Практическое задание №4,5

Выбор и расчет средств по пылегазоочистке воздуха

Вариант №16

1. Подобрать циклон, обеспечивающий степень эффективности очистки газа от пыли не менее ( = 0.87

Циклоны предназначены для сухой очистки газов от пыли со средним размером частиц 10…20 мкм. Все практические задачи по очистке газов от пыли с успехом решаются циклонами НИИОГАЗа: цилиндрическим серии ЦН и коническим серии СК. Избыточное давление газов, поступающих в циклон, не должно превышать 2500 Па. Температура газов во избежание конденсации паров жидкости выбирается на 30…500С выше температуры точки росы, а по условиям прочности конструкции – не выше 4000С. Производительность циклона зависит от его диаметра, увеличиваясь с ростом последнего. Цилиндрические циклоны серии ЦН предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем. Их рекомендуется использовать для предварительной очистки газов при начальной запыленности до 400 г/м3 и устанавливать перед фильтрами и электрофильтрами.

Конические циклоны серии СК, предназначенные для очистки газов от сажи, обладают повышенной эффективностью по сравнению с циклонами типа ЦН за счет большего гидравлического сопротивления. Входная концентрация сажи не должна превышать 50 г/м3.

Исходные данные: количество очищаемого газа - Q = 1.4 м3/с; плотность газа при рабочих условиях - ( = 0,89 кг/м3; вязкость газа - ( = 22,2(10-6 Н(с/м2; плотность частиц пыли - (П = 1750 кг/м3; плотность пыли – dП = 25 мкм; дисперсность пыли - lg(п = 0,6; входная концентрация пыли – Свх = 80 г/м3.

Расчет: Задаёмся типом циклона и определяем оптимальную скорость газа (опт, в сечении циклона диаметром Д:
Выберем циклон ЦН-15, оптимальная скорость газа, в котором
(опт = 3,5 м/с.
Определяем диаметр циклона, м

Ближайшим стандартным сечением является сечение в 700 мм.

По выбранному диаметру находим действительную скорость газа в циклоне, м/с

м/с, где n – число циклонов.

Вычисляем коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона:

где К1 – поправочный коэффициент на диаметр циклона;

К2 - поправочный коэффициент на запыленность газа;

500 – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм.

Определяем гидравлическое сопротивление циклона:

Па

По таблице 2.4 определяем значение параметров пыли и lg((:
Для выбранного типа циклона - =4.5 мкм lg((=0.352

Ввиду того, что значения , приведенные в таблице 2.4, определены по условиям работы типового циклона (Дт = 0,6 м; (пт = 1930 кг/м3; (т =
22,2(10-6; (т = 3,5 м/с), необходимо учесть влияние отклонений условий работы от типовых на величину d50:

мкм

Рассчитываем параметр x:

по табл. 2.5 находим значение параметра Ф(x):
Ф(x)=0.8413

Определяем степень эффективности очистки газа в циклоне:

Расчетное значение ( = 0,92 больше необходимого условия (
= 0,87, таким образом циклон выбран верно.

Рис. 4.1 Цилиндрический циклон

1 – корпус

2 – входная труба

3 – патрубок

4 – буннер

2. Рассчитать эффективность применения скруббера Вентури для очистки от пыли производственных выбросов.

Скрубберы Вентури нашли наибольшее применение среди аппаратов мокрой очистки газов с осаждением частиц пыли на поверхности капель жидкости. Они обеспечивают эффективность очистки 0.96…0.98 на пылях со средним размером частиц 1…2 мкм при начальной концентрации пыли до 100 г/м3 . Удельный расход воды на орошение при этом составляет 0.4…0.6 л/м3 .

Исходные данные:

Загрязнитель – конвекторная пыль В = 9,88 ( 10-2; n = 0,4663

Плотность газа в горловине (г = 0,9 кг/м3

Скорость газа в горловине Wг = 135 м/с
Массовый расход газа Мг = 0,9 кг/с
Массовый расход орошающей жидкости Мж = 0,865 кг/с
Удельный расход жидкости m = 1,5 л/м3
Давление жидкости (ж = 300 кПа
Плотность жидкости (ж = 1000 кг/м3
Коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы - =0.15
Требуемая эффективность очистки от пыли не менее 0.9

Расчет:

Определяем гидравлическое сопротивление сухой трубы Вентури,
Рассчитываем гидравлическое сопротивление, обусловленное введением орошающей жидкости,

Н/ м2 , где

ж – коэффициент гидравлического сопротивления трубы, обусловленный вводом жидкости

Находим гидравлическое сопротивление трубы Вентури, Н/ м2

Находим суммарную энергию сопротивления Кт, Па где Vж и Vг – объемные расходы жидкости и газа соответственно, м3/с
Vж = Мж/(ж = 0,865/1000 = 8,65 ( 10-4 м3/с
Vг = Мг/(г = 0,9/0,9 = 1 м3/с
Кт = 10662855 + 300(103(8,65(10-4/1) = 10663114 Па
Определяем эффективность скруббера Вентури

Эффективность скруббера Вентури, полученная в результате расчетов
(величина ), удовлетворяет заданному условию, т.е. обеспечивает очистку газов от пыли с эффективностью не менее 0.9.

Рис. 2.1 Скруббер Вентури

1 – форсунки

2 – сопло

3 – пылеуловитель

(1 = 28(;

(2 = 8(; l2 = 0.15 ( d2;

3. Определить размеры, энергозатраты и время защитного действия адсорбера для улавливания паров этилового спирта, удаляемых местным отсосом от установки обезжиривания при условии непрерывной работы в течение 8 часов.

Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой среды. При расчете определяют необходимое количество сорбента, продолжительность процесса поглощения, размеры адсорбционной аппаратуры и энергетические затраты.

Исходные данные:

Производительность местного отсоса - Lм=250 м3/ч
Начальная концентрация спирта - Со=11 г/м3
Температура в адсорбере - tр=20 оС
Давление в адсорбере - Р=9.8*104 Н/м2
Плотность паровоздушной смеси - (г=1.2 кг/м3
Вязкость паровоздушной смеси - (=0.15*10-4 м2/с
Диаметр гранул поглотителя (активированный уголь) - d=3 мм
Длина гранул - l=5мм
Насыпная плотность - (н=500 кг/м3
Кажущаяся плотность - (к=800 кг/м3
Эффективность процесса очистки ( = 0,99

По изотерме адсорбции (рис. 3.1) и заданной величине Со, г/м3, находим статическую емкость сорбента: (0=175 г/кг

Определяем весовое количество очищаемого газа:

кг/с

Переводим весовую статическую емкость сорбента (0, в объемную (0’:

кг/м3

Определяем массу сорбента:

, кг, где К=1.1…1.2 – коэф. запаса;

( - продолжительность процесса сорбции, с.

Выбираем скорость потока газа в адсорбере W, м/с. Обычно фиктивная скорость паровоздушной смеси или скорость, рассчитанная на полное сечение слоя, выбирается в пределах 0.1…0.25 м/с. Выберем W=0.2 м/с.
6. Определяем геометрические размеры адсорбера. Для цилиндрического аппарата:

- диаметр м

- длина (высота) слоя адсорбента

м
Находим пористость сорбента
Рассчитываем эквивалентный диаметр зерна сорбента:

м

9. Коэффициент трения находим в зависимости от характера движения при Re