Реферат: Выбор и расчет средств по пылегазоочистке воздуха

Практическое задание №4,5

Выбор и расчетсредств по пылегазоочистке воздуха

Вариант №16

1. Подобрать циклон,обеспечивающий степень эффективности очистки газа от пыли не менее h

= 0.87

Циклоны предназначены длясухой очистки газов от пыли со средним размером частиц 10…20 мкм. Всепрактические задачи по очистке газов от пыли с успехом решаются циклонамиНИИОГАЗа: цилиндрическим серии ЦН и коническим серии СК. Избыточное давлениегазов, поступающих в циклон, не должно превышать 2500 Па. Температура газов воизбежание конденсации паров жидкости выбирается на 30…500С вышетемпературы точки росы, а по условиям прочности конструкции – не выше 4000С.Производительность циклона зависит от его диаметра, увеличиваясь с ростомпоследнего. Цилиндрические циклоны серии ЦН предназначены для улавливания сухойпыли аспирационных систем. Их рекомендуется использовать для предварительнойочистки газов при начальной запыленности до 400 г/м3 и устанавливатьперед фильтрами и электрофильтрами.

Конические циклоны серии СК,предназначенные для очистки газов от сажи, обладают повышенной эффективностьюпо сравнению с циклонами типа ЦН за счет большего гидравлическогосопротивления. Входная концентрация сажи не должна превышать 50 г/м3.

Исходные данные:

количество очищаемого газа — Q= 1.4 м3/с;

плотностьгаза при рабочих условиях — r

= 0,89 кг/м3;

вязкость газа — m

= 22,2×10-6 Н×с/м2;

плотность частиц пыли — r

П= 1750 кг/м3;

плотность пыли – dП= 25 мкм;

дисперсность пыли — lgs

п = 0,6;

входная концентрация пыли – Свх = 80 г/м3.

Расчет: Задаёмся типом циклона и определяем оптимальнуюскорость газа w

опт, в сечении циклонадиаметром Д:

Выберем циклон ЦН-15, оптимальная скорость газа, вкотором w

опт = 3,5 м/с.

Определяемдиаметр циклона, м

Ближайшим стандартным сечением является сечение в 700 мм.

По выбранному диаметру находимдействительную скорость газа в циклоне, м/с

<img src="/cache/referats/11645/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026"> м/с,

гдеn– число циклонов.

Вычисляем коэффициент гидравлическогосопротивления одиночного циклона:

гдеК1 – поправочныйкоэффициент на диаметр циклона;

К2 — поправочный коэффициент на запыленность газа;

<img src="/cache/referats/11645/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">500 – коэффициент гидравлического сопротивленияодиночного циклона диаметром 500 мм.

Определяем гидравлическое сопротивлениециклона:

<img src="/cache/referats/11645/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029"> Па

По таблице 2.4 определяемзначение параметров пыли <img src="/cache/referats/11645/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030">и lgs

h:

Для выбранного типа циклона — <img src="/cache/referats/11645/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1031">.5мкмlgs

h=0.352

Ввиду того, что значения <img src="/cache/referats/11645/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1032">Дт = 0,6м; r

пт= 1930 кг/м3; mт= 22,2×10-6; wт= 3,5 м/с), необходимоучесть влияние отклонений условий работы от типовых на величину d50:

<img src="/cache/referats/11645/image015.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> мкм

Рассчитываем параметр x:

по табл. 2.5 находим значение параметра Ф(x):

Ф(x)=0.8413

Определяем степеньэффективности очистки газа в циклоне:

Расчетное значение h

= 0,92 больше необходимогоусловия h= 0,87, таким образомциклон выбран верно. <img src="/cache/referats/11645/image023.gif" v:shapes="_x0000_s1033">
Рис. 4.1 Цилиндрический циклон

1 – корпус

2 – входная труба

3 – патрубок

4 – буннер

2. Рассчитать эффективность применения скруббераВентури для очистки от пыли производственных выбросов.

