Рассчитать рукавный фильтр из ткани лавсан, предназначенный для очистки газов электросталеплавильной печи при следующих исходных данных: расход газа при нормальных условиях V0г =168397 м3/ч; температура газа перед фильтром tг=165°С; барометрическое давление Рб=101,3 кПа; разрежение перед фильтром Рг=330 Па; динамический коэффициент вязкости μ0=17,9·10-6 Па·с; плотность газа ρ0г =1,243 кг/м3; концентрация пыли в газе перед фильтром Z0=10 г/м3; среднемедианный размер частиц пыли dm=2,614 мкм; плотность частиц пыли ρn=5256 кг/м3; гидравлическое сопротивление фильтра ΔР=1,4 кПа.
Регенерация осуществляется обратной продувкой со встряхиванием в течение τр=40 с.
Решение
Учитывая допустимую температуру газа для ткани лавсан, равную 130°С, определяем подсос воздуха с температурой 30°С, необходимый для охлаждения газа с заданной температурой до tг = 130°С. Используем балансовое уравнение:
СсмVог+Vовtсм=VогСгtг+VовСвtв
где tсм, tг, tв – температуры смеси, газа и воздуха, °С;
Vог , Vов – объемы газа и воздуха при нормальных условиях, м3/ч;
Cсм, Cг, Cв – теплоемкости смеси, газа и воздуха, Дж/(м3·К).Принимаем Cсм = Cг = Cв, тогда
Vов=Vогtсм-Vогtгtв-tсм=168397∙130-168397∙16530-130=58938,95 м3/ч
2. Расход газа, идущего на фильтрование, при нормальных условиях:
Vсм=Vог+Vов=168397+58938,95=227335,95 м3
при рабочих условиях
Vсм=Vосм273+tсм101,3273(101,3±Рг)=227335,95273+130101,3273(101,3-0,33)==336687,976 м3/ч
3. Запыленность газа перед фильтром в рабочих условиях:
Z1раб=Z1VогVсм=10168397336687,976=5 г/ м3
4. Допустимая удельная газовая нагрузка на фильтр:
qф=qн∙С1∙С2∙С3∙С4∙С5=1,2∙0,7∙1,05∙0,8∙0,725∙1=
=0,512 м3/(м2·мин)
где qн –удельная нагрузка, зависит от вида пыли, для пыли черных и цветных металлов qн = 1,2 м3/(м2·мин);
С1 – коэффициент, учитывающий способ регенерации фильтрующих элементов; для регенерации с обратной продувкой С1=0,7;
С2 – коэффициент, учитывающий начальную запыленность газов; при начальной рабочей запыленности Z1=5 г/м3 С2=1,05;
С3 – коэффициент, учитывающий дисперсный состав пыли; при dm=2,614мкм С3=0,8;
С4 – коэффициент, учитывающий влияние температуры газа; при tг=130°С С4=0,725;
С5– коэффициент, учитывающий концентрацию пыли в очищенном газе; при остаточной концентрации пыли более 30 мг/м3 С5=1.
Скорость фильтрации:
Wф=gф60=0,51260=0,0085 м/с
5
. Полное гидравлическое сопротивление фильтра ΔР, Па, складывается из сопротивления корпуса ΔРк и сопротивления фильтровальной перегородки ΔРф:
ΔР = ΔРк + ΔРф
Гидравлическое сопротивление корпуса фильтра:
∆Рк=ξρгWвх22=2∙0,8391022=83,9 Па
где Wвх – принимаемая скорость газа при входе в фильтр, м/с, равная 10;
ξ – задаваемый средний коэффициент сопротивления при Wвх=5-15 м/с, равный 2;
ρг – плотность газа при рабочих условиях:
ρг=ρ0г273(Рб±Рг)273+tг101,3=1,243273(101,3-0,33)273+130101,3=0,839 кг/м3
Гидравлическое сопротивление фильтровальной перегородки при заданном ΔР равно:
ΔРф = ΔР - ΔРк = 1400 – 83,9 = 1316,1 Па
6