Определение гидравлического сопротивления и размеров циклона

Гидравлическое сопротивление циклона Dр, (Па), можно определить по широко известной формуле механики газов:

, (4.7)

где x — коэффициент сопротивления циклона; w_ц — условная скорость газа, отнесенная к полному сечению циклона в плане, м/с; r_г — плотность газа при рабочих условиях, кг/м³.

Коэффициент сопротивления циклона x зависит от ряда факторов: диаметра циклона, концентрации пыли, компоновки циклонов в группе, организации выхода газа из выхлопной трубы и некоторых других и исчисляется по формуле

x = К₁К₂x₅₀₀ + К₃ , (4 8)

где x₅₀₀ - коэффициент сопротивления, циклона диаметром 500 мм. При включении циклона в сеть значение x₅₀₀ немного меньше по сравнению с выбросом газа непосредственно в атмосферу или в большой объем, так как в последнем случае теряется энергия выходящего газа. При наличии на выходе раскручивателя коэффициент сопротивления снижается на 20 - 25 %; К₁ — поправочный коэффициент на влияние диаметра циклона; К₂— поправочный коэффициент на влияние запыленности газа; К₃ — поправочный коэффициент на влияние групповой компоновки циклонов, равный 35 при двухрядной компоновке и 60 при круговой компоновке.

Численные значения коэффициентов x₅₀₀ (для циклона с выходом в сеть), x’₅₀₀ (для циклона с выходом в атмосферу), К_1, К₂ и расчетных параметров циклонов конструкции НИИОгаза приведены в табл. 4.1 и ниже (для циклонов всех типов w_ц = 3 м/с):

Поправочный коэффициент K₁ для циклонов с различным диаметром характеризуется следующими данными:

Таблица 4.1. Поправочный коэффициент К₂ для различных типов циклонов

Плотность газов при рабочих условиях, (кг/м³), находят по формуле

r_г = r₀273(р_бар±р_г)/(273 + Т_г) 101,3·10³, (4.9)

где r₀ — плотность газов при нормальных условиях (Т₀=0°С), р_о= 101,3·10³ Па); Т_г — температура газов на входе в циклон, °С; р_бар — барометрическое давление, Па; р_г — избыточное давление (разрежение) газа при входе в циклон, Па.

Если плотность сухих газов дана при нормальных условиях r_0с, то плотность влажных газов при тех же условиях равна

r₀ = (r_0с + х) 0,804/(0,804 + х), (4.10)

где х — влагосодержание газа, кг/м³.

Скорость газа в циклоне, (м/с), равна расходу газа при рабочих условиях V, отнесенному к полному поперечному сечению циклона в плане F_ц:

w_ц = V/F_ц =V₀(273 + T_г) 101,3·10³/F_ц273(р_бар±р_г). (4.11)

Опыт показывает, что скорость газа в циклоне имеет для каждого типа оптимальное значение w_опт, от которого она не должна отклоняться более чем на ± 15 %:

При скоростях w_ц, выходящих за указанные пределы в большую сторону, возрастает расход энергии, в меньшую сторону — снижается эффективность.