ТОП 10:

Дані для розрахунку наведені в додатку И.




Розрахункова робота №8

«Розрахунок циклона»

 

Існують три основних типи циклонів:

- конструкції “НИИОгаз” основної серії НЦ (циклон нормалізований) – Україна;

- конструкції “ЛИОТ” (ленінградський інститут охорони праці) – Росія;

- конструкції “СИОТ” (свердловський інститут охорони праці) – Росія.

Найбільше поширення одержали циліндричні циклони конструкції “НИИОгаз” серії НЦ. Відмінною їхньою особливістю є похилий вхідний патрубок, а також малий кут розкриття конічної частини. Такі конструкційні особливості забезпечують досить високий ступінь очищення при помірному гідравлічному опорі.

Усі циклони серії НЦ нормалізовані, тобто будь-який з розмірів кожного типу виражений у частках від діаметра циклона D.

Випускаються три різновиди циклонів серії НЦ:

1. НЦ-15 з кутом нахилу вхідного патрубка 15 0;

2. НЦ-11 з кутом нахилу 110 з підвищеною ефективністю, але з великим гідравлічним опором;

3. НЦ-24 з кутом нахилу 240 з підвищеною пропускною здатністю, але з меншою ефективністю і зниженим гідравлічним опором.

 

 

ЗАВДАННЯ

Вибрати циклон типу НЦ-15, визначити його гідравлічний опір і ефективність очищення газу від пилу.

ДАНІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ:

– Витрата запилених газів V=4100 м3/год;

– Питома щільність газу r0=1,29 кг/м3;

– Температура газу t=110 0С;

– В'язкість газу m=24.8×10-6 Па×с;

– Барометричний тиск Рб=101 кПа;

– Розрідження в циклоні Рц= -30 Па;

– Початкова концентрація пилу в газі С1=50 г/м3;

– Характеристика дисперсного складу пилу:

- середньомедіаний розмір часток dm=10 мкм (середньомедіаний розмір – це такий розмір частки, при якому сумарна маса всіх часток розміром більше dm дорівнює сумарній масі всіх часток розміром менше dm);

- середнєквадратичне відхилення функції розподілу lg G=0,7, де G- показник дисперсності пилу, що характеризує розподіл часток по розмірах:

G=d15,9/d50=dт50/d84,1

(dт50 - розмір часток для 50 процентної ефективності роботи циклона),

де d15,9 - такий розмір частки, при якій усі частки менше цього розміру складають 15,9% по масі від усіх часток. Аналогічно для d50 і d84,1.

– Щільність часток пилу r=3000 кг/м3

– Необхідний ступінь очищення hзад=0,6

 

РОЗРАХУНОК

 

1. Щільність газу при робочих умовах

.

2. Витрата газу при робочих умовах

Vг= .

3. Діаметр циклона при оптимальній швидкості газу в циклоні

Wопт=3,5 м/с (оптимальна швидкість для циклонів НЦ-15)

D= .

Приймаємо найближчий зі стандартного ряду діаметр циклона типу НЦ-15:

D[мм]:200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000;

1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400; 3000.

Застосовувати циклони діаметром більш 1000 мм не рекомендується через різке зниження ефективності очищення. Якщо при розрахунку діаметр циклона перевищує 1000 мм, то необхідно використовувати батарейні циклони.

Приймаємо діаметр циклона D=800мм.

4. Дійсна швидкість газу в циклоні:

Wц= .

Через те, що дійсна швидкість відрізняється від оптимальної менше ніж на 15 %, зупинимося на обраному діаметрі циклона і знайдемо його інші розміри відповідно до нормалі.

5. Аеродинамічний опір циклона (для вибору потужності димовисмоктувача)

ΔР=ξ ,

де: ξ=К1×К2×ξ500 - коефіцієнт опору циклона.

К1- поправочний коефіцієнт, що враховує вплив діаметра циклона.

D,мм
К1 0,85 0,90 0,93

К1=1- для даного розрахунку.

К2 - поправочний коефіцієнт, що враховує вплив запиленості газу.

С,г/м3
К2 0,93 0,92 0,91 0,9 0,87 0,86

К2=0,9075 - для даного розрахунку;

де ξ500 - коефіцієнт опору циклона діаметром 500 мм;

 

За практичними даними:

§ для циклона з виходом у мережу ξ=155;

§ для циклона з виходом в атмосферу ξ=163;

Для умов задачі ξ500=155.

