Розрахунок і вибір електрофільтрів

 

Вибрати газоочисний апарат для вловлювання пилу у відхідних газах при таких даних: вміст твердих частинок в газі при нормальних умовах С' =20 г/м³; розрідження в системі Р = 1500 Па; витрати газу Q_Н = 15 м³/с; температура газу t = 150°С; динамічна в’язкість при 150^ОС = 22,5∙10^-6 Па∙с; ступінь очищення не нижче = 95% [10].

Фракційний склад пилу:

 

d, мкм	0,5
	0,02	0,03	0,08	0,10	0,15	0,12	0,30	0,20

 

1. При великому вмістові (13%) частинок з розмірами 0...5 мкм і необхідному ступеню очищення (0,95) попередньо вибираємо пиловлов­лювач класу електрофільтра.

2. При робочій температурі об’ємні витрати газу

(м³/с). (3.24)

3. Площа перерізу активної зони для прийнятої (V = 0,8 м/с) швидкості газу

(м²). (3.25)

де К_з – коефіцієнт запасу, приймається рівним 1,1.

4. Згідно даних табл. 4.1 таку площу можуть забезпечити оди­ночні фі­льтри УГ 2-3-37, ЕГА 1-20-7,6-6-2, або вертикальний фільтр УВ-2хІ6.

Для визначення оптимального варіанту розраховуємо витрати електро­енергії для кожного фільтра, використовуючи значення питомих витрат електроенергії з табл. 4.1. Тоді: для електрофільтра УГ-2-3-37

(кВт). (3.26)

для електрофільтра ЕГА 1-20-7,5-6-2

(кВт). (3.27)

для електрофільтра УВ-2хІ6

(кВт). (3.28)

5. З трьох апаратів за мінімальними енергозатратами вибираємо пило­вловлювач УВ-2хІ6 з такими параметрами: L = 7,4 м; B = 0,275 м; l = 0,25 м і R₁ = 0,0015 м. Напруга на електродах U = 60 кВ.

6. Відносна густина газу

(3.29)

7. Критична напруженість поля

(В/м). (3.30)

6. Критична напруга корони буде рівна

(В). (3.31)

9. Лінійна густина струму корони при

(3.32)

І К = 2,1∙10^-4 м²/(В∙с) – табличне значення для сухого повітря

(3.33)

(А/м).

10. Напруженість електричного поля

(3.34)

(В/м).

11. Швидкість дрейфу частинок з розмірами 2...50 мкм визначаємо за формулою

. (3.35)

12. Швидкість дрейфу частинок з розмірами 0,1...2 мкм

. (3.36)

13. Для частинок різного радіуса, швидкість дрейфу V_ч, м/с буде рівна

 

V^0,5 ч	V^1 ч	V^5 ч	V^8 ч
0,945∙10^-2	1,62∙10^-2	6,75∙10^-2	10,8∙10^-2
V^10 ч	V^15 ч	V^20 ч	V^30 ч
13,5∙10^-2	20,25∙10^-2	27∙10^-2	40,5∙10^-2

 

14. Для визначення ступеню очищення знаходимо коефіцієнт , що ха­рактеризує геометричні розміри апарата і швидкість газу в ньому

. (3.37)

15. Знаходимо фракційні ступені очищення за формулою

. (3.38)

і зводимо дані в таблицю

 

0,468	0,663	0,988	0,999	0,999	0,999	0,999	0,999

 

16. Загальна ефективність очищення газів буде рівна (величини в %):

Так, як фактична ефективність очищення більша необхідної (97,74 > 95), то вибраний газоочисний апарат відповідає вимогам до очищення га­зів.

 

Розрахунок магнітного фільтра

 

Розрахувати фільтр-осаджувач першої групи для магнітофільтраційного очищення газів об’ємом Q = 15 м³/год при швидкості V = 5…7 см/с (250 м/год) і температурі t = 100 °С.

1. Приймаємо:

- напруженість намагнічувального поля Н = 70 кА/м;

- довжина насадки (котушки) L = 1 м;

- провід котушки мідний, поперечним перерізом S_пр = 10 мм²;

- коефіцієнт, який враховує заповнення проводом вікна котушки, К_о = 0,5;

- густина струму j_c = 2 А/мм².

2. Знаходимо питомий опір проводу при робочій температурі

(3.39)

де ρ_o – питомий опір міді при t = 0°С;

α – температурний коефіцієнт опору (для чистих металів α = 1/273).

