Приложение 2 Основные физические свойства газов
Газ | Плотность при 0 °С и давлении 0,101 МПа | Относительная молекулярная масса | Газовая постоянная, Дж/(кг·К) | Удельная теплоемкость при 20° С и давлении 0,101 МПа, кДжДкг-К) | Вязкость при 0 °С и давлении 0,101 МПа | ||
ср | сv | m·10-6, Па·с | С * | ||||
Азот N2 | 1,2507 | 28,02 | 1,04 | 0,745 | |||
Аммиак NH3 | 1,771 | 17,03 | 2,24 | 1,67 | 9,18 | ||
Воздух | 1,293 | (28,95) | 1,01 | 0,72 | 17,5 | ||
Водород Н2 | 0,08985 | 2,016 | 1,42 | 1,01 | 8,42 | ||
Водяной пар Н2О | 0,804 | 18,02 | 2,01 | — | 10,0 | ||
Диоксид азота NO2 | 46,01 | 18,40 | 0,802 | 0,614 | — | — | |
Диоксид серы SO2 | 2,927 | 64,07 | 0,631 | 0,501 | 11,7 | ||
Диоксид углерода СО2 | 1,976 | 44,01 | 0,836 | 0,651 | 13,7 | ||
Кислород О2 | 1,42895 | 0,911 | 0,651 | 20,3 | |||
Метан СН4 | 0,717 | 16,04 | 2,22 | 1,67 | 10,3 | ||
Оксид углерода СО | 1,250 | 28,01 | 1,05 | 0,753 | 16,6 | ||
Сероводород H2S | 1,539 | 34,08 | 1,06 | 0,801 | 11,6 | — | |
Хлор С12 | 3,217 | 70,91 | 0,482 | 0,36 | 12,9 (16 оС) | ||
* С — константа, входящая в уравнение для определения вязкости газов при рабочей температуре. |
Приложение 3. Формулы для пересчета основных характеристик газов применительно к различным условиям
Плотность газов. Плотность сухих газов, состоящих из нескольких компонентов, при нормальных условиях (Тат =273 К, р= 101,3кПа) равна, кг/м3: ρос = М/22,4;
М = 0,01(а1М1 + а2М2 + … + апМп),
где М, М1, M2, ..., Мп — молекулярные массы смеси газов и отдельных компонентов, кг/кмоль; а1, а2, ..., ап — содержание компонентов в смеси, % (объемн.).
Плотность сухих газов при рабочих условиях (температуре Тг, °С, барометрическом давлении рбар, кПа, и избыточном давлении ±рг, кПа) определяют из выражения, кг/м3: ρс = ρос273 (p6sp ± рг)/101,3·(273 + Тг).
Плотность влажных газов при содержании в них водяных паров х, кг/м3, при нормальных условиях равна, кг/м3: ρо = (ρос + х) 0,804/(0,804 + х),
где ρoH2О = МH2О/22,4= 18/22,4 = 0,804 — плотность водяных паров при нормальных условиях, кг/м3.
Плотность влажных газов при рабочих условиях находят из выражения кг/м3:
.
Вязкость газов. Динамический коэффициент вязкости смеси газов, состоящей из нескольких компонентов, при нормальных условиях (То = 273 К, ро = 101,3 кПа) приближенно определяют из выражения, Па·с:
Мсм/mсм = 0,01 (a1M1/m1 + a2M2/m2 +.. + anMn/mn), где Mсм, M1, M2, ..., Мп — молекулярные массы смеси газов и отдельных компонентов, кг/моль; а1 а2, ..., ап — содержание компонентов в смеси, % (объемн.); /mсм, m1, m2, ..., mn — динамические коэффициенты вязкости смеси газов и отдельных компонентов, Па·с.
При рабочей температуре Тг, °С, динамический коэффициент вязкости находят из выражения, Па·с:
m
Значения mо (при 0 °С) и констант С для различных газов приведены в Приложении 2.
Кинематический коэффициент вязкости газов равен, м2/с: v = m/ρг, где ρг —плотность газа.