Аеродинамічний опір циклона складе:

ξ=1·0,9075·155=140,7.

Звідси: ΔР=140,7·(3,22·0,92/2)=662,8 Па.

6. Визначимо розмір часток d50, що вловлюються обраним циклоном при робочих умовах з ефективністю 50%:

d50=d50т·

де:Dт=0,6 м; ρч.т.=1930 кг/м3; μт=22,2×10-6 Па×с; Wт=3,5 м/с - табличні значення параметрів, при яких отримана величина d50т=4,5 мкм.

d50=4,5 .

Ступінь очищення газу залежить від дисперсного складу часток. У розрахунку застосовується функція розподілу часток по розмірах ”x”, що визначається по формулі:

X=

де Gηг=0,352 (з характеристик циклона НЦ-15)

x= .

Використовуючи таблицю значень нормальної функції розподілу часток по розмірах, (додаток Л) визначаємо ступінь очищення газів у розрахованому циклоні:

ηр=ƒ(0,4292)=0,6661 [2, с.39], тому що ηрз , то перерахунок не потрібен.

Дані для розрахунку наведені в додатку К.


Розрахункова робота №9

«Розрахунок батарейного циклона»

 


Для обробки (очищення від пилу) великих обсягів газів, більш 50000 м3/год, застосовують батарейні циклони, що поєднують циклонні елементи діаметром 100, 150, 250 мм. У кожному циклонному елементі для створення обертального руху газового потоку встановлюється дволопастний гвинт або розетка, що складається з лопаток, які встановлюються під кутом 25-300 до осі. Лопатки, що завирують газ встановлюються на зовнішній поверхні вихлопної труби.

 

Розрахувати основні параметри батарейного циклона, вибрати тип циклона і визначити ефективність його роботи.

ДАНІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ:

– Електрична потужність електростанції: Е=3·106 кВт;

– Необхідна ефективність очищення: η=0,85;

– ККД електростанції: 0,4;

– Щільність продуктів згоряння: r0=1,3 кг/м3;

– Частка твердих часток, що уноситься з відкритої топки з рідким шлаковидаленням: аун=0,77.

Величина аун залежить від типу топки:

- камерна топка з твердим шлаковидаленням ...0,95;

- відкрита топка з рідким шлаковидаленням .....0,7-0,85;

- напіввідчинена з рідким шлаковидаленням ....0,6-0,8;

- двухкамерная топка ...0,5-0,6;

- топка з вертикальними підтопками …0,2-0,4;

- горизонтальні циклонні топки …0,1-0,5.

– Зольність вугілля: Ар=20%;

– Зміст пальних у віднесенні: Гун=2%;

– Дисперсний склад пилу, %:

менше 2,5 мкм -8%

7,5…………-9%

15…………-14%

25…………-11%

35…………-11%

50…………-20%

70…………-17%

90...………...-5%

більше 100……..-5%

– Теплота спалювання палива : Qнр=29,4∙ 103 кДж/кг.

 

РОЗРАХУНОК БАТАРЕЙНОГО ЦИКЛОНА.

1. Запиленість (концентрація пилу) продуктів згоряння на виході з топки:

1.1. Кількість твердого палива, що спалюється в одиницю часу в котельних установках

 

кг/с.

1.2. Кількість твердого палива, що спалюється в одному котлі:

кг/с.

1.3. Кількість продуктів згоряння на виході з топки (спрощений розрахунок)

С+О2→СО2

- кількість СО2, шо утвориться (по реакції):

12 кг − 22,4 м3

85·(1-Ар) −

м3/с;

- кількість N2, що утвориться (без підсмоктувань повітря)

 


12 кг − 22,4∙3,76

85·(1-Ар) − VN2

м3/с;

- кількість продуктів згоряння

м3/с.

1.4. Кількість золи, що виноситься з димовими газами:

,

, .

1.5 Кількість пилу, що виноситься продуктами згоряння з робочого простору топкової камери котла:

кг/с.

1.5. Запиленість продуктів згоряння :

кг/м3=18 г/м3

2. Необхідний перетин батарейних циклонів

,

де W − швидкість газу, віднесене до поперечного переріза всіх циклонів.

За практичними даними рекомендується приймати W=4,5 м/с.

м2.

