Конспект лекций «аппараты сухой очистки газов» по разделу дисциплины «Прикладная аэроэкол о гия» для студентов 4-го курса дневной и заочной форм обучения icon

Конспект лекций «аппараты сухой очистки газов» по разделу дисциплины «Прикладная аэроэкол о гия» для студентов 4-го курса дневной и заочной форм обучения


2 чел. помогло.
Смотрите также:
Конспект лекций по курсу «использование ЭВМ для решения задач водоподготовки» для студентов 5...
Конспект лекций для студентов 1 курса дневной и заочной форм обучения специальности 070800...
Конспект лекций по дисциплине “Экономика отрасли” для студентов спец. 060800 очной...
Методические указания по написанию курсовых работ для студентов 1 курса дневной и заочной форм...
Конспект лекций для студентов всех специальностей дневной и заочной формы обучения Челябинск...
Конспект лекций дисциплины «х имия» для студентов заочной формы обучения Иргту по техническим...
Конспект лекций по разделу Оборудование клинической лаборатории...
Конспект лекций удк 651. 5 Ббк 60. 844 Конспект лекций по курсу «Делопроизводство»...
Конспект лекций удк 651. 5 Ббк 60. 844 Конспект лекций по курсу «Делопроизводство»...
Конспект лекций по дисциплине «безопасность жизнедеятельности» для иностранных студентов 1-4...
Курс лекций по отечественной истории для студентов заочной формы обучения...
Конспект лекций по курсу “Источники энергии” для студентов специальности 000008 “Энергетический...



Загрузка...
страницы:   1   2   3
скачать


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ


ХАРЬКОВСКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА


КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ


«АППАРАТЫ СУХОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ»

по разделу дисциплины «Прикладная аэроэкология»


(для студентов 4-го курса дневной и заочной форм обучения
спец. 7.070801 «Экология и охрана окружающей среды»)


ХАРЬКОВ ХНАГХ 2005

Конспект лекций «Аппараты сухой очистки газов» по разделу дисциплины «Прикладная аэроэкология» (для студентов 4 курса дневной и заочной форм обучения спец. 7.070801 «Экология и охрана окружающей среды»). Авт. Бекетов В.Е., Евтухова Г.П., Коваленко Ю.Л. − Харьков: ХНАГХ, 2005. − 64 с.


Авторы: В.Е.Бекетов,

Г.П. Евтухова,

Ю.Л. Коваленко


Рецензент: В.Н.Ладыженский


Рекомендовано кафедрой ИЭГ, протокол № 1 от 30.08.2005г.


СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ


Дисциплина «Прикладная аэроэкология» входит в программу подготовки бакалавра по специальности «Экология и охрана окружающей среды».

В конспекте представлены мероприятия по охране атмосферного воздуха, подробно рассмотрены существующие оценки эффективности систем пыле- и газоочисток, физические основы, механизмы, аппараты и оборудование современных технологии сухой очистки газов: инерционной очистки, фильтрации, электрической очистки. Проанализированы принципы действия аппаратов очистки газов, методы расчета их эффективности, а также их недостатки и преимущества.

Дисциплина дает студенту знания, с помощью которых можно выполнить экологическую оценку состояния атмосферного воздуха и предложить конкретные мероприятия по оздоровлению экологической обстановки.

  1. ^ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Мероприятия по охране атмосферного воздуха условно можно разделить на следующие группы:

  1. организация санитарно-защитных зон.

  2. инженерно-организационные мероприятия.

  3. архитектурно-планировочные мероприятия.

  4. внедрение безотходных и малоотходных технологий.

  5. применение технических средств и технологии очистки газов.

    1. Организация санитарно-защитных зон (СЗЗ)

Объекты, являющиеся источниками выделения в окружающую среду загрязняющих (неприятно пахнущих) веществ, следует отделять от жилой застройки санитарно-защитными зонами (СЗЗ).

Размеры СЗЗ до границы жилой застройки устанавливают в зависимости от:

  • мощности предприятия;

  • условий осуществления технологического процесса;

  • характера и количества выделяемых в атмосферу загрязняющих (неприятно пахнущих) веществ.

