4.1. Класифікація і номенклатура пиловловлювачів, які використовуються у вентиляційній техніці
Дляочищенняповітря, якевидаляєтьсявитяжнимиаспіраційнимисистемамиісистемамипневмотранспорту, відмеханічнихчастинок(домішок) застосовуютьсяпиловловлювачіп'ятикласів(табл. 4.1)
Важливою властивістю пилу є його дисперсність, під якою розуміють сукупність розмірів всіх частинок, які складають дану дисперсну систему. Дисперсність визначається положенням графіка фракційного складу даної системи на класифікаційній номограмі по ДСТ 12.2.043-80 (рис. 4.1).
Таблиця 4.1
Класифікація пиловловлювачів
| Клас пиловловлювача | Розмір ефективно вловлюючих частинок пилу, мкм | Група пилу за дисперсністю | Ефективністьпиловловлювачів |
| I | Більше 0,3 -0,5 | V IV | <80 99,9- 80 |
| II | Більше 2 | IV III | 92-45 99,9-92 |
| III | Більше 4 | III II | 29-80 99,9 - 99 |
| IV | Більше 8 | II I | 99,9- 95 >99,9 |
| V | Більше 20 | I | >99 |
Відповідно до зон, які виділені на номограмі прямими лініями,
розрізняють п'ять основних класифікаційних груп:
-дуже крупнодисперсний пил;
- крупнодисперсний пил;
- середньодисперсний пил;
- дрібнодисперсний пил;
- дуже дрібнодисперсний пил.
Рис.4.1. Класифікаційна номограма пилу за ДСТ 12.2.043-
Приклад 4.1. Визначити класифікаційну групу пилу, якщо за дослідними даними він має такий дисперсний склад
| Розмір частинок, d,мкм | <5 | 5-10 | 10-20 | 20-40 | 40-60 | >60 |
| Склад фракцій за "частковими залиш-ками", R(d), % за масою |
Розв'язування. Розраховуємо дисперсний склад пилу за "повними проходами":
| Розмір частинок, d, мкм | <5 | <10 | <20 | <40 | <60 |
| Склад фракцій за "повними прохода-ми", D(d), % за масою |
Наносимо точки, які відповідають складу перших п'яти фракцій за "повними проходами" на номограму (рис. 4.1) і, з'єднавши їх, отримуємо лінію, розташовану в зоні III. Відповідно, даний пил відноситься до III класифікаційної групи.
Примітка. У тих випадках, коли графік фракційного складу пилу, нанесений на класифікаційну номограму, перетинає межі зон, пил відноситься до класифікаційної групи вищої із зон.
Виходячи із характеристик пилу, існує умовна класифікація промислового пилу (табл. 4.2) за злиплістю, яка негативно впливає на експлуатацію пиловловлювачів, знижуючи надійність і ефективність вловлювання.
Таблиця 4.2
Умовна класифікація промислового пилу за злиплістю
| Класифікаційні групипи-лу за злиплістю | Характерний пил |
| І. Незлипаючий пил | Шлаковий пил; кварцовий пісок |
| II. Слабозлипаючий пил | Коксовий пил; апатитовий сухий пил; летка зола при шаровому спалюванні вугілля усіх видів і при спалюванні сланців; магнезитовий пил; доменний пил (після первинних осаджувачів); шлаковий пил |
| III. Середньозлипаючий пил | Летка зола при пиловидному спалюванні кам'яного вугілля без недопалу; торф'яна зола; вологий магнезитовий пил; металевий пил; колчедани; оксиди свинцю, цинку і олова; сухий цемент; сажа; сухе молоко; мучний пил; тирса |
| IV сильнозлипаючий пил | Гіпсовий і алебастровий пил; нітрофоска; подвійний суперфосфат; цементний пил, виділений із вологого повітря; волокнистий пил (азбест, бавовна, вовна і т.п.); весь пил з розміром часток dч< 10 мкм |
Залежно від класифікації пилу рекомендуються конкретні пиловловлювачі для очищення аспіраційного повітря, які наведені в табл. 4.3.
Відповідно табл. 4.3 пиловловлювачі в основному застосовуються для вловлювання із повітря пилу і аерозолів II, III і IV групи дисперсності. Аерозолі V групи в пиловловлювачах, як правило, ефективно не вловлюються внаслідок їх високоїдисперсності. При цьому використовуються тільки повітряні фільтри І класу.