За розрахунковим значенням поперечного переріза Fц вибираємо типорозмір батарейного циклона зі стандартного ряду типорозмірів [1].

 

Таблиця 9.1 – Типорозміри батарейних циклонів

  Типорозмір циклона   Число елементів по ширині, m Граничне значення числа елементів, шт Граничне значення сумарного перетину, м2
1х10хm 7―15 70―150 2,39―6,28
2х10хm 7―15 140―300 5,87―12,57
4х10хm 7―15 280―600 11,73―25,14
2х12хm 7―15 168―360 7,04―15,08
4х12хm 7―15 336―720 14,08―30,17
2х12хm 7―24 196―672 8,21―28,15
*4х14хm 7―24 392―1344 16,42―56,31

*4х14хm –чотирьохсекційний апарат з 14 елементами по довжині і з «m» елементами по ширині.

 

Вибираємо типорозмір 4х14хm із числом елементів m=24.

Кількість блоків з таким типорозміром визначається:

Приймаємо 3 блоки з типорозміром:

4х14х24=1344 елементів

 

Швидкість у поперечному перерізі:

.

 

3. Параметр вловлювання для заданого фракційного (дисперсного) складу пилу визначається по формулі:

де di – середній діаметр у кожному інтервалі фракційного складу:

4. За параметром П визначаємо ступінь віднесення для кожної фракції:

;

 

;

;

;

;

;

;

;

;

;

5. Визначаємо загальний ступінь віднесення:

де Фi – частка даної фракції

6. Ефективність очищення складе:

.

Оскільки розрахункове значення ефективності (ступеня) очищення більше заданого значення, то обраний спосіб очищення газу задовільняє умовам поставленої задачі.

7. Визначаємо аеродинамічний опір циклона:

 

Па.

Дані для розрахунку приведені в додатку М і Н.


Розрахункова робота №10

«Розрахунок рукавного фільтра»

Очищення газу від пилу методом фільтрування найбільш ефективний для вловлювання дрібнодисперсних часток.

Найбільш розповсюдженою конструкцією апарата для очищення газу є рукавний фільтр.

У більшості випадків у рукавних фільтрах застосовують рукава діаметром 220 мм. Рукава виготовляють у виді безшовного циліндра довжиною від 1,45 м до 10 м (рисунок 10.1).

 
 

 


Рисунок 10.1 – Рукавний фільтр із регенерацією тканини зворотною продувкою стисненим повітрям

 

У якості матеріалів для виготовлення рукавів застосовують: вовну, бавовну, нітрон, скляні волокна, льон, віскозу, азбест.

Останнім часом одержали поширення синтетичні матеріали: поліпропілен, поліетилен, сульфон, оксалон.

Такі матеріали можна застосовувати для очищення газу при високій температурі і вологості.

 

ДАНІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ:

– Витрата газу: V=110 м3/с;

– Температура газу перед фільтром tг=145˚C;

– Барометричний тиск Рбар=101,3 кПа;

– Розрідження перед фільтром : Рразр= -500 Па;

– Коефіцієнт динамічної в'язкості: μ0=17,9∙ 10-6 Па∙с;

– Щільність газу: ρг=13 кг/м3;

– Початкова запиленість газу: Сн=40 г/м3;

– Кінцева запиленість газу: Ск=10 мг/м3;

– Щільність часток пилу: ρч=4000 кг/м3;

– Гідравлічний опір фільтра: Dр=1,4 кПа;

– Спосіб регенерації № 2;

– Тип пилу: возгон чорних металів;

– Середній діаметр часток пилу: d=3 мкм.

 

РОЗРАХУНОК

1. Газове навантаження фільтра (швидкість фільтрації):

, ,

де qн - нормальне питоме навантаження, що залежить від типу пилу:

qн = 1,2 - возгон чорних і кольорових металів, возгон активованого вугілля;

qн = 1,7 - кокс, летюча зола, металопорошок, окисли металів;

qн = 2,0 - глинозем, цемент, вугілля, вапняк, пил гірських порід;

С1- коефіцієнт, що враховує спосіб регенерації:

№1: С1=1,0 - імпульсна регенерація тканин;

№2: С1=1,1- імпульсна регенерація не тканин;

№3: С1=0,7-0,85 - зворотна продувка зі струшуванням;

№4: С1=0,55-0,7- зворотна продувка;

