4 Расчеты аппаратов

4.1 Методика расчета осадительной камеры.

4.1.1 По дисперсному и фракционному составу пыли разработчик ПГУ учитывает, что диаметр(d_п) частиц соответствует скорости в осадительной камере не менее 0,1 м/с.

4.1.2 Определяется величина критерия Архимеда:

Ar = ((d_п³ * _г² * g) / _г² )*((_п - _г )/  _г (4.1)

4.1.3 По величине Ar определяют область, в которой происходит осаждение, и вычисляют число Рейнольдса:

При Ar  36 Rе = Ar/18; (4.1а)

При 36<Ar<8300 Rе = 0,152 Ar^0,715; (4.2)

При Ar>8300 Rе = 1,74 Ar . (4.3)

4.1.4 Вычисляют теоретическую скорость осаждения шарообразной частицы:

При Ar  36 _ос= d_п² * g * (_п - _r)/ 18 _r, (м/с); (4.4)

При 36<Ar<8300 _ос = 0,78*(d_п^0,43(_п - _г)^0,715/ _г^0,285 * _r ^0,43).

При Ar>8300 _ос = 5,46 *  d _п * (_п - _г)/_г.

Проверка скорости _ос выполняется по формуле : _ос = Re* _r / d _п *_г

4.1.5 Опытным путем установлено, что снижение скорости осаждения частиц составляет: для округлой формы ₀ = 0,87; для угловатых частиц _у = 0,77; для продолговатых частиц _пр = 0,68; для пластинчатых частиц _пл. = 0,58;

Доля (m) различных форм частиц, учитывающихся в процессе осаждения, задается в таблице 4.1 (по вариантам).

Таблица 4.1

Форма частиц	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	0,1	0,4	0,3	0,2	0,1	0,4	0,3	0,2	0,1	0,4
у	0,2	0,3	0,4	0,1	0,2	0,3	0,2	0,1	0,3	0,1
пр	0,3	0,2	0,1	0,3	0,4	0,1	0,1	0,4	0,4	0,3
пл	0,4	0,1	0,2	0,4	0,3	0,2	0,4	0,3	0,2	0,2

При неравномерном распределении частиц снижение скорости осаждения

 = ₀*m₀+_y*m_y+_пр*m_пр+_пл*m_пл. (4.5)

4.1.6 Фактическая скорость осаждения частиц

_т^ос = _ос * (м/с). (4.6)

4.1.7 Скорость газа в осадительных камерах не должна превышать Wг= 1.2 м/с. Оптимальная скорость газа в осадительной камере выбирается в пределах

Wг= 0,8-0,9 м/с.

4.1.8 Площадь сечения осадительной камеры, м²

S=V₁/W_г. (4.7)

4.1.9 Осадительные камеры, как правило, выполняются прямоугольного сечения. Определяем Нк (см. рисунок 4.1)

Нк = 0,707 S. (м). (4.8)

Длина осадительной камеры L определяется

L=W_г*Н_к/W_ос (м).

Остальные параметры выбираются конструктивно.

4.1.10 Конструктивно, горизонтальная осадительная камера может быть выбрана в соответствии с рисунком 4.1, вертикальная в соответствии с рисунком 4.2.

4.1.11 Выполняются расчеты параметра (П). Для осадительных камер, в которых движение пылегазового потока осуществляется с огибанием поперечных перегородок (n)

П = 2*[n^ос.*Н_кL/W_г*S]. (4.9)

4.1.12 Определяется параметр проскока частиц (р)

P = 1 / е^П. (4.10)

Определяется фракционная эффективность очистки пылеосадительной камеры

_ф⁰ = (1 - P). (4.11)

А-А В-В

Рисунок 4.1-Схема горизонтальной осадительной камеры

А―А

А

А

Н_к

2Н_к

ℓ

L

Пыль

Рисунок 4.2–Схема вертикальной осадительной камеры

4.1.13 После выбора и расчета геометрических характеристик пылеосадительной камеры производится расчет потерь давления в ней. Порядок расчета следующий (рассматривается горизонтальная осадительная камера):

Определяется скорость пылегазовоздушной смеси в сечениях А-А

W_А-А=V₁/S_А-А, м/с, (4.12)

где S_А-А—площадь в сеченияи А-А. Вычисляется эквивалентный диаметр в сечениях А-А и В-В, принимая во внимание, что скорость пылегазовой смеси перед входом в пылеосадительную камеру 5 м/с.

d_э = 4S/ П, (4.13)

d_эA-A = 4S_A-A/ П_A-A, d_эВ-В = 4S_В-В/ П_В-В,

где - S_В-В – площадь сечения В-В. П_A-A, и П_В-В - периметры сечений..

Определяются числа Рейнольдса в сечениях А-А и В-В

Re_A-A = d_э^А-А*_A-A*_г/ _г ; Re_B-B = d_э^B-B *W_г*_г/ _г , (4.14)

где W_г – скорость газа в указанных сечениях, м/с.

Коэффициент гидравлического сопротивления в сечениях А-А и В-В рассчитывается по формулам:

при Rе < 4000  = 64/Re;

при Re от 4000 до 10⁵  = 0,316/Re^0,25 . (4.15)

Определяются потери давления на трение

P_тр = _A-A*(l₁ / d_э^А-А)*(_г * _A-A²/ 2) + _B-B*(L/ d_э^B-B )*( _г* W_г²/2), (Па). (4.16)

Вычисляются потери давления на местные сопротивления

P_М.С = ₁* (_г*_A-A²/ 2) + n * ₂ *(_г* W_г²/2), (Па), (4.17)

где ₁ - коэффициент местного сопротивления при входе пылегазовоздушной смеси в камеру (происходит плавное расширение) ₁= 0,5;

₂ = коэффициент местного сопротивления при огибании перегородок ₂ = 2,5

n - Число перегородок, выбирается из схем осадительной камеры.

