ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Розрахунок параметрів димового газу



 

Щільність газу (за нормальних умов), що складається з декількох компонентів:

 

rгн = СN2 rN2О2 rО2+ ССО2 rСО2+ ССО rСО+ СSО2 rSО2,(7.3)

де СN2, CО2, ССО2, ССО, СSО2, – об'ємна концентрація в долях одиниці;

rN2, rО2, rСО2, rСО, rSО2, – щільність компонентів (за нормальних умов).

Підставивши числове значення у формулу (7.3), одержимо:

 

rгн=0,759·1,16+0,15·1,33+0,07·1,83+0,025·1,16+0,006·2,66=1,253 кг/м3

 

Щільність газів на вході в скрубер:

 

(7.4)

 

де Рб=105 Па – барометричний тиск;

tг1=300 °С– температура газу перед трубою Вентурі;

Рг1 – розрідження в газоході перед трубою Вентурі, Па, задається заздалегідь 104 Па, надалі уточнюється в процесі розрахунку.

Підставивши числове значення у формулу (7.4), одержимо:

 

 

Об'ємна витрата газу на вході в трубу Вентурі:

 

Qг1 = G/rг1 , (7.5)

де G=30 кг/с – масова витрата газу на вході в трубу Вентурі.

Підставивши числове значення у формулу (7.5), одержимо:

 

Qг1=30/5,89=5,09 м3

 

Подальший розрахунок ведемо на основі закону збереження енергії. При цьому втратами тепла в довкілля через стінки устаткування можна нехтувати:

 

q1 = q2 , (7.6)

де q1 – кількість тепла, що вноситься сухим газом і зрошуючою водою на вході в трубу Вентурі, кДж/с;

q2 – кількість тепла, що виноситься сухим газом, водою і водяними парами, що містяться в газі із скрубера Вентурі, кДж/с.

 

q1 = qсг1+qв1 (7.7)

Кількість тепла, що вноситься сухим газом в скрубер:

 

qсг1 = Срг Gг tr1, (7.8)

 

де Срг – теплоємність димового газу (близького по хімічному складу до повітря), кДж/кг·°С; Срг=1;

Gг=30 кг/с – масова витрата димового газу (сухого) на вході в систему очищення;

tr1=300 °С – температура газу на вході в трубу Вентурі.

Підставивши числове значення у формулу (7.8), одержимо:

 

qсг1=1·30·300=9000 кДж/с

 

Кількість тепла, що вноситься зрошуючою водою в скрубер:

 

qв1 = Cв Gв1 tв1, (7.9)

 

де Cвтеплоємність води, що подається на зрошування в трубу Вентурі; Св=4,19 кДж/кг·°С.

Gв1 – витрата води, що подається на зрошування в трубу Вентурі, кг/с. Приймаємо Gв1=Gг.

tв1=30 °С – температура зрошуючої води.

Підставивши числове значення у формулу (7.9), одержимо:

 

qв1=4,19·30·30=3771 кДж/с

 

Підставивши числове значення у формулу (7.7), одержимо:

 

q1=9000+3771=12771 кДж/с

 

Розрахунок ведеться методом послідовного наближення. Задаємо значення температури газу на виході із скрубера tг2=47 °С, вважаючи, що парогазожідкістна суміш на виході з труби Вентурі знаходиться в стані термодинамічної рівноваги. Передбачимо, що tв2=tг2=47°С.

Вологість газів (концентрація водяної пари, віднесена до одиниці маси сухого газу):

(7.10)

 

де Рпарц - парціальний тиск водяної пари залежно від температури; при температурі 47 °С Рпарц=10,8 кПа;

Р=101325 Па– атмосферний тиск газу.

Підставивши числове значення у формулу (7.10), одержимо:

 

Витрата водяної пари, що міститься в газі на виході із скрубера:

Gп = Gг d=30·0,076=2,28 кг/с (7.11)

Витрата води на виході із скрубера Вентурі визначається з рівняння матеріального балансу:

Gв2 = Gв1 - Gп=30-2,28=27,72 кг/с (7.12)

Визначаємо кількість тепла, що виноситься із скрубера сухим газом:

 

qсг2 = Cрг Gг tг2=1·30·47=1410 ж/с(7.13)

 

Кількість тепла, що виноситься із скрубера витікаючою водою:

qв2 = Cв Gв2 tв2=4,19·27,72·47=5459 кДж/с (7.14)

Кількість тепла, що виноситься із скрубера водяною парою, що міститься в газі:

 

qп2 = iп Gп , (7.15)

де iп – ентальпія водяної пари, що міститься в газі на виході із скрубера:

 

iп = 2501+1,93 tг2=2501+1,93·47=2592 кДж/кг (7.16)

 

Підставивши числове значення у формулу (7.15), одержимо:

 

qп2=2592·2,28=5909 кДж/с

 

Кількість тепла, що виноситься сухим газом, водою і водяними парами, що містяться в газі із скрубера Вентурі:

 

q2= qсг2+ qв2+ qп2=1410+5459+5909=12771 кДж/с (7.17)

 

Підставивши числове значення у формулу (7.6), одержимо:

 

12771 кДж/с = 12771 кДж/с

 

Умова виконується.

Фактична щільність вологого газу на виході із скрубера:

 

, (7.18)

 

де Рб – барометричний тьиск, Па;

Рг2 – надлишковий тиск (розрідження) в газоході на виході із скрубера, Па.

У нашому випадку значенням Рг2 із-за незначного аеродинамічного опору ділянки газоходу від скрубера до виходу з димаря можна нехтувати: Рг2=0.

