Аспирация и очистка газовых потоков гидромеханическими методами

• 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

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 С_Н=70 г/м³.

допустимая конечная концентрация пыли в выбрасываемом воздухе С_К=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, ₀=1,29кг/м³;

барометрическое давление P_Б=101,3 кПа;

средний размер пыли d=7мкм;

плотность пыли _n=2500кг/м³;

разряжение в циклоне P_Ц=800Па;

начальная концентрация пыли Сн=70г/м3;

Расчет:

Определить плотность газа при нормальных условиях:

Расход газа при рабочих условиях:

Определить диаметр циклона при оптимальной скорости для ЦН-11, _ОПТ=3,5м/с:

Принимаем ближайший стандартный диаметр Д=900 мм.

Определяем действительную скорость:

Действительная скорость должна отличаться от оптимальной скорости не более 15%. отличается от _ОПТ=3,5м/с на 1,2%.

Коэффициент местного сопротивления циклона:

=К₁*К₂*₅₀₀+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.

₅₀₀ — коэффициент сопротивления стандартного циклона с диаметром 900 мм., ₅₀₀=235 (для ЦН-11).

=1*0,915*235+28=243,03.

Определить гидравлическое сопротивление циклона:

Размер частиц d₅₀, улавливаемых выбранным циклоном при рабочих условиях с эффективностью 50%:

_Т=3,5 м/с; d₅₀^Т=3,65мкм; _Т=22,2*10-⁶ нс/м²; Д_Т=600мм; _П^Т=1930 кг/м³.

;

Среднеквадратичное отклонение:

где.

d_84,1-абсцисса точек, ордината которых имеет значение 84,1%, определяются по распределению пыли по размерам: d_84,1=17мкм.

Определить функцию нормального распределения:

По значению =0,3 определить значение нормальной функции Ф (х) =0,6331.

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, Ю=0,82.

Рассчитываем концентрацию пыли после очистки:

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 °C;

— 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, 2,5 руб. / (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.

3. 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 P_б=101,3 кПа.

разряжение в циклоне P_ц=800 Па.

плотность газа ₀=1,29 кг/м³.

напор воды на орошение P_ж=300 кПа.

необходимая концентрация пыли на выходе С_к=90 мг/м³.

t_ж=20⁰C.

Расчет:

Простейший скруббер Вентури состоит из трубы Вентури и каплеуловителя — прямоточного циклона ЦН-11.

Труба включает: конфузор, горловину и диффузор.

Расчет проводится по энергетическому методу, т. е. эффективность работы пылеуловителя определяется затратами энергии на процесс очистки:

Удельная энергия, затрачиваемая на процесс пылеуловителя:

.

где.

В и — константы зависящие от физико-химических свойств пыли и дисперсного состава пыли, пыль при выплавки силикомарганца В=6,910^-3, =0,67;

К_Т — удельная энергия.

кДж/1000м³.

Определяем общее гидравлическое сопротивление скруббера:

где.

m — удельный расход воды на орошение для трубы с центральным орошением 0,40,0017, m=0,0017кг/м³.

.

Плотность газов на входе в трубу Вентури при рабочих условиях:

Объемный расход газа в трубе при рабочих условиях:

Расход орошаемой воды:

Температура газа на выходе из скруббера:

Плотность газа на выходе из трубы:

Объемный расход газов на выходе из трубы:

Размеры циклона — каплеуловителя:

W_ц — скорость воздуха в циклоне от 2,54,5 м/с.

Гидравлическое сопротивление циклона:

Гидравлическое сопротивление трубы Вентури:

Коэффициент сопротивления, обуславливается вводом орошающей жидкости. Для трубы с центральным орошением:

где.

_с — К. М.С. сухой трубы 0,120,15.

М_r — расход газа:

_ж — плотность воды, 1000 кг/м³.

Определить необходимую скорость газа в горловине:

Определить геометрические размеры трубы Вентури:

— диаметр горловины:

— длина горловины:

— угол сужения горловины:

₁ — угол сужения конфузора, 15⁰28⁰.

— диаметр входного отверстия конфузора:

— длина конфузора:

v_{вх -} скорость воздуха во входном патрубке, 15−20м/с.

— диаметр входного отверстия диффузора:

v_{вых -} скорость выхода воздуха из диффузора, 16−18 м/с.

— Угол расширения диффузора:

₂=6⁰8⁰.

— длина диффузора:

1. Биргер М. И. Справочник по пылеи 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.

2. Старк С. Б. «Пылеулавливание и очистка газов в металлургии». М.: Стройиздат, 1977;328 с.

3. Справочник проектировщика «Вентиляция и кондиционирование воздуха». Издание 3, часть 2. Стороверов и т. д. — М.: Стройиздат, 1978 — 512 с.