4.2. Загальні положення, за якими проводиться вибір і розрахунок пиловловлювачів
Основною задачею проектування є задоволення вимог до ефективності очищення викидів по залишковій концентрації з найменшими витратами і з забезпеченням надійності роботи пиловловлювачів і зручності їх експлуатації.
При можливості задоволення вимог щодо ефективності очищення пиловловлювачами декількох класів із них вибирається пиловловлювач нижчого класу.
У процесі очищення повітря від вибухонебезпечного пилу рекомендується, як правило, використовувати мокрі пиловловлювачі з автоматичним контролем наповнення і безперервності надходження води.
Ефективність пиловловлювача або сумарна ефективність багатоступінчастої пиловловлюючої установки повинна бути не меншою за величину Е:
Е = (Сп-Ск)/Сп·100%, (1)
де Сп - концентрація пилу в повітрі, яке очищується, мг/м3; Ск- кінцева концентрація в повітрі, яке очистили, мг/м3.
Приклад 4.2. Визначити необхідну ефективність пиловловлювача для очищення повітря від пилу з початковою концентрацією Сп = 10 г/м3 до кінцевої - Ск = 0,09 г/м3.
Розв'язування. Користуючись формулою (1), визначаємо ефективність очищення
Е = (10000 - 90)/10000·100% = 99,1 %.
4.3. Розрахунок прямоточних пилоосаджувальних камер
Розрахунок пиловловлювачів проводиться після попереднього вибору пиловловлювача відповідно до необхідної ефективності на основі даних дисперсності вловлюючого пилу, керуючись табл. 4.2 і 4.3.
Розрахунок ефективності пилоосаджувальних камер носить оцінювальний характер. Лабіринтні камери В.В.Батуріна з перетинками розрахунку не піддаються.
Оцінка ефективності прямоточних камер виконується в такій послідовності:
1. Визначається швидкість зависанняVsнайменших зарозміром частинокпилу з числа, які повністю осіли в даній камері за формулою:
Vs=ωH/l, м/с, (2)
де ω- середня швидкість повітря в поперечному перерізі камери, м/с;
Н - висота камери, м;
l-довжина камери, м.
2. Висота камери визначається за формулою:
, м (3)
де L- кількість повітря, яке повинно очиститись в пилоосаджувальній камері,м3/год;
В - ширина камери, м.
3. Визначається розмір частинок пилу dus, який відповідає значенню швидкості зависання Vs, і характеризується мінімальним значенням частинок, які не вловляться в камері, за формулою:
,м (4)
де μ - динамічна в'язкість повітря в заданих умовах, Па·с, в розрахунках може бути прийнято μ = 18,1-10-6Па·с; ρч- густина матеріалу, кг/м3; g- прискорення вільного падіння, м/с2, приймається g= 9,81 м/с2.
При значенні dus< 60 мкм, керуючись рис. 4.1, за відомим дисперсним складом пилу або групою дисперсності оцінюють орієнтовну ефективність камери.
При значенні dus> 60 мкм розміри частинок, які відповідають значенню швидкостізависання, що визначена за формулою (4), знаходять за графіком рис. 4.3. Керуючись рис. 4.1, при відомому дисперсному складі пилу або групі дисперсності оцінюють орієнтовно ефективність камери, яка буде відповідати ламінарному режиму руху повітря в камері.