В соответствии с санитарной классификацией промышленных предприятий установлено пять классов СЗЗ:

Таблица 1.1 Классы СЗЗ предприятий

Класс предприятия

Размер СЗЗ, м



3000



1000

II

500

III

300

IV

100

V

50

Предприятия с технологическими процессами, не приводящими к выделению в атмосферу загрязняющих веществ, допускается размещать в пределах жилых районов.

Жилую застройку отделяют СЗЗ от:

  • железнодорожных линий - 100м от оси крайнего пути;

  • морских и речных портов- 100-300м:

  • автомобильных дорог: I-III категорий - 100м, IV - 50 м;

  • АЗС с подземными резервуарами для хранения топлива -50 м;

  • гаражей и наземных автостоянок - 10 – 50 м;

  • станций технического обслуживания- 15 - 50м.

При наличии неблагоприятных условий для рассеивания примесей в атмосфере, при отсутствии или недостаточной эффективности способов очистки выбросов, невозможности снижения объёма выбросов СЗЗ может быть увеличена, но не более чем в 3 раза.

Размеры СЗЗ могут быть уменьшены при изменении технологии, совершенствовании технологического процесса и внедрении надежных, высокоэффективных пылегазоочистных устройств, что должно быть подтверждено расчётами и лабораторными исследованиями и согласовано в установленном порядке.

СЗЗ нельзя рассматривать как резервную территорию и использовать ее для расширения промышленной площадки.

На территории СЗЗ допускается размещение:

- объектов более низкого класса вредности, чем основное производство;

- складов;

- гаражей;

- автостоянок;

- административных зданий;

- научно-исследовательских лабораторий.

Размер СЗЗ до границы жилой застройки, детских, учебных, лечебных, спортивных, оздоровительных учреждений, объектов зеленого хозяйства, мест отдыха следует устанавливать:

  • для предприятий с технологическими процессами, являющимися источниками загрязнения атмосферного воздуха, - непосредственно от источника загрязнения (трубы, шахты, аэрационные фонари зданий, места погрузки-разгрузки сырья);

  • для предприятий с технологическими процессами, являющимися источниками шума, вибрации, электромагнитных волн, радиочастот - от зданий, сооружений и площадок, где установлено это оборудование,

  • для электростанций, котельных - от дымовых труб;

  • для санитарно-технических сооружений, сельскохозяйственных предприятий - от границы объекта.

Территория СЗЗ должна быть благоустроена и озеленена.

При проектировании благоустройства СЗЗ необходимо сохранять существующие зеленые насаждения.

Со стороны селитебной территории надлежит предусматривать полосу древесно-кустарниковых насаждений шириной не менее 50 м, а при ширине зоны до 100 м - не менее 20 м.

Вблизи предприятий высокой вредности наиболее рациональный принцип организации зеленых насаждений - формирование аэродинамической системы, состоящей из зеленых защитных полос и открытых пространств между ними. Полосы целесообразно размещать под углом 60-90° к основному направлению ветра. При этом зона проветривается по многочисленным каналам в горизонтальном направлении. Завихрение воздуха за полосами способствует образованию восходящих потоков и рассеиванию выбросов в наиболее высоких слоях атмосферы. Одновременно защитные полосы и газонные покрытия задерживают пыль и аэрозоли и поглощают вредные газы.

Размеры СЗЗ, установленные «^ Державними санітарними правилами планування та забудови населених пунктів”[3], должны проверяться расчетом загрязнения атмосферы с учетом перспективы развития предприятия и фактического загрязнения атмосферного воздуха.

Когда расчеты не подтверждают размер СЗЗ, необходимо принимать решение об изменении технологии, предусматривающей снижение объема выбросов, перепрофилирование или закрытие предприятия.

Полученные по расчету размеры СЗЗ должны уточняться отдельно для различных направлений ветра в зависимости от результатов расчета загрязнения атмосферы и среднегодовой розы ветров района расположения предприятия:



где L - расчетный размер СЗЗ, м;

Lо - расчетный размер участка местности в данном направлении, где концентрация веществ (с учетом фоновой) превышает 1 ПДК м.р.;

Р - среднегодовая повторяемость направления ветров рассматриваемого румба, %;

Ро - повторяемость направлений ветров одного румба при круговой розе ветров, %. Например, при восьмирумбовой розе ветров: Ро = 100/8 =12,5%.

