Розрахунок пилоосаджувальних камер

 

Розрахунок пилоосаджувальних камер ведеться в наступному порядку.

1. Визначення швидкості газового потоку в робочій камері:

 

, (6.1)

 

де V – витрати, м³/с; Н, В – висота і ширина камери, м.

Чим менша швидкість, тим більший ступінь очищення, але і більш громіздкою стає камера. Бажано, щоб швидкість не перевищувала 0,8-1 м/с, однак для компактних часток більшої густини її можливо доводити до 2-3 м/с.

2. Приймають відношення довжини і висоти камери L/H. Для конструкції з L/H<3 дана методика розрахунку не дає необхідної точності.

3. Приймають, що відношення швидкості зависання часток w_ос, які будуть вловлюватися в камері на 50 %, до швидкості газового потоку повина приблизно відповідати півтора значення ()₅₀≈ і знаходять з цього співвідношення величину w_ос.

4. Діаметр часток, які осаджуються в камері на 50 % знаходять за припущенням, що осадження відбувається у відповідності із законом Стокса за формулою:

 

. (6.2)

 

Для нагрітих газів може бути використана формула

 

. (6.3)

 

5. Вибирають декілька співвідношень w_ос/ν, більших і менших прийнятого і визначають відповідне значення d_ч.

6. Визначають середню концентрацію часток на виході з камери для кожного прийнятого співвідношення w_ос/ν чи для кожного прийнятого значення d_ч наступним чином:

а) вибирають “k” точок по висоті перетину, задаючись величиною h/H,

де h – відстань від полки камери до точки, що розглядається;

б) розраховують параметри очищення х₁ і х₂ (параметри функції парціального розподілення Ф(х)) за формулами:

 

(6.4)

(6.5)

в) за значеннями х₁ і х₂ з таблиці 6.1 знаходять інтеграл вірогідності Ф(х₁) і Ф(х₂) і підраховують значення N_i:

 

; (6.6)

 

г) усереднюють значення N за перетином, вираховують його як середнє арифметичне за висотою перетину:

 

; (6.7)

 

д) визначають середній парціальний коефіцієнт осадження часток розглядаємого розміру (за прийнятою швидкістю осадження-зависання):

 

; (6.8)

 