Рис. 4.2.Залежність гранічного розміру частинок, що осіли, від середньої швидкості турбулентного потоку в пилоосаджувальній камері
Рис. 4.3. Графікдлявизначенняшвидкостізависання\/sчастинокрізного розміруdіпитомоївагиупритемпературіповітря20 °С
Таблиця 4.3
Характеристика пиловловлювачів для очищення аспіраційного повітря
| Тип | Вид | Клас ефективності | Область доцільного використання | |
| Класифікаційні групи пилу за дисперсністю | Опір, Па | |||
| І II III IV V | ||||
| Гра-віта-ційні | Пилоосаджувальні камери (довільна конструкція) | V | + + - - - | 100-200 |
| Інер-ційні | Циклони великоїпропускноїспроможності: | |||
| Одиночні циклони ЦН-15, ЦН-24 | V | + + - - - | 600-750 | |
| Групові циклони ЦН-15 | V | + + - - - | 600-750 | |
| Циклони високої ефективності: | ||||
| Одиночні циклони СКЦН-34 | IV | - + + - - | 1000-1200 | |
| Мокроплівкові циклони ЦВП ВТІ-ПСП | IV | - + + - - | 600-800 | |
| Швидкісні промивачі СІОП | III | - + + - - | 900-1100 | |
| Струминні, мокрі: | ||||
| ПВМ | III | - - + + - | 1200-1950 | |
| ПВМК, ПВМС, ПВМБ | II | - - + + - | 2000-3000 | |
| Краплинні, типу ВентуріКМП | II | - - + + - | 3000-4000 | |
| Ткани-нні | Рукавні пиловловлювачі СМЦ-101, СМЦ-166Б, ФВК (ГЧ-1 Барм), | II | - - + + - | 1200-1250 |
| Сітчасті капронові, металеві сіткидля вловлювання волокнистогопилу | V | + - - - - | 150-300 | |
| Волок-нисті | Вловлювачі туманів кислот і лугів ФВГ-Т Вловлювачі туманів масел (ротаційні) | II ІІ | - - - + - - - - + - | 800-1000 |
| Елек-тричні | Вловлювачі дрібнодисперсного пилу пластинчаті, УГ, ЕГА, УВ | II | - - - + + | 50-100 |
4. Оцінюється характер течії за допомогою значення критерію Рейнольдса, який визначається за формулою:
, (5)
де Dекв –еквівалентний діаметр камери, м, Dекв =4Fк/П=4ВН/2(В+Н);
рп - густина повітря, кг/м3, визначається за формулою:
, кг/м3 (6)
де t - температура повітря, °С, яке очищується в камері.
Якщо значення Rе значно менше 2300, то течія ламінарна, і отримана орієнтовно ефективність камери за п. З справедлива і остаточна. Якщо значення Rе > 2300, то течія турбулентна, і осідання частинок в камері ускладнене поперечними пульсаціями швидкості. В цьому випадку розмір найменших частинок із числа тих, що повністю осіли в пилоосаджувальній камері визначається за графіком (рис. 4.2). Для подальших розрахунків вибирається більший з діаметрів частинок (dus), який отриманий за формулою (4) або знайдений за графіком (рис.4.2). Орієнтовна ефективність на основі отриманого розміру частинок визначається по графіку дисперсного складу (рис.4.1) виходячи із повного вловлювання частинок більш крупніших за розрахункові.
, % (7)
де 
- вміст частинок по масі (d) за діаметром dus, який знаходиться за класифікаційною номограмою пилу (рис.4.1) для відповідної групм пилу.
5. Коефіцієнт місцевого опору повітророзподільчої решітки, яка створює заповнення камери вирівняним потоком, що сприяє максимальній ефективності, не повинен бути меншим величини, яка визначається за формулою І.Є.Ідельчика:
(8)
де Fkі Fn- площі поперечного перерізу відповідно камери і приєднуючогоповітропроводу, м2.
Приклад 4.3. Розрахувати ефективність прямоточної пилоосаджувальної камери продуктивністю 6500 м3/год. Середняшвидкість повітря в поперечному перерізі камери 0,48 м/с. Розміри камери: ширина 2,5 м; довжина 3 м; температура повітря, яке очищується 35°С; пил мінеральний; густина матеріалу пилу 2000 кг/м3; дисперсний склад представлено на рис. 4.1.
Розв'язування. Визначаємо за формулою (3)висоту камери:
За формулою (2) визначаємо швидкість зависання частинок, які не вловлюються в камері:
Користуючись формулою (4), визначаємо розмір частинок, які відповідають швидкості зависання для ламінарної течії:
Відповідно, ефективність вловлювання у випадку ламінарного режиму течії повинна бути:
η= 100-81= 19%.
Оцінюємо характер течії за допомогою значення критерію Рейнольдса, який визначаємо за формулою (5):
,
де 
Оскільки отримане значення Rе = 45700 >2300, режим руху течії в камері турбулентний.
