Ж) Улитка на выхлопной трубе циклона

       Наличие улитки на выхлопной трубе циклона обеспечивает выпрямление крученого потока, а также осуществляет его поворот на 90°. При наличии улитки уменьшается высота установки циклона.        Использование улиток, в отдельных случаях, приводит к снижению гидравлического сопротивления циклона.       Так, для циклона ЦН-15 установка улитки уменьшает коэффициент сопротивления "  _вх" с 7,6 до 6,7, для циклона ЦН-24 наоборот, наличие улитки повышает коэффициент сопротивления с 10,9 до 12,5 [1]. Такое неоднозначное влияние улитки на гидравлическое сопротивление циклона объясняется дополнительным сопротивлением улитки, связанным с наличием более высоких скоростей на выходе из циклона. Наибольший эффект снижения гидравлического сопротивления при установке улитки получается для циклонов, у которых скорость на выходе из выхлопной трубы в 1,8-2 раза меньше скорости входа (циклоны ЦН-15, СЦН-40).       Вместо улиток на выхлопной трубе можно устанавливать колена с углом поворота на 90°. Радиус колена R/d= 1. Коэффициент сопротивления при наличии колена повышается незначительно, не более 2-х %.       Схема построения улиток для циклонов СЦН-40, ЦН-15, выраженных в долях от диаметра выхлопной трубы, показана на рис. 2.43

Выбор циклонов для промышленной очистки газов

       Большое разнообразие конструкций циклонов, приведенных в справочной литературе, затрудняет выбор типа циклона для промышленного использования [18]. В связи с этим в СФ НИИОГАЗ на протяжении ряда лет проводились работы по исследованию различных типов циклонов с целью выдачи рекомендаций по их применению [19].        На основании выполненных работ рекомендуются следующие типы циклонов.        Циклоны с винтовым входом газа - ЦH-15, ЦН-24. Эти циклоны имеют относительно высокую производительность при небольших габаритах. Применяются для грубой очистки газа от пыли с размером частиц более 20 мкм.       Циклоны со спиральным входом газа СЦН-40 относятся к высокоэффективным циклонам. Используются для тонкой очистки газа с размером частиц более 10 мкм. Циклон с обратным конусом - ВЦНИИОТ по эффективности соответствует циклону ЦН-24. Применяется для улавливания волокнистых пылей в легкой и полиграфической промышленности. Циклон CЦH-50 со спиральным входом рекомендуется для улавливания абразивных пылей. Срок службы этого циклона увеличен в несколько раз по сравнению с циклоном ЦН-15, в условиях равной степени очистки и сопротивления.       Аэродинамические схемы рекомендованных циклонов показаны на рис.2.44.и рис.2.45 .

       Замена одного типа циклона на другой, для условий сохранения сопротивлений газового тракта одинаковыми, производится за счет изменения диаметра циклона [20].       Диаметр нового циклона (Д₂), в этом случае, определяется из формулы:        (2.24)

       где: Д_{1_-} диаметр существующего циклона,                _n1 _n2 - коэффициенты сопротивления, отнесенные к плану известного циклона и нового.

       Скорость запыленного потока на входе в циклон должна быть не ниже транспортной скорости, несушей частицы пыли. При снижении этой скорости возникают отложения пыли на стенках газохода и во входном патрубке циклона.        В таблице представлены аэродинамические параметры рекомендованных циклонов при равной скорости на входе - 18 м/сек

Тип циклона	Скорость газа на входе в циклон м/сек	Скорость газа на выходе из циклона м/сек	Коэффициент сопротивления, отнесенный ко входу	Гидравлическое сопротивление, кгс/м2	Коэффициент сопротивления, отнесенный к плану циклона
ЦН-15	18	11	7,6	154	160
СЦН-40	18	8,7	7,0	142	1200
ЦН-24	18	18,4	10,9	203	80
ВЦНИИОТ	18	23	9,3	189	-

       Скорость в плане циклона (расчетная), м/с:        ЦН-15 - 2,5-3,5; СЦН-40 - 1,3-1,9; ЦН-24 - 3,5- 4,5.       Из рассмотрения таблицы следует - при равной скорости на входе наименьшее сопротивление имеет циклон СЦН-40, наибольшее - ЦН-24, ВЦНИИОТ.       Гидравлическое сопротивление находится по известной зависимости              Па (2.19)       где:  _вх, _пл - коэффициент сопротивления, отнесенный ко входу, к сечению корпуса циклона             V_вх, V_пл - скорость на входе в циклон, скорость в плане циклона, м/сек>              - плотность газового потопа, кг/м³             Расчет эффективности улавливания циклонами производится по данным фракционного коэффициента очистки. Его значение определяется экспериментальным путем, в результате испытаний моделей циклонов на кварцевой пыли с разной тониной помола в стендовых условиях. Характеристика фракционной степени очистки показывает, с какой эффективностью улавливаются отдельные фракции пыли в данном типе циклона (рис. 2.46)

       Для расчета степени очистки реального циклона необходимо иметь данные по дисперсному составу пыли, плотности пыли, вязкости газа, скорости потока в реальном циклоне, а также размеры диаметра циклона. Пересчет степени очистки с модели циклона на реальный циклон производится с использованием среднего размера частиц пыли d₅₀, который для реального циклона находится по формуле:        (2.25)        где: d_50- средний размер частиц пыли модели циклона               _тн, _т - плотность частицы пыли модели циклона и реальной пыли промышленного циклона               V_м, V - скорость в циклоне модели и реальная в промышленном циклоне              , _м - вязкость газа реальная и при испытании модели циклона

       В этой формуле отсутствует диаметр циклона, влияние которого на степень очистки выражается по ранее полученному уравнению (2.21).        Общая степень очистки для моделей циклонов  300 мм - СЦН-40, ЦН-15, ЦH-24, ВЦНИИОТ - в зависимости от d₅₀ и  показана в виде графиков, соответственно на рис.2.47, рис.2.48, рис. 2.49.

 

       Последовательность расчета степени очистки:

1. По известному дисперсному составу определяется средний размер частиц пыли d₅₀ и  дисперсия.

2. По формуле (2.25) производится пересчет d₅₀ на реальный газ с учетом другой плотности, вязкости и скорости в циклоне.

3. По графику в зависимости от пересчитанного d₅₀ и  определяется общая степень очистки, которая соответствует циклону  300 мм.

4. Пересчет степени очистки для реального диаметра циклона производится по уравнению (2.21)

       В промышленных условиях степень очистки газа в циклоне зависит от запыленности газа. Было установлено - с увеличением запыленности повышается степень очистки, с уменьшением - снижается. Это явление объясняется эффектом коагуляции - укрупнения частиц пыли в вихревом потоке циклона, а также статическим зарядом, образующимся между частицами пыли при трении между собой и о стенки циклона.        На эффект коагуляции влияет форма и плотность частиц пыли. Так, при испытаниях циклона на древесной пыли, образующейся после шлифовки с размером частиц менее 12 микрон, эффективность оказалась выше расчетной в несколько раз, то же самое происходит при улавливании отдельных видов сажи. Гидравлическое сопротивление циклона также зависит от запыленности. С ростом запыленности сопротивление циклона снижается в среднем на 10-20%.       Особенно большое влияние запыленности на снижение сопротивления циклона характерно для циклонов с высокой циркуляцией газового потока.       Так, для циклона СЦН-40 снижение достигает 20%, при запыленностях газа более 8 г/нм³. Для циклонов с винтовым входом снижение сопротивления происходит в меньшей степени - 10%.