Если в соответствии с расчетом размеры СЗЗ получаются больше, чем размеры, установленные «^ Державними санітарними правилами планування та забудови населених пунктів”, то необходимо пересмотреть проектные решения и обеспечить выполнение их требований за счет уменьшения количества выбросов, увеличения высоты источников и других мероприятий.

Если после дополнительной проработки не выявлены возможности обеспечения размеров СЗЗ, требуемых санитарными нормами, то размеры принимаются в соответствии с результатами расчета загрязнения атмосферы.

  1. ^ Инженерно-организационные мероприятия

Основные инженерно-организационные мероприятий состоят в следующем:

  1. Снижение интенсивности и организация движения автотранспорта.

Для этого ведется строительство объездных и окружных дорог вокруг городов и населенных пунктов, устройство развязок пересечений дорог на разных уровнях, организация на основных городских магистралях движения по типу "зеленая волна".

  1. ^ Увеличение высоты дымовых труб, через которые осуществляются пылегазовые выбросы в атмосферу.

Чем выше труба, тем легче рассеивание газопылевых выбросов в атмосфере. Если дымовая труба высотой 100 м позволяет рассеивать вредные вещества в радиусе до 20 км, то труба высотой 250 м увеличивает радиус рассеивания до 75 км. Самая высокая в мире дымовая труба высотой более 400м построена на медноникелевом комбинате в г. Садбери в Канаде.

Следует учитывать, что при выбросах через высокие дымовые трубы повышается общее фоновое загрязнение воздуха. Кроме того, с увеличением трубы резко возрастает ее стоимость, поэтому на практике не рекомендуется строительство труб высотой более 150 м.

  1. ^ Повышение скорости движения газов в дымовой трубе.

Это способствует увеличению начального подъема выбросов, улучшению условий их рассеивания. С другой стороны, при этом возрастет гидравлическое сопротивление дымовой трубы и соответственно удельные энергозатраты на транспортировку газов.

  1. ^ Архитектурно-планировочные мероприятия

К архитектурно-планировочным относятся мероприятия, связанные с выбором площадки для строительства промышленного предприятия, взаимным расположением предприятия и жилых кварталов, взаимным расположением цехов предприятия, устройством зеленых зон.

Промышленный объект должен быть расположен на ровном возвышенном месте, хорошо проветриваемом ветрами (рис.1.1).

Площадка жилой застройки ^ 1 не должна быть выше площадки предприятия 221), в противном случае преимущество высоких труб 3 для рассеивания вредных выбросов сводится на нет.

Источники загрязнения атмосферы 3,4 желательно располагать за чертой 5 населенных пунктов и с подветренной стороны от жилых массивов по средней розе ветров теплого периода года 6, чтобы выбросы уносились в сторону от жилых кварталов.

Расстояние между производственными зданиями при удалении вредных веществ через аэрационные фонари должно быть больше восьми высот впереди стоящего здания, если оно широкое (l > 8h), и десяти, если оно узкое (l > 10h). В этом случае загрязняющие вещества не будут накапливаться в межкорпусной зоне.

Цехи, выделяющие наибольшее количество загрязняющих веществ, следует располагать на краю производственной территории со стороны, противоположной жилому массиву.

Расположение цехов должно быть таким, чтобы при направлении ветров в сторону жилых кварталов их выбросы 7 не объединялись.




^ Рис.1.1.- Рекомендуемые архитектурно-планировочные решения для размещения промышленного объекта, имеющего источники загрязнения атмосферы:

а - разрез; б - план.

1 - жилая застройка; 2 - цеха предприятия; 3 - точечный высокий источник; 4 - линейные источники (аэрационные фонари); 5 - граница населенного пункта; 6 - средняя роза ветров теплого периода года; 7 - факелы выбросов загрязняющих веществ в случае ветра в сторону жилой застройки.

Важное место занимают методы фитомелиорации с использованием зеленых насаждений (облесение и задернение территорий).

Зеленые насаждения являются незаменимыми биофильтрами. При прохождении запыленного воздуха через кроны деревьев и кустарников, а также через травянистую растительность он механически очищается от пыли благодаря осаждению аэрозольных частиц на поверхности листьев и стеблей растений. Таким образом, происходит процесс естественной фильтрации.