Керуючись п. 4, по графіку на рис. 4.2 при швидкості повітря в поперечному перерізі камери ω = 0,48 м/с, визначаємо граничний розмір частинок пилу, що осідають у камері при турбулентному режимі течії dч= 20 мкм. Для подальших розрахунків вибирається більший з діаметрів частинок (dus), який отриманий за формулою (4) або знайдений за графіком (рис.4.2), тобто dus> dч.
За графіком нарис. 4 1 дляпилутретьої класифікаційної групи визначаємо, що розмір частинок менше63,1мкм складає 81%.За формулою (7) знаходимо ефективність камери
4.4. Розрахунок і компонування групи інерційних пиловловлювачів
Розрахунок інерційних пиловловлювачів зводиться до визначення залишкової концентрації пилу в повітрі, яке очищується. Даний розрахунок проводиться на основі даних про дисперсний склад і густину пилу, а також за пофракційною ефективністю пиловловлювачів.
Пофракційна ефективність вловлювання пилу будь-якої фракції визначається за формулою:
(9)
де ЕФі- пофракційна ефективність вловлювання і-ї фракції пилу, %;
Фпі, Фкі - маса частинок пилу і-ї фракції в повітрі відповідно до і після очищення, г/м3.
Виходячи з цього, загальна ефективність пиловловлювання пристрою Е, %, визначається за формулою:
(10)
де Фі => (Ф1 Ф2,..., Фn) - вміст фракцій і-х (1, 2,.... n) в долях одиниці;
ЕФі=> (Еф1, Еф2,..., ЕФn) - пофракційна ефективність вловлювання фракцій пилу, %, визначена за формулою (9). Слід зазначитити,що формулу(9),можливо використовувати тільки в тому випадку, коли значення Фіі ЕФівизначені для одних і тих самих інтервалів, що практично зустрічається рідко.
Пофракційна ефективність сухих пиловловлювачів визначаєтьсяпо парціальних ефективностяхзаграфікомна рис. 4.4, де вона відображується у вигляді функції ЕФ(d) гладкою кривою в системі прямокутних декартових координат або прямою лінією в імовірно-логарифмічній системі координат (ІЛСК).
Рис. 4.4. Парціальнаефективність інерційних пиловловлювачів:
ефективність циклонів типу ЦН діаметром 300 мм при вловлюванні пилу густиною р = 2,6 г/см3: 1 - ЦН-24; 2 - ЦН-15У; 3 - ЦН-15; 4 - ЦН-11; 5 - СКЦН-34; 6- СКЦН-33;
Дисперсний склад пилу для конкретного випадку задається за вмістом фракційпо часткових залишках R(d) в табличній формі або у вигляді ступінчастого графіка, чи за вмістом фракцій по повних проходах D(d) у вигляді ступінчастого графіка, або у вигляді гладких кривих в системі прямокутних декартових координат чи прямої лінії в ІЛСК.
Перетин прямих R(d) абоD(d) в ІЛСКз горизонтальною лінією Е=50% дає можливість визначити для конкретного випадку (dm) медіанний діаметр частинки пилу, який вловлюється пиловловлювачем, а також стандартне відхилення функції даного розподілу(lgσч).
Розрахунок ефективності пиловловлювача за формулою (10) виконується графічним методом.
Приклад 4.4. Визначити медіанний діаметр частинок пилу dmі стандартне відхилення функції розподілу пофракційного складу пилу lgσчдля пилу, дисперсний склад якого приведено в табл. 4.4.
Таблиця 4.4
Фракційний склад пилу
| Розмір части- нок пилу, мкм | 0-10 | 10-20 | 20-30 | 30-40 | 40-50 | 50-60 | 60-86 | 86-100 | >100 |
| Вміст фра-кцій, % за масою Ф(d) |
Розв'язування. На міліметровому папері будують ступінчастий графік Ф(d) розподілу пилу по фракціях (рис. 4.5).