С2 - коефіцієнт, що враховує початкову запиленість газів:

С2=0,8 при С=100 г/м3

С2=0,9 при С=40 г/м3

С2=1,0 при С=10 г/м3

С2=1,1 при С=5 г/м3

С3 - коефіцієнт, що враховує дисперсійний склад пилу:

d мкм ›100 50—100 10—50 3—10 ‹ 3
С3 1,2—1,4 1,1 1,05 0,9 0,8

С4 - коефіцієнт, що враховує вплив температури газу:

tг,˚С
С4 1,0 0,9 0,84 0,78 0,75 0,73 0,72 0,70

С5 - коефіцієнт, що враховує вимоги до якості очищення (ступеня очищення):

С5=1 при Ск>30 мг/м3

С5=0,95 при Ск<10 мг/м3

Газове навантаження для прийнятих умов складе:

qф=1,2∙ 1∙ 0,9∙ 1,1∙ 0,72∙ 0,95×1=0,84 м/хв

2. Повний гідравлічний опір фільтра:

∆Р= ∆Ркорп+∆Рфільтра

Попередньо визначаємо щільність газу при робочих умовах:

кг/м3

звідси:

Па,

де ζ – коефіцієнт гідравлічного опору корпуса фільтра;

Wвх=8 м/с – прийнята швидкість газу на вході у фільтр.

Опір фільтра визначається:

∆Рфільтра=∆Р-∆Ркорп=1400-56=1344 Па

3. Коефіцієнт динамічної в'язкості при робочих умовах:

Па∙ с.

де С=124 – поправочний коефіцієнт, що чисельно дорівнює віртуальній температурі.

4. Тривалість періоду фільтрування між двома регенераціями:

с,

де А, В – коефіцієнти, значення яких наведені у таблиці 10.1.

 

Таблиця 10.1 – Залежність коефіцієнтів А і В від діаметра частки

d,мкм А, м В, м/кг
10-20 (1100-1500)10-6 (6,5-16)109
2,5-3 (2300-2400)10-6 80∙109
0,5-0,7 (3000-5000)10-6 330∙ 109

 

5. Кількість регенерацій протягом 1години:

, 1/год,

де τр=40с – тривалість процесу регенерації (стандартна).

6. Витрата повітря на регенерацію, приймаючи, що швидкість зворотнього продування дорівнює швидкості фільтрування:

м3/с.

7. Необхідна фільтровальна площа складе:

м2.

Вибираємо фільтр марки ФРО-2000-2 з таблиці 10.2 (стандартні рукавні фільтри).

Характеристика фільтра:

- фільтруюча поверхня: 20520 м2;

- кількість рукавів: 2160;

- кількість секцій: Nс=10;

- висота рукавів: 10 м;

- діаметр рукава: 300 мм;

- маса фільтра: 540 т.

Поверхня однієї секції:

м2.

8. Перевірка вибору установки (фільтра).

8.1 Площа фільтрування Fф, що відключається на регенерацію протягом 1 години:

м2.

8.2 Уточнена кількість повітря, що витрачається на зворотну продувку:

Vp=Wф·np∙τp∙Nc∙Fc=0,014∙ 21∙ 40∙ 10∙ 2052=241315 м3/год.

8.3 Остаточна площа фільтрування:

м2.

Розрахункова площа фільтрування відповідає площі фільтрування обраного рукавного фільтра.

 

Таблиця 10.2 - оо Стандартні фільтри типу ФРО

 

Тип фільтра ФРО Фільтровальна площа, Fф2 Кількість секцій, Nc Висота рукава, м Діаметр рукава, мм Габаритні розміри LxBxH
1650-1 6,6х8,6х13,8
2500-1 9,6х6,8х13,8
4100-2 12,6х9,8х16,2
5100-2 15,6х9,8х16,2
6000-2 18,6х9,8х16,2
7000-2 21,6х9,8х16,2
8000-2 24,6х9,8х16,2
20000-2 30,4х21х22,6
24000-3 36,4х21х22,6
1250-1 5,1х6,8х3,8

 

Дані для розрахунку наведені в додатку П.

 

Розрахункова робота №11

«Розрахунок електрофільтра»

 
 

Очищення газу в електрофільтрах відбувається за рахунок осадження заряджених часток пилу на осаджуючих електродах, при цьому частки попередньо одержують заряд від коронуючих електродів.