Общая потеря давления в осадительной камере состав:

P = P_тр + P_М.С, (Па). (4.18)

Аналогично выполняются расчеты для вертикальной осадительной камеры.

4.2 Методика выбора циклона.

4.2.1 Схема цилиндрического циклона показана на рисунке.4.4, а конического на рисунке 4.5. Для циклонов принят следующий ряд внутренних диаметров D, мм: 200, 300, 400, 500, 600, 700,800. Размер диаметра бункера D_б берется равным 1,5 D; высота бункера 0,8D; днище бункера выполняется с углом 60° между стенками; выходное отверстие имеет диаметр 250 или 300мм.

4.2.2 Задавшись типом циклона, определяют оптимальную скорость газа W_опт в сечении циклона диаметром D по данным приведенным ниже.

Для циклонов типа:

ЦН-24 W_опт= 4,5м/с;

ЦН-15У W_опт= 3,5м/с;

ЦН-15 W_опт= 3,5м/с;

ЦН-11 W_опт= 3,5м/с;

СДК-ЦН-33 W_опт=2,0м/с;

СК-ЦН-34 W_опт=1,7м/с;

СК-ЦН-34М W_опт=2,0м/с.

4.2.3 Расчёт циклона ведется при наличии данных d_m и lg _r методом последовательных приближений в следующем порядке.

Задавшись типом циклона, определяют оптимальную скорость газа Wг _опт в сечении циклона по данным, приведенным в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Тип циклона	ЦН-2У	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СК-ЦН-34м	СК-ЦН-34
г опт, м/с	4,5	3,5	3,5	3,5	2,0	2,5

4.2.4 Вычисляют диаметр циклона по формуле:

D =  4V₁ /  Wг _{опт .}м (4.19)

Полученное значение D округляют, до ближайшего значения внутреннего диаметра циклона: D м: 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7,0,8. Если расчетный диаметр циклона превышает его максимально допустимое значение, то необходимо применить два или более параллельно установленных циклона

4.2.5 По выбранному диаметру циклона находят действительную скорость газа в циклоне, м/с

W = 4V₁ /  n D², (4.20)

где n – число параллельно установленных циклонов.

Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на ±15% .

4.2.6 Определяют коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона:

 = K₁ * K₂ * ₅₀₀, (4.21)

где K₁ – поправочный коэффициент на диаметр циклона (таблица 4.5),

K₂ - поправочный коэффициент на запыленность воздуха (таблица 4.6),

₅₀₀ – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм (таблица 4.7).

4.2.7 Гидравлическое сопротивление циклона вычисляется по формуле:

P =  * (_r * W²/2), (Па). (4.22)

4.2.8 Эффективность очистки газа в циклоне определяется по формуле

₁= 0,5 * [1 + Ф (х)], (4.23)

где Ф (х) – табличная функция от параметра х, равного:

х = (lg * (d_m/d₅₀)) / lg²_r + lg²_n. (4.24)

Величина d₅₀ определяется по уравнению

d₅₀= d₅₀^T(D/D_T)(_пт/_п)(/_т)( _т/) ,

где d₅₀^T и lg_r для каждого циклона приведены в таблице 4.3

Таблица 4.3

Тип цик - лона	ЦН 2У	ЦН -15У	ЦН -11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН34М	ЦН-15
d50T	8,5	6,0	5,65	4,31	4,95	5,3	6,5
Lgr	0,308	0,283	0,352	0,364	0,308	0,340	0,352

D_T = 0,6 м ; _пт = 1930 кг/м³; _т = 22,2 * 10^-6 Па*с; _т = 3,5 м/с.

D, _п, ,  - полученные параметры для рассчитываемого циклона.

Значения Ф (х) определяются по полученным значениям х (см. таблицу 4.4).

Таблица 4.4

Х=	-2,70	-2,0	-1,8	-1,6	-1,4	1,2	-1,0	-0,8
Ф (х)=	0,0035-	0,0228	0,0359	0,0548	0,0808	0,1151	0,1587	0,2119
Продолжение таблицы 4.4 Х = -0,6 -0,4 0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 Ф (х)= 0,2743 0,3446 0,4207 0,5000 0,5793 0,6554 0,7257 0,7881 Х= 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,7 Ф (х)= 0,8413 0,8849 0,9192 0,9452 0,9641 0,9772 0,9965

Таблица 4.5

Тип циклона	Значение К1 для D (в мм)
	150	200	300	400	500
ЦН-11	0,94	0,95	0,96	0,99	1,0
ЦН-15 ,ЦН-15У, ЦН-24 СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34	0,85	0,90	0,93	1,0	1,0
СК-ЦН-34М	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

Таблица 4.6

Тип циклона	Значение К2 при Свх, г/м3
	10	20	40	80	120	150 и выше
ЦН-11	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	0,5
ЦН-15	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-15У	0,93	0,92	0,91	0,89	0,88	0,87
ЦН-2У	0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,86
СДК-ЦН-33	0,81	0,78	0,78	0,77	0,76	0,745
СК-ЦН-34	0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
СК-ЦН-34М	0,99	0,97	0,95	0,915	0,91	0,90

Таблица 4.7

Тип циклона	Значение 500		Тип Циклона	Значение 500
	При выхлопе в атмосферу	При выхлопе в гидравлическую часть		При выхлопе в атмосферу	При выхлопе в гидравческую часть
ЦН-11	250	245	СДК-ЦН-33	600	520
ЦН-15	163	155	СК-ЦН-34	1150	1050
ЦН-15У	170	165	СК-ЦН 34М	2000	2000
ЦН-24	80	75	-	-	-