Рис.4.5 Ступінчастий графік Ф(d) розподілу пилу по фракціях
Взявши за основу даний графік, будують диференціальну криву розподілу частинок за розміром (рис. 4.6) відкладаючи по осі ординат значення:
де Δdi- різниця розміру частинок даної фракції, тобто:
а по осі абсцис відкладають відповідно середні значення розмірів частинок пилу даної фракції:
тобто:
Відповідно доскладу пилу і вмісту фракцій за масою Ф(d) (табл. 4.4),будують графічне відображення дисперсного складу пилу (рис. 4.7) у вигляді інтегральних кривих по повних проходах D(d) і часткових залишках R(d), кожна точка яких показує відносний вміст частинок пилу з розмірами більше чи менше даного розміру
Використавши залежність, що R(d) = 100 - D(d), визначають значення R(d) і D(d) для певних розмірів частинок, які зведені в таблицю 4.5.
Таблиця 4.5
Значення D(d) і R(d) для дисперсного складу пилу
| Розмір частинки, мкм | <10 | <20 | <30 | <40 | <50 | <60 | <86 | <10 |
| D(d) | ||||||||
| R(d) |
На основі даних табл. 4.5будують графік рис. 4.7.
Рис. 4.7. Інтегральні криві дисперсного складу пилу по повних проходах D(d) і часткових залишках R(d)
Перетин кривих в точці А дає можливість визначити медіанний діаметр частинок пилу даного фракційного складу, тобто dm= 39 мкм.
За допомогою даних табл. 4.6 будують графічне відображення інтегральних кривих дисперсного складу пилу по повних проходах D(d) і часткових залишкахR(d) в ІЛСК (рис 4 8). Необхідно зазначити, що в ІЛСК криві D(d) і R(d) спрямляються.
При побудові сітки в ІЛСК по осі ординат на допоміжній прямій відкладаються значення Yвідносно умовного нуля, що буде відповідати ординаті 50% R(d) і D(d), на основній прямій вверх - додатні значення, а вниз - від'ємні, які приведені в табл. 4.6.
Таблиця 4.6
Допоміжні значення У, що відповідають значенням R(d) і D(d)
| у | D(d), % | Y | D(d), % |
| -2,326 | 2,326 | ||
| -1,645 | 1,645 | ||
| -1,282 | 1,282 | ||
| -1,036 | 1,036 | ||
| -1,00 | 15,9 | 1,00 | 84,1 |
| -0,842 | 0,842 | ||
| -0,675 | 0,675 | ||
| -0,524 | 0,524 | ||
| -0,384 | 0,384 | ||
| -0,253 | 0,253 | ||
| -0,126 | 0,126 | ||
| 0,0 | 0,0 |
Стандартне відхилення функції розподілу пофракційного складу пилу визначають за формулами:
lgσ1= lgdm- lgd15,9. (11)
lgσ2= lgσ84,1- lgdm, (12)
де lgdm- десятковий логарифм значення медіанного діаметра dm;
lgd15,9, lgd84.1- десяткові логарифми значень відповідно розмірів частинок, вміст яких складає15,9 % і 84,1 %.
За графіком на рис. 4.8 і за формулами (11) і (12) визначаємо:
lgσ1= 1,58-0,9 = 0,68,
lgσ2= 2,26 -1,58 = 0,68.
Правильність побудови графіка підтверджується рівністю значень lgσ1==lgσ2.
Рис 4.8. Інтегральні криві дисперсного складу пилу по повних проходах D(d) і часткових залишках R(d) в ІЛСК
Приклад 4.5. Виконати розрахунок циклонної установки, її компонування і ефективність вловлювання пилу циклоном типу ЦН-15У (аналітичним методом). Для таких початкових даних: діаметр циклона - Дц = 255 мм; температура повітря яке очищується від пилу tг= і50°С; концентрація пилу на вході в циклон Свх = 200 г/м3, густина пилу ρч= 2600 кг/м2; витрата повітря L= 2,0 м3/с; пофракційний склад пилу прийняти відповідно до табл. 4.4.
Розв’язування. Використовуючи тип циклона (ЦН-15У), за додатком 1, табл. Д1.1 визначають оптимальну швидкість рухуповітря, яке очищується від пилу в апараті:
Знаючи оптимальну швидкість та витрату повітрявизначають площу поперечного перерізу циклонної установки за формулою:
(13)
тобто
Далі визначають розрахункову кількість циклонів в циклонній групі за формулою:
(14)
де F- площа поперечного перерізу циклонної установки, м2;
Дц- діаметр циклона, м.