Влажность газов. В газоочистной технике влажность газов чаще всего характеризуют величиной относительной влажности φ=рН2О/рнасили влагосодержанием, выражаемым в граммах влаги на 1 м3 сухого воздуха (х) при нормальных условиях (То=273 К, ро== 101,3 кПа). Связь между этими величинами выражается следующими формулами:
х = 0 622 φ рнас/( рбар - φ рнас),.
где рбар — общее (барометрическое) давление смеси; рнас — парциальное давление водяных паров при насыщении для данной температуры.
Объем влажного газа, получаемого из 1 м3 сухого газа при нормальных условиях после частичного или полного насыщения его водяными парами, равен, м3:
где Тг — температура газа при рабочих условиях, °С.
Теплоемкость и энтальпия газов. Теплоемкость смеси газов, состоящей из нескольких компонентов, определяют из выражения
ссм= 0,01(а1с1 + а2с2 + … + апсп)
где ссм, с1, с2,…, сп – удельные объемные теплоемкости смеси газов и отдельных компонентов; а1, а2, ..., ап — содержание компонентов в смеси, % (объемн.)
Энтальпию влажных газов iв.г определяют как сумму энтальпий сухих газов и водяных паров, отнесенных к 1 кг сухих газов:
iв.г =iс.г + хiп = сгТг + хiп,
где iс.г – энтальпия сухих газов, кДж/кг; iп – энтальпия водяных паров при расчетной температуре, кДж/кг; сг – теплоемкость сухих газов, кДж/(кг·оС); х – влагосодержание газов, кг/кг.
Энтальпию водяных паров с достаточной для практики точностью можно определять из выражения
iп = 2480 + 1,96Тг.
Объем газов. Объем влажных газов при рабочих условиях находят из выражения
,
где Vо – объем влажных газов при нормальных условиях, м3. Если известны объем сухих газов Vос, м3, при нормальных условиях и содержание в них водяных паров хвл, кг/м3, то объем влажных газов равен, м3:
Vо = Vос (1 + х/0,804).
Если влагосодержание х' дано в кг/кг, то объем влажных газов определяют из выражения, м3:
Vо = Vос (1 + ρох'/0,804).
Приложение 4. Технические характеристики вентиляторов и дымососов
Таблица 4.1. Технические характеристики вентиляторов серии ВЦ
Характеристика | 1ВЦ | ВЦ-8М | ВЦ-10М | ВЦ-12М |
Производительность, тыс. м3/ч | 40-43 | 5,8-12,5 | 9-18 | 9-29 |
Полное давление, Па | 2700-2300 | 4800-4300 | 6600-5200 | |
Максимальный к. п. д. | 0,66 | 0,8 | 0,7 | 0,72 |
Установленная мощность электродвигателя, кВт | ||||
Диаметр рабочего колеса, мм | ||||
Габаритные размеры, включая электродвигатель, мм: длина | 1520±30 | 1660±30 | 1993±30 | |
ширина | 1436±15 | 1680±15 | 1930±15 | |
высота | 1365±25 | 1575±25 | 1825±25 | |
Масса (без электродвигателя), кг |
Таблица 4.2. Техническая характеристика вентиляторов серии ВДН
Характеристика | ВДН-15 | ВДН-17 | ВДН-18 | ВДН-20 | ВДН-22-11у | ВДН-24-11у | ВДН-26-11у |
Частота вращения, об/мин | |||||||
Производительность, тыс. м3/ч | |||||||
Полное давление, Па | |||||||
Потребляемая мощность, кВт | |||||||
Масса (без электродвигателя), кг |
Продолжение табл. 4.2
Характеристика | ВДН-28-11у | ВДН-32-Б | ВДН-31,5 | ВДН-25×2 | ВДН-25×2-1 | ВДН-36×2 |
Частота вращения, об/мин | ||||||
Производительность, тыс. м3/ч | ||||||
Полное давление, Па | ||||||
Потребляемая мощность, кВт | ||||||
