Практична частина

Задача. Для очищення вентиляційного викиду внаслідок пересипання вугілля на технологічному комплексі вугільної шахти необхідно встановити звичайний циклонний пиловловлювач, його проектна ефективність має бути не меншою такої величини: η_пр= 87 %. Потрібно обчислити фракційну та загальну ефективність пиловловлювання.

Послідовність виконання роботи

Для розрахунку параметрів циклона обрано апарат ЦН-11, діаметр циліндричної частини якого D=0,5 м, оптимальна швидкість газу в апараті Wопт = 3,5 м/с.

1. Виписати вихідні дані з таблиці 1 згідно з варіантом (за порядковим номером в журналі).

2. Визначити необхідну площу перерізу циклонів (м²)

,

де Q_р – витрата газу, м³/год;

W_опт – оптимальна швидкість газу в апараті.

3. Обчислити діаметр корпуса циклона (м)

,

де N – кількість установок у групі, шт. (N=1 шт.).

4. Визначити дійсну швидкість газу в циклоні (м/с)

.

Швидкість переміщення газу не повинна відхилятися більш ніж на 15% від оптимальної.

5. Обчислити коефіцієнт гідравлічного опору в циклоні

,

де К₁=1 – поправочний коефіцієнт на визначення діаметра циклону;

К₂=0,94 – поправочний коефіцієнт на ступінь запиленості газу;

=245 – коефіцієнт гідравлічного опору в одиночному циклоні діаметром 500 мм (індекс с означає, що циклон працює в гідравлічній мережі, а п – без мережі, тобто відбувається безпосередній викид повітря в атмосферу);

К₃ – коефіцієнт, який враховує додаткові втрати тиску при роботі групи циклонів, а коли циклонів один то К₃=0.

6. Визначити втрати тиску в циклоні на вході та виході (Па)

,

де Р_вх, Р_вих – значення тиску на вході в циклон та на виході з нього відповідно;

– коефіцієнт гідравлічного опору циклона;

ρ_г – густина газу в робочих умовах, кг/м³ (ρ_г=0,89 кг/м³) .

Якщо величина ΔР виявилась допустимою (ΔР_доп ≤ 2500 Па), далі виконується розрахунок повного опору очищення газу в циклоні.

7. Визначити ефективність пиловловлювання в циклоні частинок розміром 25 мкм (%)

,

де Ф(Х) – таблична функція залежності ефективності очистки η від параметра Х (Ф(Х)=0,8643).

8. Обчислити концентрацію пилу на виході з циклона (г/м³).

де С_вх – концентрація пилу в газопиловій суміші на вході в циклон, г/м³.

Вихідні дані

Таблиця 1

Варіант	Величина та її розмірність			Варіант	Величина та її розмірність
	Qp, (м3/год)	ρП, (кг/м3)	Свх, (г/м3)		Qp, (м3/год)	ρП, (кг/м3)	Свх, (г/м3)
1	6	1450	5	16	6	1450	5
2	6,5	1500	5,5	17	6,5	1500	5,5
3	7	1550	6	18	7	1550	6
4	7,5	1650	6,5	19	7,5	1650	6,5
5	8	1700	7	20	8	1700	7
6	8,5	1750	7,5	21	8,5	1750	7,5
7	9	1800	8	22	9	1800	8
8	9,5	1850	8,5	23	9,5	1850	8,5
9	10	1900	9	24	10	1900	9
10	10,5	1950	9,5	25	10,5	1950	9,5
11	11	1450	10	26	11	1450	10
12	11,5	1500	10,5	27	11,5	1500	10,5
13	12	1550	11	28	12	1550	11
14	12,5	1650	11,5	29	12,5	1650	11,5
15	13	1700	12	30	13	1700	12

Контрольні запитання

1. Що таке циклони?

2. Яка будова відцентрового циклону?

3. Який принцип роботи відцентрового циклону?

4. В залежності від конструктивного виконання, які бувають циклони?

5. Від чого залежить продуктивність циклону?