Тоді
Приймають кількість циклонів установки Nуст=12 шт.
Керуючись додатком 1, табл. Д1.2, виходячи із кількісного компонування циклонів Дц= 255 мм, кількість установки з 12 штук не компонується, тому приймають циклон Дц = 400 мм і уточнюють їхню кількість за формулою (14):
Приймають кількість установкиNуст= 4 шт.
Виходячи з цього, визначають реальну швидкість руху повітря в циклоні за формулою:
(15)
тоді
Перевіряють задоволення вимоги, що дійсна швидкість руху повітря в циклоні не повинна бути більшою від оптимальної на 15%, тобто
(16)
тоді
Вимога задовольняється.
Виходячи з цього, приймають остаточне компононування циклонної установ із 4 штук, діаметром Дц= 400 мм.
Визначають для циклонної установки втрати тиску, за формулою:
(17)
де 
- коефіцієнт місцевого опору циклона даного типу,який порівнюється із циклоном Дц = 500 мм і визначається за формулою:
(18)
де K1- поправковий коефіцієнт на діаметр циклона, береться за додатком 1, табл. Д1.4;
К2 - поправковий коефіцієнт на запиленість повітряної суміші, приймається за додатком 1, табл. Д1.5;
K3- коефіцієнт, який враховує додаткові втрати тиску, пов'язані з компонуванням циклонів в групу, береться за додатком 1, табл. Д1.6 (для одиночних циклонів К3=0);
- коефіцієнт гідравлічного опору одиночного циклона, діаметром 500 мм, береться за додатком 1, табл. Д1.3. Індекс "С” означає, що циклон працює в гідравлічній мережі, а "П" - без мережі, тобто прямо на викид в атмосферу. Густина повітря, яке очищується, визначається за формулою:
(19)
де tг-температура повітря, яке очищується, °С, тоді:
Якщо втрати тиску прийнятні, то переходять до розрахунку повного коефіцієнта очищення пилоповітряної суміші в циклонній установці.
Допускають, що коефіцієнт очищення повітря в одиночному циклоні і групі циклонів однаковий. Насправді коефіцієнт очищення повітря в групі циклонів може бути трохи нижчим, ніж в одиночному циклоні. Це пояснюється можливістю виникнення витоку повітря через загальний бункер, що знижує коефіцієнт очищення повітря в групі циклонів
Взявши за додатком 1, табл. Д1.1 два параметри 
і lg 
, які характеризують ефективн.сть вибраного типу циклона, визначають значення параметра d50при робочих умовах за формулою:
(20)
де 
- відповідно, діаметр циклона, м; густина частинок пилу, кг/м3; динамічна в'язкість,Па·с; оптимальна швидкість руху повітря в циклоні, м/с, якіберуться за додатком 1, табл. Д1.1;μ - динамічна в'язкість для прийнятих умовПа·с, яка визначається за формулою:
(21)
де 
- динамічна в'язкість для повітря без домішокпилу, Па·с, приймається 
-температура повітря, яке очищується, °С;
С - константа Сезерленда, приймається для повітря С = 124, тоді
Взявши за додатком 1, табл. Д1.1 
= 6,0 мкм; 
= 0,6 м; 
= 1930 
; 
= 
; 
= 3,5 м/с, (для циклона ЦН-15У), визначають:
Визначають параметр X нормальної функції розподілу Ф(Х) за формулою:
(22)
де 
- медіанний діаметр частинок пилу, мкм, який беруть із прикладу 4.4, =39мкм;
- середньоквадратичне відхилення функції розподілу пофракційного складу пилу, приймається із прикладу 4.4, = 
= 
= 0,68, тоді
За додатком 1, табл. Д1.7 визначають значення нормальної функції розподілу Ф(Х), взявши значення параметра X = 1,32. Ф(Х) = 0,90, що відображує повний коефіцієнт очищення повітря від пилу, виражений в долях одиниці, тобто η = 90%.
Технічні креслення компоновування цилонів виконують на основі відносних розмірів за додатком 2, рис. Д2.1...Д2.7; табл. Д2.1...Д2.7.
Приклад 4.6. Розрахувати графоаналітичним методом ефективність вловлювання циклоном ЦН-15 пилу, дисперсний склад якого заданий вмістом фракцій по часткоових залишках.приклад 4.4). Діаметр циклона 400 мм, густина пилу р = 2600кг/м3.