Підставивши числове значення у формулу (7.18), одержимо:

 

 

Об'ємна витрата газу на виході із скрубера:

 

Qг2 = Gг(1+d)/rг2=30(1+0,076)/1,2=26,9 м3/с (7.19)

 

Розрахунок скрубера Вентурі

Необхідна міра очищення запиленого газу:

 

h = (Z1-Z2)/Z1, (7.20)

де Z1=5 г/м3 – запилена неочищеного газу;

Z2=0,1 г/м3– запилена очищеного газу (при н.у.).

Підставивши числове значення у формулу (7.20), одержимо:

 

h=(5,5-0,1)/5,5=0,98

 

Скористаємося енергетичним методом розрахунку пиловловлювачів. Залежність між мірою очищення газу і витратами енергії виражається формулою:

 

h = 1-ехр(-В·Кчc), (7.21)

де В, c - безрозмірні параметри;

Кч – сумарна енергія контакту фаз, Дж/м3.

Підбираємо параметри В і c для заданого виду пилу, що є функцією дисперсного складу, щільності, форми частки і інших властивостей пилу. Наближені значення: В=1,74·10-6 и c=1,594.

Сумарна енергія контакту, необхідна для досягнення заданої міри очищення газу визначається з рівняння η, і дорівнює:

 

(7.22)

 

У скрубері Вентурі сумарна енергія контакту витрачається на подолання гідравлічного опору апарату і розпилювання зрошуючої води:

 

Кч = DРскрв1 (Qв1/Qг1), (7.23)

де скргідравлічний опір скрубера, Па;

Qв1, Qг1 – об'ємні витрати води і газу на вході в скрубер, м3/с;

Рв1 – тиск рідини, що розпилюється, Па.

Рв1 = Рв - rв g H, (7.24)

де Н – висота розташування зрошуючої форсунки над рівнем землі. Приймаємо в межах 5 - 20 м;

rв=1000 кг/м3 - щільність води.

Підставивши числове значення у формулу (7.24), одержимо:

 

Рв1 =500-1000·9,81·10=401900 Па

Вирішуючи рівняння для розрахунку Кч, розраховуємо гідравлічний опір скрубера:

скр = Кч - Рв1(Qв1/Qг1) (7.25)

Об'ємна витрата води визначається по формулі:

Qв1 = Gв/rв=30/1000=0,03 м3/с (7.26)

Підставивши числове значення у формулу (7.25), одержимо:

 

скр=9713-401900(0,03/5,09)=7344 Па

 

Враховуючи, що

 

скр = DРТВ+DРкапл, (7.27)

де тв – гідравлічний опір труби Вентурі, Па;

капл, - гідравлічний опір краплевловлювача, Па.

Гідравлічний опір труби Вентурі дорівнює:

 

ТВ = DРскр-DРкапл, (7.28)

капл = xкапл rг2 (w2апп/2), (7.29)

 

де xкапл – коефіцієнт гідравлічного опору краплевловлювача (для краплевловлювача малогабаритного прямоточного циклону xкапл приймаємо рівним 18);

wапп – швидкість газу в апараті (рекомендується приймати в межах 4,5- 5,5 м/с).

Підставивши числове значення у формулу (7.29), одержимо:

 

капл =18·1,2·(52/2)=270 Па

 

Підставивши числове значення у формулу (7.28), одержимо:

 

ТВ =7344-270=7074 Па

 

Задаємо значення швидкості газу wг в межах 50-170 м/с. Приймаємо wг=75 м/с.

Розраховуємо гідравлічний опір труби Вентурі при заданій швидкості:

DР'тв = DРГ+DРВ , (7.30)

де Г – доля гідравлічного опору, обумовлена рухом газів, Па;

В – доля гідравлічного опору, обумовлена введенням зрошуючої рідини, Па.

Г = xг rг2 (wг2/2), (7.31)

де ξг – коефіцієнт гідравлічного опору сухої труби Вентурі.

Доля гідравлічного опору, обумовлена введенням зрошуючої рідини, рівна:

(7.32)

 

де - відношення довжини до діаметру горловини труби Вентурі, задається в межах від 1,5 до 3;

М – число Маха:

 

М = ωгзв=75/331=0,26, (7.33)

 

де ωзв=331 м/с – швидкість звуку в газі.

Підставивши числове значення у формулу (7.32), одержимо:

 

Підставивши числове значення у формулу (7.31), одержимо:

 

Г =0,15·1,2·(752/2)=506 Па

 

Доля гідравлічного опору, обумовлена введенням зрошуючої рідини:

 

В = xВ rВ m wг2/2, (7.34)

де m – питома витрата зрошуючої рідини, яка рівна

 

m=Qв1/Qг1=0,03/5,09=0,006; (7.35)

 

xв – коефіцієнт гідравлічного опору, обумовленого введенням зрошуючої рідини

xв=0,63 xг m-0,3=0,63·0,15·0,006-0,3=0,39 (7.36)

 

Підставивши числове значення у формулу (7.34), одержимо:

 

В=0,39·1000·0,006·752/2=6568 Па

 

Підставивши числове значення у формулу (7.30), одержимо:

 

DР'тв =506+6568=7074 Па

 

Значення отриманого гідравлічного опору труби Вентурі при заданій швидкості збігається з раніше знайденим тв=DР'тв=7074 Па, тоді швидкість газу в горловині труби Вентурі задана правильно.

 





Последнее изменение этой страницы: 2017-02-06; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.234.255.5 (0.015 с.)