Таблиця 6.1 – Значення нормальної функції розподілення

х	Ф(х)	х	Ф(х)	х	Ф(х)	х	Ф(х)
-2,70	0,0035	-1,06	0,1446	0,00	0,500	1,08	0,8599
-2,60	0,0047	-1,04	0,1492	0,02	0,5080	1,10	0,8643
-2,50	0,0062	-1,02	0,1539	0,04	0,5160	1,12	0,8686
-2,40	0,0082	-1,00	0,1587	0,06	0,5239	1,14	0,8729
-2,30	0,0107	-0,98	0,1635	0,08	0,5319	1,16	0,8770
-2,20	0,0139	-0,96	0,1685	0,10	0,5398	1,18	0,8810
-2,10	0,0179	-0,94	0,1736	0,12	0,5478	1,20	0,8849
-2,00	0,0228	-0,98	0,1788	0,14	0,5557	1,22	0,8888
-1,98	0,0239	-0,90	0,1841	0,16	0,5636	1,24	0,8925
-1,96	0,0250	-0,88	0,1894	0,18	0,5714	1,26	0,8962
-1,94	0,0262	-0,86	0,1949	0,20	0,5793	1,28	0,8997
-1,92	0,0274	-0,84	0,2005	0,22	0,5871	1,30	0,9032
-1,90	0,288	-0,82	0,2061	0,24	0,5948	1,32	0,9066
-1,88	0,0301	-0,80	0,2119	0,26	0,6026	1,34	0,9099
-1,86	0,0314	-0,78	0,2177	0,28	0,6103	1,36	0,9131
-1,84	0,0329	-0,76	0,2236	0,30	0,6179	1,38	0,9162
-1,82	0,0344	-0,74	0,2297	0,32	0,6255	1,40	0,9192
-1,80	0,0359	-0,72	0,2358	0,34	0,6331	1,42	0,9222
-1,78	0,0375	-0,70	0,2420	0,36	0,6406	1,44	0,9251
-1,76	0,0392	-0,68	0,2483	0,38	0,6480	1,46	0,9279
-1,74	0,0409	-0,66	0,2546	0,40	0,6554	1,48	0,9306
-1,72	0,0427	-0,64	0,2611	0,42	0,6628	1,50	0,9332
-1,70	0,0446	-0,62	0,2676	0,44	0,6700	1,52	0,9357
-1,68	0,0465	-0,60	0,2743	0,46	0,6772	1,54	0,9382
-1,66	0,0485	-0,58	0,2810	0,48	0,6844	1,56	0,9406
-1,64	0,0505	-0,56	0,2877	0,50	0,6915	1,58	0,9429
-1,62	0,0526	-0,54	0,2946	0,52	0,6985	1,60	0,9452
-1,60	0,0548	-0,52	0,3015	0,54	0,7054	1,62	0,9474
-1,58	0,0571	-0,50	0,3085	0,56	0,7123	1,64	0,9495
-1,56	0,0594	-0,48	0,3156	0,58	0,7190	1,66	0,9515
-1,54	0,0618	-0,46	0,3228	0,60	0,7257	1,68	0,9535
-1,52	0,0643	-0,44	0,3300	0,62	0,7324	1,70	0,9554
-1,50	0,0668	-0,42	0,3372	0,64	0,7389	1,72	0,9573
-1,48	0,0694	-0,40	0,3446	0,66	0,7454	1,74	0,9591
-1,46	0,0721	-0,38	0,3520	0,68	0,7517	1,76	0,9608
-1,44	0,0749	-0,36	0,3594	0,70	0,7580	1,78	0,9625
-1,42	0,0778	-0,34	0,3669	0,72	0,7642	1,80	0,9641
-1,40	0,0808	-0,32	0,3745	0,74	0,7703	1,82	0,9656
-1,38	0,0838	-0,30	0,3821	0,76	0,7764	1,84	0,9671
-1,36	0,0869	-0,28	0,3897	0,78	0,7823	1,86	0,9686
-1,34	0,0601	-0,26	0,3974	0,80	0,7881	1,88	0,9699
-1,32	0,0934	-0,24	0,4052	0,82	0,7939	1,90	0,9713
-1,30	0,0968	-0,22	0,4129	0,84	0,7995	1,92	0,9726
-1,28	0,1003	-0,2	0,4207	0,86	0,8051	1,94	0,9738
-1,26	0,1038	-0,18	0,4286	0,88		1,96	0,9750
-1,24	0,1075	-0,16	0,4364	0,90	0,8159	1,98	0,9761
-1,22	0,1112	-0,14	0,4443	0,92	0,8212	2,00	0,9772
-1,20	0,1151	-0,12	0,4522	0,94	0,8264	2,10	0,9821
-1,18	0,1190	-0,10	0,4602	0,96	0,8315	2,20	0,9861
-1,16	0,1230	-0,08	0,4681	0,98	0,8365	2,30	0,9893
-1,14	0,1271	-0,06	0,4761	1,00	0,8413	2,40	0,9918
-1,12	0,1314	-0,04	0,4840	1,02	0,8461	2,50	0,9938
-1,10	0,1357	-0,02	0,4920	1,04	0,8508	2,60	0,9953
-1,08	0,1401	0,00	0,500	1,06	0,8554	2,70	0,9965

 

7. Знаходять повний коефіцієнт очищення η як суму добутків долей часток відповідної фракції на їх фракційний (парціальний) коефіцієнт очищення за формулою:

 

. (6.9)

 

Приклад 1. Визначити ефективність осадження часток в пилоосоаджувальній камері, якщо вона має довжину L=10 м, висоту Н= 1 м, ширину В=2 м. Витрати повітря через камеру 3 600 м³/год, густина часток ρ_ч=500 кг/м³, в’язкість газу μ=18·10^-6 Па·с.