Розв'язування. Наносять лінію парціальних ефективностей циклону по типовим випробуванням, відкладаючи на графіку ІЛСК значення d50ті lgσчт(дод.1, табл. Д1.1). Для цього на вісі абсцисс імовірносно-логаріфмичного графіку (рис.4.8) знаходять значення d50ті проводять вертикальну лінію до Е=50%, отримуть точку 1. Від точки 1 відкладають праворуч відрізок, який дорівнює значенню lgσчті отримують точку 2. Від точки 2 проводять вертикальну пряму до перетину з Е=84,1% і знаходять точку 3. Пряма через точки 1 і 3 відображує парціальну ефективність циклона по типовим випробуванням і позначається ηпт.
Уточнюють парціальну ефективність циклона при робочих умовах. Для цього відкладають значення параметра d50, підрахованного за формулою (20), подібно до попереднього d50ті знаходять точку 4. Через точку 4 проводять пряму паралельну ηпт і отримують лінію парціальної ефективності циклона при робочих умовах ηп.
Для розрахунку ефективності циклона по фракційних кількостях пряму ηп на ІЛСК перетворюють у криву в декартовій системі координат (рис. 4.9).
За формулою (10) перемножують відповідні значення ординати функцій Ф(d) і Еф(d), додають добутки і отримують загальну ефективність циклону ЦН-15. Для розмірів частинок d = 0-10 мкм ординату функції Еф1 вибирають так, щоб площі утворені горизонтальним відрізком над кривою і під нею були рівні, тобто F1=F2 (рис.4.9). Для інших розмірів частинок приймаємо ординати пофракційних ефективностей вловлювання фракцій пилу Ефі = 1.
Е= 0, 56·19 + 14·1 + 10·1 + 8·1 + 6·1 + 4·1 + 10·1 + 4·1 + 25·1 = 91,6%.
Рис. 4.9. Розрахунок ефективності циклона ЦН-15, коли задано дисперсний склад пилу вмістом фракцій по частковиз залишках; а) – ступінчастий графік фракційного розподілення; б) – парціальна ефективність циклона
Приклад 4.7. Розрахувати графічним, методом ефективність цикпонаЦН-15 у випадку, коли фракційний склад пилу задано по часткових залишках графічно прямою лінієюR(d) в ІЛСК (рис. 4.8).
Розв'язування. Наносять на ІЛСК пряму лінію ηп ларціальної ефективності циклона ЦН-15 з рис. 4.8. На дану сітку (рис. 4.10) наносять пряму лінію дисперсного складу пилу у вигляді графіка "повних залишків", тобто у вигляді R(d) = 1 – D(d) (з прикладу 4.8).
Рис. 4.10 Розрахунок ефективності циклона ЦН-15 графоаналітичним методом
Перетин лінії Еф(d) з лінією Е = 50% позначають точкою А, перетин прямої R(d) з лінією Е = 50% точкою D, перетин прямих Еф(d) і R(d) - точкою F. Через точку Fпроводять вертикальну лінію вниз FВК, відклавши на ній від точки В вниз відрізок ВК = ВD. На лінії Е = 50% відкладають відрізок АС = АК. Через точку С проводять вертикальну пряму до перетину з горизонтальною прямою через точку F. Отримують точку Q, яку з'єднують з точкою А і ведуть до перетину в точці Е з вертикаллю DЕ Перетин горизонтальної прямої проведеноіїчерез точку Е, з віссю ординатдасть шукану ефективність циклона, % (в даному випадку Е = 93 %).
4.5. Загальні вимоги до проектів пиловловлюючих установок і систем очищення повітря
1. Пиловловлюючі системи вентиляції слід підбирати, виходячи із мінімальних
приведених витрат (сума капітальних і експлуатаційних витрат) і простоти
експлуатації та ремонту.
2. Пиловловлювачі можуть працювати як під розрідженням, так і під нагнітан-
ням, якщо пил не є абразивним і вибухонебезпечним. Слід пам'ятати, що
при всіх рівних технічних умовах ефективність вловлювання пиловловлюва
ча в першому варіанті нижча, ніж у другому.