СкрубберыВентури нашли наибольшее применение среди аппаратов мокрой очистки газов сосаждением частиц пыли на поверхности капель жидкости. Они обеспечиваютэффективность очистки 0.96…0.98 на пылях со средним размером частиц 1…2 мкм приначальной концентрации пыли до 100 г/м3 . Удельный расход воды наорошение при этом составляет 0.4…0.6 л/м3 .

Исходныеданные:

Загрязнитель – конвекторная пыль В = 9,88 ×

10-2; n = 0,4663

Плотность газа в горловине r

г= 0,9 кг/м3

Скоростьгаза в горловине Wг= 135 м/с

Массовыйрасход газа Мг = 0,9 кг/с

Массовыйрасход орошающей жидкости Мж= 0,865 кг/с

Удельныйрасход жидкости m= 1,5 л/м3

Давлениежидкости r

ж= 300 кПа

Плотностьжидкости r

ж= 1000 кг/м3

Коэффициентгидравлического сопротивления сухой трубы — <img src="/cache/referats/11645/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1037">

Требуемаяэффективность очистки от пыли не менее 0.9

Расчет:

Определяем гидравлическое сопротивление сухой трубыВентури,

<img src="/cache/referats/11645/image027.gif" v:shapes="_x0000_s1026">
<img src="/cache/referats/11645/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1038"> Рассчитываемгидравлическое сопротивление, обусловленное введением орошающей жидкости,

Н/ м2 , где

<img src="/cache/referats/11645/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1039">ж – коэффициент гидравлического сопротивлениятрубы, обусловленный вводом жидкости

Находимгидравлическое сопротивление трубы Вентури, Н/ м2

Находимсуммарную энергию сопротивления Кт, Па

<img src="/cache/referats/11645/image037.gif" v:shapes="_x0000_s1031">
где Vжи Vг – объемные расходы жидкости игаза соответственно, м3/с

Vж= Мж/r

ж= 0,865/1000 = 8,65 ×10-4м3/с

Vг= Мг/r

г= 0,9/0,9 = 1 м3/с

Кт = 10662855 + 300×

103(8,65×10-4/1) =10663114 Па

Определяемэффективность скруббера Вентури

<img src="/cache/referats/11645/image041.gif" v:shapes="_x0000_s1034">
Эффективностьскруббера Вентури, полученная в результате расчетов (величина <img src="/cache/referats/11645/image043.gif" v:shapes="_x0000_i1040"> заданному условию,т.е. обеспечивает очистку газов от пыли сэффективностью не менее 0.9.

Рис. 2.1 Скруббер Вентури

1 – форсунки

2 – сопло

3 – пылеуловитель

a

1= 28°; <img src="/cache/referats/11645/image045.gif" v:shapes="_x0000_i1041">

a

2= 8°; l2 = 0.15 ×d2; <img src="/cache/referats/11645/image047.gif" v:shapes="_x0000_i1042">

3. Определить размеры, энергозатраты и времязащитного действия адсорбера для улавливания паров этилового спирта, удаляемыхместным отсосом от установки обезжиривания при условии непрерывной работы втечение 8 часов.

Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторыхтвердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно извлекать иконцентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой среды. Прирасчете определяют необходимое количество сорбента, продолжительность процессапоглощения, размеры адсорбционной аппаратуры и энергетические затраты.