Масса (без электродвигателя), кг | ||||||
Примечание. Производительность и полное давление показаны при расчетной температуре 30 °С. |
Таблица 4.3. Техническая характеристика дымососов серии ДН, ДРЦ и ДЦ
Характеристика | ДН-15 | ДН-15НЖ | ДН-17 | ДН-17НЖ | ДН-19 | ДН-19НЖ | ДН-21 | ДН-22 |
Частота вращения, об/мин | ||||||||
Производительность, тыс. м3/ч | ||||||||
Полное давление, Па | ||||||||
Потребляемая мощность, кВт | ||||||||
Расчётная температура, °С | ||||||||
Масса (без электродвигателя, кг |
Продолжение табл. 4.3
Характеристика | ДН-24 | ДН-26 | ДН-22×2-0,62 | ДН-24×2-0,62 | ДН-26×2-0,62 | ДН-21×2 | ДН-25×2 |
Частота вращения, об/мин | |||||||
Производительность, тыс. м3/ч | |||||||
Полное давление, Па | |||||||
Потребляемая мощность, кВт | |||||||
Расчётная температура, °С | |||||||
Масса (без электродвигателя, кг |
Таблица 4.4. Техническая характеристика вентиляторов серии ВМ
Характеристика | ВМ-15 | ВМ-17 | ВМ-I8A | ВМ-20А | ВМ-160/850у | ВМ-180/1100 | ВВСМ-1у | ВВСМ-2у | ВВСМ-Зу |
Диаметр рабоче-его колеса, мм . . | |||||||||
Производитель-ность, тыс. м3/ч | |||||||||
Полное давление, Па | |||||||||
Температура, °С | |||||||||
Частота вращения, об/мин | |||||||||
Мощность на валу, кВт | 33,5 | ||||||||
Максимальный к. п. д., % | |||||||||
Габаритные раз- меры , мм: | |||||||||
длина | |||||||||
ширина | |||||||||
высота | |||||||||
Масса (без элек-тродвигателя), кг | |||||||||
Примечание. Номинальные параметры приведены при максимальном к. п. д. |
Приложение 5. Примеры расчета циклона и рукавного фильтра
Пример 1. Выбрать циклон типа ЦН-15, определить его гидравлическое сопротивление и эффективность при следующих исходных данных: расход газа при нормальных условиях Vo = 4100 м3/ч; плотность газа ρо = 1,29 кг/м3; температура газа T = 110 °С; вязкость газа m = 24,8·10-6 Па·с; барометрическое давление pбар = 101,3 кПа; разрежение в циклоне pг = 30 Па; начальная концентрация пыли в газе z1 = 50 г/м3; характеристика дисперсного состава пыли: dm = 10 мкм; lgσч = 0,7; плотность частиц пыли ρч = 3000 кг/м3. Циклон должен работать в сети без раскручивателя.
Решение.
1. Плотность газа при рабочих условиях:
кг/м3.
2. Расход газа при рабочих условиях:
м3/с.
3. Диаметр циклона при оптимальной скорости
м.
Примем ближайший стандартный диаметр 800 мм и найдем действительную скорость газа в циклоне:
м/с
Ввиду того что действительная скорость отличается от оптимальной менее чем на 15 %, остановимся на выбранном диаметре циклона и найдем его остальные размеры в соответствии с нормалью (см. рис. 4.2).
4. Вычислим коэффициент сопротивления циклона:
ζ = К1К2ζ500 = 1·0,91·155= 141.
Величины К1, К2 и ζ500 берем из данных на сс. 31-32.
5. Найдем гидравлическое сопротивление циклона:
Па.
6. Определим размер частиц d50, улавливаемых выбранным циклоном при рабочих условиях с эффективностью 50 %:•
мкм,
где DT, ρч.т, mT, wT — величины, соответствующие условиям, при которых получена величина = 4,5 мкм; D, ρч, m, wг— величины, соответствующие действительным условиям работы циклона.
7. Величина х равна:
.
8. Степень очистки газа в циклоне по табл. 4.2 будет равна: h = Ф(х)= 0,665.
