4.9.1.1 Расчет циклона

Теоретический расчет циклонов сложен, поэтому на практике расчет ведут по упрощенной методике.

В геометрически подобных циклонах влияние сопротивлений всех видов (местные и обусловленные трением) учитывается одним общим коэффициентом , а вместо действительных скоростей газового потока на отдельных участках циклона используется условная (или фиктивная) скорость , равная отношению объемного расхода газа ( , м /с), проходящего через циклон к его поперечному сечению ( , м ).

Экспериментальным путем установлено, что геометрически подобные циклоны обеспечивают удовлетворительную степень очистки запыленного газа при значении условной скорости газа =2,5…4,0 м/с.

Схема расчет циклона.

1 По характеристике запыленного газа (размер частиц и концентрация дисперсной фазы, плотность газа и частиц) и требуемой степени очистки выбирается тип циклона. Например

- циклон типа ЦН-24 обеспечивает повышенную производительность при наименьшем гидравлическом сопротивлении; предназначен для улавливания крупной пыли;

- циклон типа ЦН-15 обеспечивает хорошую степень улавливания при сравнительно небольшом гидравлическом сопротивлении;

- циклон типа ЦН-1 обеспечивает повышенную эффективность и рекомендуется в качестве унифицированного пылеуловителя.

2 Принимается соотношение ;

3 Рассчитывается величина условной скорости из предположения, что циклон есть какое-то местное сопротивление ( )

, (4.175)

которая должна находиться в диапазоне от 2,5 до 4 м/с.

4 На стадии проектирования по известному объемному расходу запыленного газа ( , м /с) определяется диаметр корпуса циклона

(4.176)

и по нормалям рассчитываются все остальные размеры.

На стадии эксплуатации по известному диаметру циклона рассчитывается производительность по запыленному газу

. (4.177)

5 Степень очистки газа можно оценить по номограммам, составленным на основе опытных данных, в зависимости от технической характеристики запыленного газа.

4.9.1.2 Конструкция батарейного циклона

Если производительность циклона по запыленному газу превышает 0,2 м /с, то диаметр корпуса близок к 1000 мм. При этом траектория частиц имеет малую кривизну, соответственно мала и центробежная сила, отделяющая частицу от газового потока. Кроме того, увеличивается путь движения частицы до стенки циклона. Поэтому циклоны диаметром более 0,8 м обычно не используются, а очистку газов осуществляют группой параллельно работающих циклонов обычного диаметра либо в батарейном циклоне.

На рисунке 4.49 изображены конструкции батарейного циклона (тип БЦ) и его элементов.

Используют также мультициклоны (батарейный циклон), состоящие из большого количества циклонных элементов.

1-корпус; 2-газораспределительная камера; 3-корпуса циклонных элементов; 4-трубные решетки; 5-бункер для пыли; 6-лопастные устройства для закручивания газового потока внутри элементов типа “винт”(6) и типа “розетка”

Рисунок 4.49 - Батарейный циклон (а) и его элементы (б,в)

В общем корпусе циклона 1 расположены циклонные элементы 3, герметично закрепленные в трубных решетках 4. Запыленный газ через входной штуцер поступает в газораспределительную камеру 2, а из нее - в циклонные элементы, в кольцевое пространство между корпусом элемента 3 и патрубком для вывода очищенного газа. В этом пространстве размещены закручивающие устройства типа “винт” 6 либо типа “розетка”, которые придают газовому потоку вращательное движение. Пыль отбра­сывается к стенкам, движется вниз по спирали и ссыпается из всех элементов в общий бункер 5. Очищенный газ выходит из элементов по трубам в камеру очищенного газа и удаляется из аппарата через верхний штуцер.

Диаметр элементов батарейных циклонов - от 40 до 250 мм. Наиболее часто применяются циклонные элементы диаметром 100, 150, 200 и 250 мм. Количество циклонных элементов достигает 120 шт.

В таблице 4.8 приведены приближенные значения коэффициентов очистки , полученных для слабо слипающихся пылей, и коэффициенты гидравлического сопротивления циклонных элементов с розеточным закручивающим устройством.

Таблица 4.8 – Техническая характеристика циклонных элементов батарейного циклона

Диаметр элемента, мм	Наибольшая допускаемая запыленность газа г/м (при 0°С и 0,1 МПа)	Условный диаметр частиц, мкм			Коэффициент гидравлического сопротивления при угле наклона лопастей
		5	10	15
		Коэффициент очистки , %			25°	30°
250	75	72	84	93	90	65
150	35	78	88	95
100	15	82	91	96

Расчет батарейных циклонов проводится аналогично расчету одиночных циклонов по уравнениям (4.175) и (4.177). По уравнению (4.177) определяется производительность одного циклонного элемента ( , м /с). Тогда по заданному общему расходу запыленного газа ( , м /с) определяется требуемое число циклонных элементов z

. (4.178)

Основные достоинства и недостатки циклонов

Циклоны всех видов отличаются простотой конструкции (не имеют движущихся частей) и могут быть использованы для очистки химически активных газов при высоких температурах. По сравнению с аппаратами, в которых отделение пыли осуществляется под действием сил тяжести, циклоны обеспечивают более высокую степень очистки газа, более компактны и требуют меньших капитальных затрат.

К недостаткам циклонов относятся

- сравнительно большое гидравлическое сопротивление ;

- невысокая степень улавливания частиц d<10 мкм;

- чувствительность к колебаниям нагрузки по запыленному газу;

- механическое истирание корпуса аппарата частицами.