 

ДАНІ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ:

– Витрата запиленого газу: V=1810 м3/с;

– Схема газорозподілу №2;

– Швидкість газу в електрофільтрі: w =1,8 м/с;

– Паливо: Донецьке вугілля марки ГСШ;

– Ступінь очищення газу від пилу: h=0,95;

 

Розрахунок

1. Активний перетин для проходу газу:

м2 ,

де: w=1,3-1,5 – м/с для пилу з великим електричним опором

(ρ>5·109 Ом·см);

w=1,5-1,85 м/с для пилу з електричним опором ρ<5·109 Ом·см.

2. З технічних характеристик стандартних електрофільтрів типу ЭГВ (таблиця 11.1) визначаємо число рівнобіжно ввімкнених електрофільтрів.

Оскільки витрата газу дуже велика, вибираємо електрофільтр типу ЭГА 2-76, для якого площа активного перетину складає 246,6 м2.

Тоді число рівнобіжно ввімкнених електрофільтрів Z складе:

.

(округлили до більшого значення)

Уточнюємо дійсну швидкість газу

м/с.

 

Таблиця 11.1 – Характеристика електрофільтрів ЭГА

 

Тип електрофільтра Площа активного перетину, F,м2
ЭГА 1-10 16,5
ЭГА 1-14 28,7
ЭГА 1-20 41,0
ЭГА 1-30 61,4
ЭГА 1-40 81,9
ЭГА 2-48 155,8
ЭГА 2-56 181,7
ЭГА 2-76 246,6
ЭГА 2-88 285,6

3. Вибираємо схему газорозподілу з трьох схем, що встановлюються перед електрофільтром для більш рівномірного розподілу газу між електродами електрофільтра.

№1. Двоє пласких перфорованих ґрат. Ступінь заповнення обсягу електрофільтра m=0,7-0,75.

№2. Три пласкі ґрати в симетричному дифузорі. Ступінь заповнення обсягу електрофільтра m=0,9-0,94.

№3. Одна об'ємна і двоє пласких ґрат. Ступінь заповнення обсягу електрофільтра m=0,96-0,98.

Вибираємо другу схему: m= 0,92.

Величина m впливає на ступінь віднесення пилу (частка пилу вловлюється не в електрофільтрі): ε=εрm∙ε

деε - дійсний ступінь віднесення;

εр - ступінь віднесення при рівномірному розподілі запилених газів в обсязі електрофільтра.

Звідси .

4. Визначаємо параметр золовловлення (з теорії віднесення)

εр=exp(-П)

.

5. Визначаємо питому поверхню осадження, тобто поверхню осаджуючих електродів, що припадає на 1 м3 за секунду газу, що очищується:

,

де Wдрейфу – швидкість руху заряджених часток пилу в електричному полі електрофільтра.

Швидкість дрейфу Wдрейфу визначається в основному електричними характеристиками як електрофільтра так і часток пилу.

Дослідним шляхом визначена швидкість дрейфу для різних марок вугілля, що спалюється:

- Кузнецький, Екибастузський –5,5·10-2м/с;

- Донецький промпродукт –5,5·10-2 м/с;

- Канско-Ачинський –(6,0-6,5)·10-2 м/с;

- Донецький ГСШ –7,0·10-2 м/с;

- Підмосковний – (10-12)·10-2 м/с.

За завданням спалюється вугілля марки Донецький ГСШ. Швидкість дрейфу:

 

Wдрейфу=7·10-2 м/с.

Питома поверхня осадження визначається :

м2/с.

6. Кількість полів електрофільтра:

де t - відстань між площинами однойменних електродів (для стандартних електрофільтрів t=300 мм);

l - довжина полів.

Для електрофільтрів прийняті наступні значення стандартних полів, м:

l: 2,56; 3,20; 3,84; 4,49; 5,12.

Оскільки кількість полів електрофільтрів за стандартом допускається від 2 до 4, то вибираємо довжину поля l = 3,84 м.

Звідси величина n визначається:

.

Вибираємо n=3.

Вибираємо марку фільтра ЭГА- 2-76-3:

де: 2 - число секцій;

76 - кількість газових проходів;

3 - кількість електричних полів.







Последнее изменение этой страницы: 2016-06-23; 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 - 3.219.217.107 (0.059 с.)