.
аспирация очистка газовый поток
1.
Определение необходимой эффективности пылеулавливающей установки
Исходные данные:
·
начальная
запыленность воздуха СН=70 г/м3.
·
допустимая
конечная концентрация пыли в выбрасываемом воздухе СК=90 мг/м3.
Расчет:
·
необходимая
эффективность:
·
предварительный
выбор производится исходя из необходимой эффективности пылеуловителя.
В качестве аппарата 1-ой ступени очистки применяют
пылеуловитель 3-го класса - циклон ЦН-11, улавливающий пыль 2-го класса
дисперсности с эффективностью 99,9% - пыль размером более 4 мкм.
В качестве аппарата 2-ой ступени очистки применяют мокрый
пылеуловитель типа скруббера Вентури.
1. Выбор циклона ЦН-11. Определение его
гидравлического сопротивления и эффективности.
Исходные данные:
·
расход
газа при н. у. L0=6600 м3/ч;
·
плотность
газа при температуре t=500C, r0=1,29кг/м3;
·
барометрическое
давление PБ=101,3 кПа;
·
средний
размер пыли d=7мкм;
·
плотность
пыли rn=2500кг/м3;
·
разряжение
в циклоне PЦ=800Па;
начальная концентрация пыли Сн=70г/м3;
Расчет:
1.
Определить
плотность газа при нормальных условиях:
1.
Расход
газа при рабочих условиях:
1.
Определить
диаметр циклона при оптимальной скорости для ЦН-11, nОПТ=3,5м/с:
Принимаем ближайший стандартный диаметр Д=900 мм.
1.
Определяем
действительную скорость:
Действительная скорость должна отличаться от оптимальной скорости
не более 15%. отличается от nОПТ=3,5м/с на 1,2%.
1.
Коэффициент
местного сопротивления циклона:
x=К1*К2*x500+К3, где
К1-поправочный коэффициент на диаметр циклона, К1=1.
К2-коэффициент на влияние запылённости, К2=0,915.
К3-коэффициент учитывающий количество циклонов, К3=28.
x500 - коэффициент сопротивления стандартного циклона
с диаметром 900 мм., x500=235 (для ЦН-11).
x=1*0,915*235+28=243,03
2.
Определить
гидравлическое сопротивление циклона:
Размер частиц d50, улавливаемых выбранным циклоном при
рабочих условиях с эффективностью 50%:
nТ=3,5 м/с;
d50Т=3,65мкм; mТ=22,2*10-6 нс/м2; ДТ=600мм;
rПТ=1930
кг/м3.
;
1.
Среднеквадратичное
отклонение:
где
d84,1-абсцисса
точек, ордината которых имеет значение 84,1%, определяются по распределению
пыли по размерам: d84,1=17мкм.
1.
Определить
функцию нормального распределения:
1.
По
значению c=0,3 определить значение нормальной функции Ф (х) =0,6331
2.
Находим
эффективность циклона:
Е1=50 [1+Ф (х)] =50 [1+0,6331] = 79,23 %.
Расчёт графаналитическим методом:
КПД очистки аппарата:
Пользуясь рисунком методички определяем КПД циклона, ή=0,82.
С2=90-90*0,82= 16,2 г/м3.
2. Подбор
аппарата первой ступени на ЭВМ
Исходные данные:
Расход очищаемого газа или воздуха, 6600 м3/ч;
- Количество циклонов в группе, 1 шт;
Плотность газов при нормальных условиях, 1,29кг/м3;
Температура газового потока перед очисткой, 50°С;
Концентрация пыли или летучей золы на входе, 70 г/м3;
Средний (медианный) размер частиц пыли, 7 мкм;
Степень полидисперсности частиц пыли 0,35;
Плотность частиц пыли или золы, 2500 кг/м3;
Динамическая вязкость газового потока, 1,96*10-6
Па*с;
Коэффициент увеличения цен на промышленную продукцию
по отношению к 1989 г., (98);
Стоимость электроэнергии, 2,5руб. / (кВт*ч);
Период работы пылеуловителя, 4320 ч/г.
Полученные характеристики циклонов и газового потока:
Число циклонов в группе, 1 шт;
- Диаметр циклонов, 0,6 м;
Степень очистки, 84,2 %;
Остаточная концентрация пыли или золы в газовом
потоке, 11,06 г/м3;
Скорость газового потока в циклоне, % 3,54 м/с;
Коэффициент местного сопротивления газоочистной
установки 228,45;
Потери давления в газоочистной установке, % 1207,62
Па;
Стоимость газоочистной установки, 32,78 тыс. руб.;
Стоимость затрат на электроэнергию, % 12,28 тыс.