Пример 2. Рассчитать рукавный фильтр из ткани лавсан, предназначенный для очистки газов электросталеплавильной печи, приняв следующие исходные данные: расход газа при нормальных условиях Vог= 125000 м3/ч, температура газа перед фильтром Тг = 145 °С, барометрическое давление рбар == 101,3 кПа, разрежение перед фильтром рг = 300 Па, динамический коэффициент вязкости mо = 17,9 Па·с (С=124), плотность газа ρг == 1,3 кг/м3. Концентрация пыли в газе перед фильтром zo = 13,3 г/м3; средний размер частиц dm = 3 мкм, плотность частиц пыли ρч = 5500 кг/м3. Гидравлическое сопротивление фильтра Δр = 1,4 кПа.
Решение
1. Примем допустимую температуру газа для ткани лавсан 130 °С. Определяем подсос воздуха с температурой 30 °С перед фильтром, необходимый для охлаждения газа с Т1 = 140 °С до Тг = 130 °С.
.
2. Полный расход газа, идущего на фильтрование, при нормальных условиях:
м3/ч.
3. Расход газа, идущего на фильтрование, при рабочих условиях:
м3/ч
4. Запыленность газа перед фильтром при рабочих условиях:
г/м3.
5. Допустимая газовая нагрузка на фильтр (скорость фильтрации) в данных условиях:
qф= qнС1С2С3С4С5 = 1,2·0,7·1,04·0,9·0,725·1 = 0,57 м3/(м2·мин) (wф= 0,0095 м/с).
6. Полное гидравлическое сопротивление фильтра Δр складывается из сопротивления корпуса Δрк и сопротивления фильтровальной перегородки
Δр = Δрк + Δрф.
7. Плотность газа при рабочих условиях:
кг/м3
8. Гидравлическое сопротивление корпуса фильтра:
Па,
где wвх = 8 м/с — принимаемая скорость газа при входе в фильтр; ζ = 2 — задаваемый коэффициент сопротивления.
9. Сопротивление фильтровальной перегородки складывается из сопротивления запыленной ткани Δp1 и сопротивления накапливающегося слоя пыли Δр2. Постоянные фильтрования принимаем по данным табл. 6.2:
А = 2300·106 м-1; В = 80·109 м/кг.
10. Динамический коэффициент вязкости газа при рабочих условиях:
Па·с.
11. Гидравлическое сопротивление собственно фильтровальной перегородки при Δр = 1,4 кПа может быть равно:
Δр ф = Δр — Δрк = 1400 - 56 = 1344 Па.
12. Продолжительность периода фильтрования между двумя регенерациями по формуле (6.10) равна:
с.
13. Количество регенераций в течение 1 ч:
nр = 3600/(tф + tр) = 3600/(560 + 40) = 6,
где tр = 40 с - задаваемая продолжительность процесса регенерации.
14. Расход воздуха на регенерацию, принимая, что скорость обратной продувки равна скорости фильтрования:
м3/ч.
15. Предварительно определяем необходимую фильтровальную площадь:
16. Выбираем для установки фильтр марки ФРО-7000 с поверхностью фильтрования Fф = 7182 м2, состоящий из Nc = 14секций с поверхностью фильтрования по Fc = 513 м2.
17/ Площадь фильтрования Fp отключаемая на регенерацию в течение 1 ч:
Fp= NcFcnptp/3600 = 14·513·6·40/3600 = 479 м2.
18. Уточненное количество воздуха, расходуемое на обратную продувку в течение 1 ч:
Vp = wфnptpNcFc = 9,5·10-3·6·40·14·513 = 16375 м3.
19. Окончательная площадь фильтрования:
ма,
что близко к площади фильтрования для выбранной марки фильтра.
20. Продолжительность периода фильтрования должна быть выше суммарного времени регенерации остальных секций:
tф > (Nс — 1) tp; 560 > (14 — 1)·40 = 520 с.
21. Фактическая удельная газовая нагрузка:
м3/(м2·мин),
т. е. очень близка к расчетной.
Дата добавления: 2021-07-22; просмотров: 516;