Расчет эффективности очистки центробежных циклонов

Для расчетов эффективности очистки запыленных газов в центробежных циклонах необходимы следующие исходные данные:

1. Количество очищаемого газа при рабочих условиях Q, м³ /с;

2. Плотность газа при рабочих условиях ρ, кг/м³;

3. Динамическая вязкость газа при заданной рабочей температуре μ, Па·с;

4. Дисперсный состав пыли, задаваемый двумя параметрами d₅₀ (мкм) и параметр среднеквадратичного отклонения σ;

5. Плотность частиц ρ_ч, кг/м³;

6. Требуемая эффективность очистки газа η.

Расчеты могут показать, что при заданных условиях невозможно обеспечить требуемое значение коэффициента очистки газов или для этого необходимы чрезмерные потери давления. В последнем случае только экономический расчет различных схем пылеулавливания может определить оптимальные аппараты.

Расчет циклонов проводится методом последовательных приближений в следующем порядке.

1. Задавшись типом циклона, по таблицам 4.3 или 4.4 определяют оптимальную скорость газа в циклоне v_опт.

Таблица 4.3

Параметры, определяющие эффективность циклонов НИИОГАЗ

со степенью очистки η = 50% для тарировочной пыли

Параметры	ЦН-24	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34М
, мкм	8,50	6,00	4,50	3,65	2,31	1,95	1,13
lg σт	0,308	0,283	0,352	0,352	0,364	0,308	0,340
vопт, м/с	4,5	3,5	3,5	3,5	2,0	1,7	2,0
Примечание: 1. Значения медианного размера частиц тарировочной пыли , приведенные в таблице, соответствуют следующим условиям работы циклонов: средняя скорость газа в циклоне = 3,5 м/с; диаметр циклона Dт = 0,6 м; плотность частиц тарировочной пыли ρт = 1930 кг/м3; динамическая вязкость газа μт = 22,2·10-6 Па·с.

Таблица 4.4

Параметры, определяющие эффективность циклона со степенью очистки

η = 50% для тарировочной пыли конструкции ВЦНИИОТ и Гипродревпром

Параметр	Марка циклона
СИОТ	ВЦНИИОТ	Ц	«Клайпеда»
, мкм	2,6	8,6	4,12	3,1
lg σт	0,28	0,32	0,34	0,25
vопт, м/с	1,00	4,00	3,3	1,1
ξ
Примечание: 1. Значения медианного размера частиц тарировочной пыли , приведенные в таблице, соответствуют следующим условиям работы циклонов: средняя скорость газа в циклоне = 3,5 м/с; диаметр циклона Dт = 0,6 м; плотность частиц тарировочной пыли ρт = 1930 кг/м3; динамическая вязкость газа μт = 22,2·10-6 Па·с.

2. Определяют необходимую площадь сечения циклонов, м²:

F = Q / v_{опт .}

3. Определяют диаметр циклона, задаваяськоличеством циклонов N:

Диаметр циклона округляют до величин, указанных в таблице 4.2.

4. Вычисляют действительную скорость газа v в циклоне, м/с:

Скорость газа v в циклоне не должна отклоняться от оптимальной v_опт не более чем на 15%. Если разница более 15%, выбирают циклон другого диаметра из таблицы 4.2.

5. По таблице 4.5, определяют коэффициент гидравлического сопротивления аппарата, соответствующий заданному типу циклона. Для циклонов НИИОГаз (одиночных или групп) вводят уточняющие поправки по формуле:

где – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм, принимаемый по таблице 4.5. Индекс «с» означает, что циклон работает в гидравлической сети, а «п» – без сети, т. е. прямо на выхлоп в атмосферу; К₁— поправочный коэффициент на диаметр циклона, определяемый по таблице 4.6, К₂ — поправочный коэффициент на запыленность газа, определяемый по таблице 4.7, К₃ — коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу, определяемый по таблице 4.8. Для одиночных циклонов К₃ =0.

Для одиночных циклонов других конструкций, кроме циклонов НИИОГАЗ, поправки не разработаны.

Таблица 4.5

Значения коэффициентов сопротивления циклонов (D = 500 мм, v_т = 3 м/с)

Марка циклона	d / D	Без дополнительных устройств	С выходной улиткой	С отводом 90° R / d = 1.5
		l/d = = 0…12,	l/d >12,
ЦН-11	0,59
ЦН-15	-
ЦН-15У	-
ЦН-24	-
СДК-ЦН-33	0,33				-
СК-ЦН-34	0,34			-	-	-
СК-ЦН-34М	0,22	-		-	-	-

Таблица 4.6

Значения поправочного коэффициента К₁

Таблица 4.7

Значения поправочного коэффициента К₂ на запыленность газов (D = 500 мм)

Таблица 4.8

Значения поправочного коэффициента К₄ для групп циклонов ЦН

6. Определяют потери давления, или гидравлическое сопротивления в циклоне: , Па

Если потери давления Δр оказались приемлемыми, переходят к расчету полного коэффициента очистки газа в циклоне. При этом принимается, что коэффициент очистки газов в одиночном циклоне и в группе циклонов одинаков. В действительности, коэффициент очистки газов в группе циклонов может оказаться несколько ниже, чем в одиночном циклоне. Это объясняется возможностью возникновения перетоков газа через общий бункер, снижающих коэффициент очистки газов в группе циклопов.

7. Принимая из таблиц 4.3 или 4.4: параметры тарировочной пыли – , lg σ^т и ρ^т; параметр очищаемого газа – μ_т; параметры «тарировочного циклона» – D_т, , которые определяют эффективность выбранного типа циклона со степенью очистки η = 50%, найдем значение параметра d_m, характеризующий параметры дисперсного состава заданной очищаемой пыли для рабочих условий выбранного циклона: ,

где D – диаметр выбранного циклона, v – рассчитанная скорость запыленного потока, d₅₀ и σ – параметры дисперсного состава заданной пыли; ρ – заданная плотность пыли, μ – динамическая вязкость очищаемого газа в заданных рабочих условиях.

8. Определяют параметр х по формуле:

9. Определяем по таблице Приложения значение функции нормального распределения F₀ (х), представляющее собой полный коэффициент очистки газа η в центробежном циклоне, выраженные в долях от единицы: η= F₀ (х).