6. Як можна підвищити ефектність очищення повітря або газу в циклоні?

РОЗДІЛ 2. МАСООБМІННІ ПРОЦЕСИ

Практична робота №1

РОЗРАХУНОК ТАРІЛЧАСТОГО АБСОРБЕРА

Мета роботи: Вивчити процес абсорбції, освоїти практично методику визначення основних параметрів тарілчастого абсорберу із сітчастими тарілками для поглинання водою сернистого газу (SO₂) із суміші його з повітрям.

Теоретична частина

Абсорбцією називають процес поглинання газів або парів з газових або газо-парових сумішей рідким поглиначем – абсорбентом.

Зворотний процес - виділення з абсорбенту розчинених в ньому газів носить назву – десорбції. Поєднання абсорбції з десорбцією дозволяє багаторазово використовувати поглинач і виділяти поглинений компонент в чистому вигляді.

Поглинання газу може відбуватися або за рахунок його розчинення в абсорбенті або в результаті його хімічної взаємодії з абсорбентом.

Фізична абсорбція – абсорбція, при якій компонент, що поглинається, (абсорбтив) хімічно не взаємодіє з поглиначем.

Хімічна абсорбція (хемосорбція) – абсорбція, при якій компонент, що поглинається, хімічно взаємодіє з поглиначем.

Абсорбент – рідина, що поглинає газ у процесі абсорбції, наприклад, вода, водні розчини карбонатів металів, лугів та кислот, спирти та ін.

Абсорбтив – газ, який поглинається з газової фази рідиною у процесі абсорбції.

У промисловості процеси абсорбції застосовуються головним чином для виробництва сірчаної, соляної та азотної кислот, нітратів, соди (абсорбція SO₃, НС1, NO, NO₂, NO₃, СО₂), вилучення цінних компонентів з газових сумішей або для їх очищення від шкідливих домішок (Н₂S, СО₂, SO₂, СО). Для проведення процесів абсорбції застосовують абсорбенти, що володіють вибірковою, селективною здатністю.

Абсорбційні апарати (абсорбери) – апарати, в яких здійснюються абсорбційні процеси.

Абсорбція протікає на поверхні розділу фаз. Тому абсорбери повинні мати розвинену поверхню контакту фаз між рідиною і газом. За способом утворення цієї поверхні виділяють три основні групи абсорберів:

1. Плівкові і насадкові. Поверхнею контакту в плівкових абсорберах є поверхня стікаючої плівки рідини; в насадкових - поверхня рідини, що розтікається по спеціальній насадці;

2. Барботажні абсорбери, в яких поверхня контакту фаз створюється потоками газу (пара) і рідини;

3. Розпилюючі абсорбери, в яких поверхня контакту фаз створюється внаслідок розбризкування рідини.

Очищений газ

Рис.1 – Принципова схема абсорбційної установки

На рис.1 представлена схема абсорбційної установки. Газ на абсорбцію подається газодувкою 1 у нижню частину колони 2, де рівномірно розподіляється перед надходженням до контактного елемента (насадки або тарілки). Абсорбент із проміжної ємкості 9 насосом 10 подається у верхню частину колони і рівномірно розподіляється по поперечному перерізу абсорбера за допомогою зрошувача 4. В колоні здійснюється протитокова взаємодія газу і рідини. Газ після абсорбції, пройшовши бризковідбійник 3, виходить з колони. Абсорбент стікає через гідрозатвор 13 в проміжну ємкість, звідки насосом 12 направляється на регенерацію в десорбер 7 після попереднього підігріву в теплообміннику-рекуператорі 11. Вичерпування поглиненого компоненту з абсорбенту відбувається в кубі 8, що обігрівається насиченою водяною парою. Перед подачею на зрошення колони, абсорбент, пройшовши теплообмінник-рекуператор 11, додатково охолоджується в холодильнику 5.

Регенерація може здійснюватись також іншими методами, наприклад відгонкою поглиненого компоненту потоком інертного газу чи пару, зниженням тиску, підвищенням температури.