Расчет циклонов

 

В технике пылеулавливания применяют большое число аппаратов, отличающихся друг от друга по конструкции и принципам осаждения взвешенных частиц. Наиболее распространенным типом механического пылеуловителя в цехах цветной металлургии являются циклоны.

Принцип работы циклонов основан на использовании центробежных сил, возникающих при вращении пылегазового потока внутри корпуса циклона. Поток вводится
в циклон тангенциально, из-за чего на частицы пыли действуют центробежные силы, отбрасывая их на внутренние стенки циклона. Газ, продолжая вращаться, в нижней части циклона совершает поворот на 180° и выходит из циклона.

Преимущества циклонов перед другими аппаратами следующее:

- отсутствие движущихся частей;

- возможность работы при температуре до 500 °С;

- улавливание сухой пыли;

- возможность работы при высоких давлениях;

- простота в изготовлении и ремонте.

Произвести расчет гидроциклона, если дисперсный состав пыли: Lg σ_м = 0,4;
d_м = 8 мкм; количество очищаемого газа: Q = l,3 м²/с; плотность частиц: р = 1910 кг/м³; вязкость газа: µ = 22,1·10⁶ пуаз.

Исходя из данных дисперсного состава пыли выбираем тип циклона СДК-ЦН-33 со следующими параметрами: оптимальная скорость W_опт = 2 м/с; дисперсный состав пыли
σ = 0,364; d₅₀ = 2,31 мкм.

Диаметр гидроциклона определяется по формуле 5.1.

 

где D - диаметр циклона, м;

Q - производительность циклона, м³/с;

W_опт - оптимальная скорость, м/с.

 

Итак, диаметр гидроциклона находим по формуле 5.1.

Полученное значение диаметра округляется до ближайшего типового значения
900 мкм. Действительная скорость газа в циклоне определяется по формуле 5.2.

 

где W - действительная скорость газа, м/с;

n - количество циклонов, шт.

 

Итак, действительная скорость газа в циклоне по формуле 5.2:

Для проведения оценки эффективности очистки газов в циклоне сначала необходимо рассчитать диаметр частиц по формуле 5.3.

 

где d₅₀ - диаметр частиц, улавливаемых с эффективностью 50 %, мкм;

d^T₅₀ - диаметр частиц, улавливаемых с эффективностью 50 %, мкм;

D - диаметр циклона, м;

D^T - диаметр типового циклона, м;

р - плотность частиц, кг/м³;

р^т - плотность частиц для типового циклона, кг/м³;

µ - вязкость газа, Н·с/м²;

µ^т - вязкость газа для типового циклона, Н·с/м²;

W - действительная скорость газа, м/с;

W^T - действительная скорость газа для типового циклона, м/с.

 

Итак, диаметр частиц по формуле 5.3:

Далее определяется параметр X по формуле 5.4.

 

где d_м - диаметр частиц пыли;

Lg σ_м - дисперсный состав пыли;

Lg σ - дисперсный состав пыли для данного типа циклона.

 

Итак, параметр X по формуле 5.4:

По значению параметра X определяем значения нормальной функции распределения Ф(Х) ≈ 0,89. Эффективность очистки газов в циклоне определяется по формуле 5.5.

 

(5.5)

где ή - эффективность очистки;

Ф(Х) - значение нормальной функции распределения параметра.

Итак, по формуле 5.5: ή = 0,5·(1+0,89) = 0,945.

Схема конического циклона представлена на рисунке 5.1.

 

D – Н - высота циклона; hx - высота выхлопной трубы; Нц - высота цилиндрической части; Нк - высота конуса цилиндра; d - внутренний диаметр выхлопной трубы; dl - внутренний диаметр выпускного отверстия; а - высота входного патрубка; h_В - высота внешней части выхлопной трубы.

Рисунок 5.1 - Схема конического циклона