Конструктивный расчёт фильтра пористого

 

Произведем расчёт фильтра пористого, осуществляющего очистку воздуха от пыли глинозёма при нормальном атмосферном давлении (100 кПа) и температуры воздуха 20 градусов Цельсия [4]. Начальное сопротивление фильтра 10 кПа. Плотность частиц загрязнителя 3,9∙10³ кг/м³. Пористость осадка 0,5. Вязкость воздуха при рабочей температуре 18∙10^-6 Па с. Расход воздуха 180 м³/ч; концентрация пыли в воздухе 8 мг/м³; требуемая тонкость очистки 6 мкм; наибольшее допустимое конечное сопротивление фильтра 20 кПа; время непрерывной работы фильтра 40 часов; пористый материал-бронза; форма частиц - сфера; пористость 0,33; толщина фильтрующего слоя 1,2 мм.

Максимальный диаметр пор определяется по формуле 26:

 

(26)

где  - максимальный диаметр пор, мкм;

 - требуемая тонкость очистки, мкм.

 

Определим максимальный диаметр пор с учётом исходных данных.

 

 

Средний размер пор определяется по формуле 27:

 

(27)

где  – средний размер пор, мкм;

П – пористость.

 

 

Произведём расчёт среднего диаметра пор.

 

 

Размер частиц порошка для изготовления фильтрующего элемента определяется по формуле 28:

 

(28)

 

Произведём соответствующий расчёт.

 

 

Скорость потока в порах определим по формуле 29:

 

(29)

где  – скорость потока в порах, м/с;

   – начальное сопротивление фильтра, Па;

   - толщина фильтрующего слоя, м.

 

Определим скорость потока в порах с учётом исходных данных.

 

 м/с

 

Площадь фильтрования определяется по формуле 30:

 

(30)

Рассчитаем площадь фильтрования.

 

 м²

 

Определим скорость фильтрования по формуле 31:

 

(31)

 

м/с

 

Рассчитаем коэффициент B по формуле 32:

 

B=

(32)

где П₀ – пористость осадка.

 

B=  с/м

 

Определим объёмную долю частиц пыли в воздухе по формуле 33:

 

(33)

где  – объёмная доля частиц пыли в воздухе;

 – входная концентрация частиц пыли, кг/м³;

- плотность частиц пыли, кг/м³.

 

Рассчитаем объёмную долю частиц.

 

 

 

Коэффициент Y определяется по формуле 34:

 

(34)

где А – опытный коэффициент, с^-1;

 

Коэффициент X определяется по формуле 35:

 

X=A·B·h

(35)

где h – толщина фильтрующего элемента, м.

 

Рассчитаем приведённые выше коэффициенты.

 

 

X = 5250·0,864·0,0012 = 5,443

 

Расчётное конечное сопротивление фильтра определяют по формуле 36:

 

]

(36)

где  – начальное сопротивление фильтра, Па.

 

] = 17123 Па

 

Ввиду того, что расчётное конечное сопротивление отличается от заданного расчётного сопротивления, рассчитываем максимальное допустимое время работы фильтра по формуле 37:

 

(37)

 212064 с

 

Рассчитаем коэффициент Z по формуле 38:

 

Z=A qвх τм

(38)

 

Z=5250 0,0000000021 212064 = 2,338

 

Объёмную долю частиц пыли на выходе из аппарата определяют по формуле 39:

 

(39)

 

 0,000000000036

 

Эффективность очистки определяют по формуле 40:

 

(40)

 

 = 98,3%

 

Основные параметры сведём в таблицу 4. Размеры стандартизированы.

 

Таблица 6 – Основные технологические и конструктивные параметры