Расчет циклона

Рассчитать и подобрать типовой циклон ЦН-15. Проработать возможность использования батарейного циклона. Очищаемый газ – воздух.
Расход очищаемого аэрозоля 2,2 нм3/с. Температура 80°С. Давление 1,05 атм. Концентрация пыли на входе в циклон 25 г./м3. Дисперсный состав пыли: dm = 40 мкм, lgσЧ = 0,65. Плотность частиц 1200 кг/м3. Концентрация аэрозоля на выходе из аппарата 0,5 г/м3.
Таблица 2.6. Параметры, определяющие эффективность циклонов
Параметры Тип циклона
ЦН-24 ЦН-15У ЦН-15 ЦН-11 СДК ЦН-33 СКЦН-34 СК ЦН 34М
ωоп, м/с 4,5 3,5 3,5 3,5 2,0 1,7 2,0
dтоп, мкм 8,50 6,00 4,50 3,65 2,31 1,95 1,13
0,308 0,283 0,352 0,352 0,364 0,308 0,340
Определяем необходимую площадь сечения циклона, м2:
(6)
Определяем диаметр циклона, задаваясь количеством циклонов N=1, м:
(7)
Диаметр циклона округляем до значения стандартного значения согласно таблице 2.7
Таблица 2.7. Типовые значения внутреннего диаметра циклонов
Dц, м 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0
Принимаем D = 0,8 м.
Вычисляем действительную скорость газа в циклоне, м/с:
(8)
Скорость газа в циклоне не должна отклоняться от оп оптимальной более чем на 15%, то есть находится в пределах 85–115% оп.
(9)
Отклонение скорости находится в допустимых пределах 85%≤92,85%≤115%
Рассчитываем коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона: ζ = К1×К2×ζ500,
К1 – поправочный коэффициент на диаметр циклона, определяемый по таблице 2.8
Таблица 2.8 Поправочный коэффициент K1
Dц, м ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24 СДК ЦН-3, СДК ЦН-34, СДК ЦН-34М
0,2 0,90 1,00
0,3 0,93 1,00
0,4 1,00 1,00
≥0,5 1:00 1,00
Принимаем К1 = 1;
К2 - поправочный коэффициент на запыленность газа, определяемый по таблице 2.9
Таблица 2.9 Поправочный коэффициент K2
Тип циклона Запыленность на входе, г/м3 (Свх)
0 10 20 40 80 120 150
ЦН-15 1,00 0,93 0,92 0,91 0,90 0,87 0,86
Принимаем К2 = 0,92;
ζ500 - поправочный коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона определяемы по таблице 2.10
Таблица 2.10 Коэффициент гидравлического сопротивления
Тип циклона ЦН-15, ЦН-15У ЦН-11 СДК ЦН-33 СК ЦН-34
СК ЦН-34М
155 245 520 1050
Принимаем ζ500=155
(10)
Определяем потери давления в циклоне, Па:
(11)
Определяем значение параметра d50 при рабочих условиях для циклона ЦН-15 4,5, (диаметр циклона, скорость потока, плотность пыли, динамическая вязкость газа) по уравнению:
Значение dт50 соответствует следующим параметрам работы циклона:
(12)
Определяем параметр (Х) по формуле:
(13)
Принимаем X=1,8
Определяем значение Ф(Х) по таблице 2.11, представляющее собой полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях:
Таблица 2.11 Значения Ф(Х)
X -2,70 -2,0 -1,8 -1,6 -1,4 -1,2
Ф(х) -0,0035 0,0228 0,0359 0,0548 0,0808 0,1151
X -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 -
Ф(х) 0,1587 0,2119 0,2743 0,3446 0,4207 -
X 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Ф(х) 0,5000 0,5793 0,6554 0,7257 0,7881 0,8413
X 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,7
Ф(Х) 0,8849 0,9192 0,9452 0,9641 0,9772 0,9965
Ф (1,8) = 0,9641
Фактическая степень очистки:
= 0,982 (14)
Принимаем =0,98
Рассчитываем степень очистки
(15)
где:
Свых – концентрация аэрозоля на выходе из аппарата г/м3
C вход – концентрация аэрозоля на выходе из аппарата г/м3
Требуемая степень очистки согласно установленному техзаданию составляет =0,98