Исходные данные:

Производительностьместного отсоса — Lм=250 м3/ч

Начальная концентрацияспирта — Со=11 г/м3

Температура в адсорбере- tр=20 оС

Давление в адсорбере — Р=9.8*104 Н/м2

Плотность паровоздушнойсмеси — r

г=1.2кг/м3

Вязкость паровоздушнойсмеси — n

=0.15*10-4м2/с

Диаметр гранулпоглотителя (активированный уголь) — d=3 мм

Длина гранул — l=5мм

Насыпная плотность — r

н=500 кг/м3

Кажущаяся плотность — r

к=800кг/м3

Эффективность процессаочистки h

= 0,99

По изотермеадсорбции (рис. 3.1) и заданной величине Со, г/м3,находим статическую емкость сорбента: a

0=175 г/кг

Определяемвесовое количество очищаемого газа:

<img src="/cache/referats/11645/image049.gif" v:shapes="_x0000_i1043"> кг/с

Переводимвесовую статическую емкость сорбента a

0, в объемную a0’:

<img src="/cache/referats/11645/image051.gif" v:shapes="_x0000_i1044">3

Определяеммассу сорбента:

<img src="/cache/referats/11645/image053.gif" v:shapes="_x0000_i1045"> кг,

где К=1.1…1.2 – коэф. запаса;

t

— продолжительностьпроцесса сорбции, с.

Выбираем скорость потока газа в адсорбере W, м/с. Обычно фиктивнаяскорость паровоздушной смеси или скорость, рассчитанная на полное сечение слоя,выбирается в пределах 0.1…0.25 м/с. Выберем W=0.2 м/с.

6. Определяем геометрические размеры адсорбера. Для цилиндрическогоаппарата:

— диаметр <img src="/cache/referats/11645/image055.gif" v:shapes="_x0000_i1046">

-

Находим пористостьсорбента <img src="/cache/referats/11645/image059.gif" v:shapes="_x0000_i1048">

Рассчитываем эквивалентныйдиаметр зерна сорбента:

9. Коэффициенттрения находим в зависимости от характера движения

при Re<50 l

=220/Re

при Re³

50 l=11.6/Re0.25,

где <img src="/cache/referats/11645/image063.gif" v:shapes="_x0000_i1050"> - критерий Рейнольдса

откуда:l

=220/Re=220/49 =4.5

Определяем гидравлическоесопротивление, оказываемое слоем зернистого поглотителя при прохождении черезнего потока очищаемого газа

<img src="/cache/referats/11645/image065.gif" v:shapes="_x0000_i1051">, где Ф=0.9 – коэффициент формы

Определяем коэффициентмолекулярной диффузии паров этилового спирта в воздухе при заданных условиях: Д0= 0,101 ×

10-4 при Т0= 273° К и Р0=9,8 ×104 Па:

Находим диффузионный критерийПрантля

Для заданного режима течениягаза (определяется значением Rе)вычисляем величину коэффициента массопередачи для единичной удельнойповерхности, м/с

при Rе<30 <img src="/cache/referats/11645/image071.gif" v:shapes="_x0000_i1054">

при Rе>30 <img src="/cache/referats/11645/image073.gif" v:shapes="_x0000_i1055">

т.к. в нашем случае Re=49, то

По изотерме адсорбции (рис 2.1)находим:

- количество вещества, максимально сорбируемоепоглотителем при данной температуре аµ

=175г/кг

— величину концентрации поглощаемоговещества на входе в адсорбер Сх= 2,5 г/м3

Рассчитываем удельнуюповерхность адсорбента:

<img src="/cache/referats/11645/image077.gif" v:shapes="_x0000_i1057"> м2/м3

Определяем концентрацию паровэтилового спирта на выходе из аппарата:

<img src="/cache/referats/11645/image079.gif" v:shapes="_x0000_i1058">h

— эффективность очистки

Находим продолжительностьзащитного действия адсорбера:

Полученные врезультате расчета параметры обеспечивают заданный режим работы адсорбера втечении более чем 8 часов. В целях экономии адсорбента можно уменьшить высотуего слоя.

<img src="/cache/referats/11645/image083.gif" v:shapes="_x0000_s1035">
Рис. 3.1. Адсорбер вертикальный

1.

труба для ввода газа

2.

слой пористого сорбента

3.

труба для удаления чистогогаза

4.

барбатер

5. труба для выхода пара

Список использованныхисточников

1.