3. Швидкість руху повітря в каналах, які приєднуються до пиловловлювача,
повинна прийматись більшою від швидкості транспортування пилу, задово-
льняючи вимогу не випадіння пилу в повітропроводах.
4. Викид повітря після пиловловлювача слід організовувати на висоті не мен-
ше 1 мнад вищою точкою покрівлі будівлі, відводячи його від приймальних
пристроїв для забирання зовнішнього повітря системи припливної вентиля-
ції на відстань не менше 20 м по горизонталі, або на 6 м вище повітрозабір-
них пристроїв при горизонтальному розташуванні, менше 20 м (за межами
циркуляційних зон).
5. Викиди в атмосферу повітря, яке видаляється аспіраційними системами і
містить шкідливі речовини І та II класів небезпечності, горючі рідини, а також
дурно пахнучі аерозолі треба організовувати вище рівня циркуляційних зон,
які утворюються внаслідок обтікання будівель повітряними потоками, через
високі труби або швидкісними струминами (факельний викид).
6. Пил, вловлений сухими пиловловлювачами повинен збиратись в проектую
чих для цього бункерах. Використовувати для цієї мети бункери в конструк-
ціях пиловловлювачів не слід. Збірні бункери мають бути з'єднані з бунке-
рами пиловловлювачів за допомогою герметичних з'єднань і забезпечені ге-
рметичними пилорозвантажувальними пристроями у вигляді барабанних
лопатевих заслінок, мигалок тощо
7. Кут нахилу стінок збірних бункерів повинен відповідати природному укосу
даного сипучого матеріалу. При відсутності таких даних треба приймати кут
в 60°.
8. Горючий і вибухонебезпечний пил необхідно видаляти із збірного бункера,
безперервно використовуючи шнеки чи барабанні заслінки.
9. При використанні в проектах мокрого очищення повітря витрата води і схе
ма водопостачання пиловловлювачів мають бути погоджені у відповідних
територіальних організаціях.
10 Стічні води мокрих пиловловлювачів повинні, як правило, очищатися і повертатися у пиловловлювач! або в загальну систему оборотного водопостачання підприємства.
11. При проектуванні мокрих пиловловлювачів для вловлювання горючого і вибухонебезпечного пилу, спеціальні вимоги до їх розташування в будівлі не ставляться.
4.6. Оцінка надійності систем очищення повітря
Надійність системи очищення повітря є важливим показником якості, внаслідок чого необхідно оцінювати її на стадії проектування.
Під надійністю систем очищення повітря розуміється безвідмовність систем, тобто їх здатність безперервно знаходитись в робочому стані і виконувати задані функції протягом установленого часу, зберігаючи значення встановлених експлуатаційних показників в заданих межах, які відповідають прийнятим режимам і умовам експлуатації, а також технічного обслуговування.
Відмовленням називається порушення роботоздатності пиловловлювача або всієї системи очищення (наприклад при зупинці вентилятора).
Надійність пиловловлювачів і інших видів обладнання систем може достатньо повно оцінюватись за формулою:
Р(t) = ехр(-λ·t), (23)
де t- необхідний термін роботи обладнання, годин.
В системах вентиляції, суміщених з опаленням, час tприймається не менший ніж термін опалювального сезону. В системах для очищення повітря від вибухонебезпечного пилу час і приймається рівним терміну безперервної роботи технологічного обладнання, λ - інтенсивність відмов, яка визначається за формулою:
λ = 1/То, (24)
де То - напрацювання на відмову даного виду обладнання.
Значення λ або То приймаються за стандартами або технічними умовами на дане обладнання.
Надійність багатоступеневої системи, в склад якої входять декілька пиловловлювачів, встановлених послідовно, оцінюється за формулою:
, (25)
де Р1(t); Р2(t);...; Рn(t) - надійність кожного пиловловлювача багатоступеневої системи, яка визначається за формулою (25); п - число послідовно встановлених пиловловлювачів.
Розрахункову надійність рекомендується вибирати на рівні 90-99% для підприємств, на яких припинення очищення повітря викликає необхідність зупинятивипуск продукції, що є показником не нижчим за показник надійності технологічного обладнання. В інших випадках, залежно від наслідків, припиняється очищення повітря.