руб. /г.;
Приведенные затраты на газоочистку,% 18,83 тыс. руб.
/г.;
Установочная электромощность газоочистной установки,
% 1,42 кВт;
Годовой расход электроэнергии на газоочистку, %
6137, 56 кВт/г.;
Габаритные характеристики одного циклона:
Высота цилиндрической части циклона 1,24 м;
- Высота конической части циклона 1,2 м;
Высота выхлопной трубы циклона 0,94 м;
Внутренний диаметр выхлопной трубы 0,35 м;
Диаметр бункера для сбора пыли 0,9 м;
Высота цилиндрической части бункера, 0,48 м.
. Определение
необходимой эффективности второй ступени очистки
·
необходимая
эффективность Е 1,2=99,1 %.
·
эффективность
1-ой ступени Е 1=84,2 %.
4. Выбор и
расчет аппарата второй ступени очистки
Рассчитать скруббер Вентури для очистки отходящих газов
электропечи:
Исходные данные:
расход газа L0=6600 м3/ч
·
температура
газа t1=500C
·
барометрическое
давление Pб=101,3 кПа
·
разряжение
в циклоне Pц=800 Па
·
плотность
газа r0=1,29 кг/м3
·
напор
воды на орошение Pж=300 кПа
·
необходимая
концентрация пыли на выходе Ск=90 мг/м3
·
tж=200C
Расчет:
Простейший скруббер Вентури состоит из трубы Вентури и
каплеуловителя - прямоточного циклона ЦН-11.
Труба включает: конфузор, горловину и диффузор.
1.
Расчет
проводится по энергетическому методу, т.е. эффективность работы пылеуловителя
определяется затратами энергии на процесс очистки:
1.
Удельная
энергия, затрачиваемая на процесс пылеуловителя:
,
где
В и c - константы
зависящие от физико-химических свойств пыли и дисперсного состава пыли, пыль
при выплавки силикомарганца В=6,9×10-3, c=0,67;
КТ - удельная энергия.
кДж/1000м3
1.
Определяем
общее гидравлическое сопротивление скруббера:
, где
m - удельный расход воды на орошение для трубы с центральным
орошением 0,0004¸0,0017, m=0,0017кг/м3
.
1.
Плотность
газов на входе в трубу Вентури при рабочих условиях:
1.
Объемный
расход газа в трубе при рабочих условиях:
1.
Расход
орошаемой воды:
1.
Температура
газа на выходе из скруббера:
1.
Объемный
расход газов на выходе из трубы:
1.
Размеры
циклона - каплеуловителя:
Wц -
скорость воздуха в циклоне от 2,5¸4,5 м/с
1.
Гидравлическое
сопротивление циклона:
1.
Гидравлическое
сопротивление трубы Вентури:
1.
Коэффициент
сопротивления, обуславливается вводом орошающей жидкости. Для трубы с
центральным орошением:
где
xс - К. М.С. сухой трубы 0,12¸0,15
Мr - расход газа:
rж -
плотность воды, 1000 кг/м3
1.
Определить
необходимую скорость газа в горловине:
1.
Определить
геометрические размеры трубы Вентури:
- диаметр горловины:
- длина горловины:
- угол сужения горловины:
a1 - угол сужения конфузора, 150¸280
- диаметр входного отверстия конфузора:
- длина конфузора:
vвх - скорость
воздуха во входном патрубке, 15-20м/с
- диаметр входного отверстия диффузора:
vвых - скорость
выхода воздуха из диффузора, 16-18 м/с
- Угол расширения диффузора:
a2=60¸80
длина диффузора:
Список
литературы
1.
Биргер М.И. Справочник по пыле- и золоулавливанию / М.И. Биргер, А.Ю.
Вальдберг, Б.И. Мягков; под общ. ред.А. А. Русланова. - 2-е изд., перераб. и
доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 312 с.
.
Старк С.Б. "Пылеулавливание и очистка газов в металлургии". М.:
Стройиздат, 1977-328 с.
.
Справочник проектировщика "Вентиляция и кондиционирование воздуха".
Издание 3, часть 2. Стороверов и т.д. - М.: Стройиздат, 1978 - 512 с.