3. Визначаємо намагнічувальну силу котушки

, (3.40)

4. Площа вікна намотування буде рівна

. (3.41)

5. Розраховуємо кількість витків котушки

(3.42)

6. Внутрішній діаметр соленоїда знаходимо з найдоцільнішого критерію L/D ≥ 2...3. Тобто

(3.43)

Приймаємо D = 0,48 м = 480 мм

7. Зовнішній діаметр соленоїда буде рівний

. (3.44)

8. Визначаємо параметр об’єму котушки

.(3.45)

9. Знаходимо довжину проводу котушки

. (3.46)

10. Опір котушки буде рівний

. (3.47)

11. Знаходимо величину напруги

(3.48)

12. Потужність котушки буде рівна

(3.49)

13. Знаходимо масу котушки

, (3.50)

де γ_пр – густина матеріалу проводу.

ВИСНОВКИ

 

Досліджено основні технологічні процеси механічної обробки металів, та їх вплив на довкілля. На основі відомих питомих показників виділення пилу з різних видів устаткування основного технологічного обладнання при механічній обробці металів без охолодження розраховано оцінено викиди у атмосферу на різних ділянках цеху механічної обробки металів. Так на заточувальній дільниці працює три верстата. Всі три джерела викидів об’єднані в одну систему місцевої витяжної вентиляції і викидають забруднене повітря в атмосферу через трубу джерела забруднення атмосфери з допомогою вентиляційного агрегату. Перед викидом в атмосферу повітряний потік очищується в пилогазоочисному апараті – циклоні. У результаті отримано на виході циклона у атмосферу із заточувальної дільниці потрапляє 11,3 кг металевого на 7,6 кг абразивного пилу на рік. На другій дільниці розміщено два розточувальні, два токарні та п’ять фрезерних верстатів з охолодженням емульсією та маслом. У результаті розрахунків отримано що верстати дають приблизно по 4,2 кг викидів на рік у вигляді масляного аерозолю. На третій дільниці шліфування є сім верстатів. Перед викидом повітря очищається від пилу в пилогазоочисного апараті – циклоні. У результаті розрахунків отримано викиди на виходів циклона 21,7 кг металевого на 1,8 кг абразивного пилу на рік, а також незначну кількість аерозолю змащувального емульсолу. За методикою ОНД-86 здійснено математичне моделювання концентрації забруднюючої речовини в приземному шарі атмосфери на відстані від джерела викиду.

Видалення забруднюючих речовин пилу та аерозолю з повітря цеху механічної обробки металів здійснюється за допомогою пило газоочисного апарата циклона, основні конструкції якого проаналізовані. Циклонні апарати завдяки дешевизні та простоті будови і обслуговування, порівняно невеликому опору і високій продук­тивності є найрозповсюдженішим типом сухого меха­нічного пиловловлювача.

У розрахунковій частині здійснено розрахунок пиловлювача циклона для очищення повітря. Розраховано геометричні параметри циклона, що забезпечує ефективність очищення не менше 95%. Більшу ступінь очищення газів від пилу можливо отримати у електромеханічних фільтрах 97,74 %.

Видалення з повітря цеху механічної обробки металів металевого пилу здійснюється магнітним фільтром з довжиною насадки (котушки) L = 1 м та напруженістю намагнічувального поля Н = 70 кА/м, який повністю видаляє металевий пил. Інші види пилу (абразивний, повстяний) більш ефективно видаляються електростатичним фільтром.

 

 

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Прейс Г. А. Технология конструкционных материалов – К.: Высшая школа, 1991. – 391с.

2. Никифоров В.М. Технологія металів і конструкційні матеріали – К.: Вища школа, 1984.

3. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху робочей зоны – М.: Министерство здравоохранения СССР, Всесоюзный Совет Профиссиональных Союзов, 1988. - 46с.

4. Смирнов В. О., Білецький В. С. Фізичні та хімічні основи виробництва. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2005.

5. ГОСТ 12.3.025-80. Обработка металлов резанием. Требования безопасности – М.: ССБТ, 1988. - 45 с.

6. Каталог. Нормы предельно допустимых концентраций вредных примесей в атмосферном воздухе: В 2 ч. - К.: МОЗ Украины, Украинский Центр Государственного санитарно-эпидемиологического контроля, 1996. - Ч. 1. - 23 с.; Ч. 2. - 24 с.

7. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху робочей зоны. – М.: Министерсво здравоохранения СССР, Всесоюзный Совет Професиональных Союзов, 1988. – 46 с.

8. Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при механической обработке металлов (по величинам удельных выделений). – Санкт-Петербург: НИИ АТМОСФЕРА. – 2006.

9. Квашин И. М. Промышленные выбросы в атмосферу. Инженерные расчеты и инвентаризация. – М.: АВОК, 2005. – 390 с.

10. ГОСТ 17.2.1.04-77. Охрана природы. Атмосфера. Источники и метеорологические факторы загрязнения, промышленные выбросы. – М.: Издательство стандартов, 1978. – 35 с.