Задача 33. Конструктивный расчет цепного фильтра.

Исходя из условий задачи 31, определить конструктивные размеры аппарата для второй стадии пылегазоочистки (фильтра цепного) в аспирационно-технологической установке АТУ – 33/36 от пыли TiO ₂ по исходным данным, представленным в табл. 6

Таблица 6

Наименование	Величина
Расчетная производительность по запыленному газу (воздуху) V см, м^3/ч	8300
Гидравлическое сопротивление фильтра ∆ Р, Па	1700
Площадь поверхности осаждения S ’, м^2	2,87
Число отделений n	2
Плотность угольной пыли ρу, кг/м^3	1400
Плотность пыли концентрата ρт, кг/м^3	4250
Рабочая температура t, ºС	20
Степень очистки воздуха η, %	90

 

Фильтр цепной ФЦ-10 представляет собой пылеосадительную камеру с дополнительной преградой в рабочей зоне аппарата в виде отдельных цепей. Расчет цепного фильтра осуществляется по методике расчета пылеосадительной камеры.

Средняя расчетная скорость осаждения частиц

,

где  – секундный объемный расход запыленного газа при заданной температуре, ;

S ’ – площадь поперечного сучения камеры.

Цепной фильтр состоит из двух секций, дополнительно разделенных на два отделения. В связи с этим объем запыленного воздуха равномерно распределяется по четырем отделениям площадью , т.е. .

,

.

Ориентировочно примем среднюю расчетную скорость осаждения равной половине теоретической скорости осаждения одиночной шарообразной частицы, т.е:

,

.

Диаметр одиночной шарообразной частицы определяется из критерия Лященко с учетом теоретической скорости осаждения одиночной шарообразной частицы

Критерий Лященко

,

где  – плотность среды, в связи с тем, что содержание твердых частиц в запыленном газе пренебрежимо мало, принимаем за расчетное значение плотность воздуха, т.е. ;

 – плотность частицы, ;

μ_с – вязкость среды,  Па·с.

.

По номограмме [2] определяем критерий Архимеда с учетом критерия Лященко, Ar =160.

Диаметр шарообразной частицы

Для обеспечения эффективной работы фильтра необходимо чтобы взвешенные в газовом потоке частицы успевали осесть в камере и не уносились потоком газа, следовательно, скорость последнего не должна превышать максимально допустимой величины

,

Для исключения возможность уноса взвешенных частиц газовым потоком, действительную скорость газа принимаем равной

.

Уточненное значение средней теоретической скорости осаждения шарообразной частицы, при диаметре частиц d >100 мкм, определяем из условия, что осаждение частиц не подчиняется закону Стокса, и, следовательно, критерий Рейнольдса Re >0,2 [12].

Критерия Архимеда:

,

где  - кинематическая вязкость газа,

,

.

.

При значении критерия Архимеда Ar<84000 критерий Рейнольдса по [12]

,

.

Уточненное значение средней теоретической скорости осаждения, с учетом критерия Рейнольдса

.

Запас скорости газового потока в аппарате

.

.

Условие выполняется, следовательно, предположение о том, что осаждение происходит не по закону Стокса достоверно.

Сопротивление фильтрующего элемента (слой цепей) [6]:

,

где  – гидравлическое сопротивление корпуса фильтра.

,

где ξ – коэффициент сопротивления, ξ=1,5 - 2,5 [6, стр.68], принимаем ξ=2;

ω_вх – скорость во входном патрубке фильтра; ω_вх=5-15 м/с [6, стр.68], принимаем ω_вх=10 м/с;

 - плотность среды, ,

 Па.

 Па.

Определим конечную запыленность газа на выходе из фильтра.

За начальную запыленность газа на входе в фильтр принимаем конечную запыленность газа на выходе из циклона, т.е. , где .

,

.

Таким образом, общая эффективность аспирационной системы составит:

,

.

Рассчитаем конструктивные размеры аппарата [3].

Произвольным образом выберем длину верхней секции пылеосадительной камеры L _в=0,53 м.

Выбрав длину секции, можно определить время пребывания в ней газа:

 c.

Высота верхней секции пылеосадительной камеры

.

В связи с тем, что осаждение частиц происходит по длине и высоте одинаково, принимаем .

Для нижней секции аппарата значение высоты примем равным L _н=1,45 м

c,

и высота нижней секции

.

В связи с тем, что осаждение частиц происходит по длине и высоте одинаково, принимаем H _н=1,45 м.

При приближенном расчете пылеосадительных камер принимают, что частицы движется вдоль камеры со скоростью газового потока ω и одновременно опускаются со скоростью, равной средней скорости оседания частицы  [7, стр. 311], поэтому имеет место выражение

.

Для верхней секции формула примет вид:

.

Данное неравенство выполняется.

Для нижней секции:

.

Данное неравенство также выполняется.

Произвольным образом выберем ширину пылеосадительной камеры В ₁=2 м.

Тогда, зная площадь поверхности осаждения можно вычислить ширину боковой стенки аппарата B ₂

.

м.

Принимаем B₂=1,4 м.

Для повышения эффективности очистки предусматриваем установку цепей во внутренней полости фильтра.

Расчетная схема фильтра представлена на рис. 15.

Рис. 17. Расчетная схема фильтра ФЦ-10.