Выбор и расчет пылеулавливающего аппарата (циклон)

 

Широкое использование в системах аспирации для очистки воздуха от пыли находят циклоны. Циклоны предназначены для сухой очистки газов от пыли со средним размером частиц 10…20 мкм. Избыточное давление газов, поступающих в циклон, не должно превышать 2500 Па. Температура газов во избежание конденсации паров жидкости выбирается на 30…50 °С выше температуры точки росы, а по условиям прочности конструкции – не выше 400 °С. Производительность циклона зависит от его диаметра, увеличиваясь с ростом последнего.

Принцип действия циклона:

Газовый поток вводится в циклон через патрубок по касательной к внутренней поверхности корпуса и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру (рисунок 1.2). На частицу пыли действуют: сила тяжести, сила сопротивления среды, центробежная сила. Под действием центробежной силы частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа через патрубок выхода пыли попадает в бункер для приема пыли.

Эффективность циклона тем выше, чем больше диаметр частиц пыли, их удельный вес, скорость вращения газового потока и чем меньше диаметр циклона. Отделение частиц пыли от газа, попавшего в бункер, происходит при повороте газового потока в бункере на 180°. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит, давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выходную трубу. Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если бункер негерметичен, то из-за подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу.

Циклоны не применяются для очистки влажных газов и взрывоопасных сред. При выборе и расчете циклонов необходимо учитывать свойства пыли – абразивность и слипаемость. Для уменьшения абразивного износа следует выбирать циклоны, исходя из наименьших значений скорости газа. При улавливании сильно слипающейся пыли не рекомендуется применять циклоны малого диаметра (менее 0,8м), которые склонны к залипанию.

 

 

Расчет циклона осуществляют методом последовательного приближения в следующем порядке:

1. Выбирают тип циклона, исходя из среднего размера частиц пыли: при d_ч > 20 мкм можно использовать циклон ЦН-24, при d_ч= 15…20 мкм – ЦН-15, при d_ч < 15 мкм – ЦН-11.

Исходя из выбранного типа циклона, определяют значение оптимальной скорости газа υ_опт в сечении аппарата (табл. 1.5).

2. Рассчитывают необходимую площадь сечения циклона F, м²:

,      (1.13)

где Q _ц – расход очищаемого воздуха, м³/ч.

Рис. 1.2. Схема работы циклона: 1 – корпус; 2 – патрубок; 3 – труба; 4 – бункер

3. Определяют расчетный диаметр циклона D _P, м:

.           (1.14)

Полученный диаметр округляют до значения стандартного D _ц, мм, пользуясь рядом, приведенным в ГОСТе 9617-76: 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000.

 

4. Вычисляют действительную скорость газа в циклоне υ, м/с:

.                                  (1.15)

Скорость не должна отличаться от оптимальной более чем на 15%.

5. Определяют гидравлическое сопротивление циклона Р _ц, Па:

,                                     (1.16)

где x_ц  – коэффициент гидравлического сопротивления циклона, который определяют по формуле:

= К ₁ К ₂ + К ₃,                               (1.17)

где – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм, принимаемый по табл. 1.5;

К ₁ – поправочный коэффициент на диаметр циклона, определяемый по табл. 1.6;

К ₂ – поправочный коэффициент на запыленность газов, определяемый по табл. 1.7;

К ₃ – коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу.

ρ_г – плотность газа при рабочих условиях (температуре, t,°С, барометрическом и избыточном давлениях, Р_бар и Р_ст.

Таблица 1.5