Рішення.

Швидкість потоку в перетині камери

 

м/с.

 

Знаходимо відносну швидкість осадження часток, які вловлюються в камері з ефективністю 50 %

 

()₅₀≈ .

 

Звідси швидкість осадження – зависання (w_ос)₅₀=0,075 м/с.

Тоді за знайденою швидкістю осадження-зависання, заданою густиною і в’язкістю газу знаходимо розмір часток, які вловлюються в камері з ефективністю 50 %:

 

мкм.

 

Для визначення залежності вибираємо декілька додаткових відносних швидкостей зависання:

 

()₅₀=0,1, ()₅₀=0,2.

 

Ці значення відносних швидкостей зависання відповідають діаметрам часток d = 60 мкм та d =90 мкм.

Середня концентрація часток на виході з камери визначається як середня в 4-5 точках перетину. З цією метою задаємо п’ять значень h/H: 0,25, 0,5, 0,75, 1,0.

Результати розрахунку представимо в наступному вигляді:

 

- для ()₅₀=0,1

 

h/H		0,25	0,5	0,75	1,0
х1		0,95	1,89	2,83	3,78
х2	7,56	6,63	5,65	4,73	3,78
Ф(х1)	0,5	0,83	0,97	0,995
Ф(х2)
Ni	0,5	0,83	0,97	0,995

 

Середнє значення N_ср складає 0,86, а парціальний коефіцієнт очищення газу з розміром d =60 мкм ε_п=100·(1-0,86)=14 %

- для ()₅₀=0,2

h/H		0,25	0,5	0,75	1,0
х1	-3,78	-2,84	-1,89	-0,95
х2	3,3	3,3	3,3	3,3	3,3
Ф(х1)	00,5	0,002	0,03	0,171	0,5
Ф(х2)
Ni		0,002	0,03	0,171	0,5

 

Середнє значення N_ср складає 0,86, а парціальний коефіцієнт очищення газу з розміром d =90 мкм ε_п=100·(1-0,14)=86 %

Таким чином, в результаті розрахунку отримані три значення парціальних коефіцієнтів очищення газу (14, 50 та 86%) при трьох значеннях ()₅₀ = 0,1; 0,15; 0,2.

Повний коефіцієнт очищення газу розраховується за рівнянням

(6.10)

при наявності гістограми пилу на вході в камеру.

 

 

6.2 Розрахунок циклонів

 

При проектуванні циклону вибирають його геометрію, потім визначають розмір, фракційну ефективність, перепад тиску і по­трібну для кожного циклону потужність. Ці розрахунки ґрунтуються на заданих швидкості потоку газу, складі, температурі, тиску, концентрації пилу, а також на даних про дисперсний склад пилу. Ці дані необхідні, щоб сформулювати вимоги до пристрою для вторинного вловлювання пилу, якщо такий передбачається вико­ристовувати.

Циклони зазвичай вибирають з числа серійних, виходячи з продуктивності за газовим потоком. Надалі проводять розрахунок критичного (мінімального) діаметру часток d_кр, що повністю уловлюються апаратом, ефективності уловлювання пилу ε і гідравлічного опору циклону Δр_ц.

Критичний розмір часток може бути знайдений, наприклад, з наступної залежності:

 

, (6.11)

де V_г – об'ємна витрата газу, м /с; v – швидкість газу на вході в циклон, м/с; D_ц, b – характерні розміри циклону, показані на рис. 6.1.

Об'єм циклону V_ц розраховують за залежністю на основі геометричних параметрів, наведених на рис. 6.1:

 

. (6.12)

 

Рисунок 6.1 – До розрахунку одиночного циклону