Кроме того, зеленые насаждения могут поглощать газообразные примеси. Например, 10 кг листьев дерева (в пересчете на сухую массу) за период с мая по сентябрь поглощают следующее количество сернистого газа: тополь - 180 г; липа - 100 г; береза - 90 г; клен - 20-30 г.

Для лесостепи поглотительная способность зеленых насаждений составляет 700-1000 кг/га. В северных районах, где количество осадков больше, поглотительная способность зеленых насаждений возрастает.

Если концентрация загрязняющих веществ превышает предельно-допустимую, она становится вредной для жизнедеятельности растений и может привести к их гибели. Наиболее газоустойчивые деревья - акация, дуб, ива, клен.


  1. Внедрение безотходных и малоотходных технологий

Внедрение безотходных и малоотходных технологий является наиболее эффективным мероприятием, позволяющим коренным образом снизить уровень загрязнения воздушного бассейна урбанизированных территорий и в целом повысить показатели качества жизни населения.

Их разработка требует совместных усилий инженеров-экологов и специалистов-технологов различных направлений. Для реализации таких мероприятий необходимы долгосрочные государственные и международные программы изменения структуры производства и хозяйственной деятельности.

Наиболее перспективными направлениями на сегодняшний день являются:

  • Переход энергетики на новые виды топлива, замена угля природным газом. Это позволит существенно снизить уровень загрязнения атмосферы пылью, SO2.

  • Замена автомобилей с бензиновыми двигателями на автомобили с двигателями, работающими на сжатом природном газе, более широкое применение электротранспорта.

  • Снижение энергоемкости производства. Повсеместная экономия и сбережение энергоресурсов, использование вторичных энергоресурсов. Для внедрения этих мероприятий Украина имеет широкие перспективы, поскольку в настоящее время энергоемкость единицы продукции в Украине одна из самых высоких в Европе.

  • Совершенствование топочного пространства и топливных горелок энергетических котлов, оптимизация процесса сжигания топлива. Это позволит снизить выбросы NOх, СО в атмосферу.

  1. Применение технических средств и технологий очистки газов

Применение технических средств и технологий очистки газов на сегодняшний день является основным мероприятиям по защите и восстановлению воздушного бассейна урбанизированных территорий.

Причиной этого служит:

  • большое количество наработанных технических решений по высокоэффективным аппаратам очистки газов от твердых, жидких и основных газообразных примесей;

  • низкий уровень приведенных затрат на очистку газов (в отличии от других групп мероприятий), позволяющий устанавливать аппараты на основных источниках загрязнения атмосферы, добиваться существенного снижении уровни загрязнения воздушного бассейна в городе в короткие сроки;

  • возможность вторичного использования уловленного продукта;

  • ограниченные размеры аппаратов очистки газов позволяют их устанавливать в верхних ярусах, на свободных площадях действующих объектов без вмешательства в технологический процесс производства и нарушения структуры застройки территории предприятия и прилегающих районов города.

В основу классификации технических средств и технологий очистки газов заложен применяемый способ очистки. Так, для очистки от твердых и жидких частиц применяют методы:

  • сухой инерционной очистки;

  • мокрой очистки;

  • фильтрации;

  • электростатического осаждения;

для очистки от от газо- и парообразных компонентов применяют методы:

  • абсорбции;

  • адсорбции;

  • термической очистки;

  • каталитической очистки;

  • биохимической очистки.

Основные требования к газоочистным установкам (ГОУ) – высокая эффективность и эксплуатационная надежность. С увеличением степени требуемой очистки и уменьшением размера улавливаемых частиц увеличиваются капитальные и эксплуатационные затраты на газоочистку. Оптимальный вариант технологии и аппарата очистки определяют по результатам технико-экономической оценки (ТЭО). ТЭО проводится при сравнении внедряемого объекта ГОУ с лучшими действующими аналогами.

ГОУ, как правило, не дают прямой прибыли. Уловленный продукт покрывает лишь часть затрат. Однако, если учитывать предотвращенный ущерб от возможного загрязнения атмосферного воздуха при отсутствии газоочистки, то реальными становятся показатели прибыли и рентабельности ГОУ.



  1. ^ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ПЫЛЕ-
    И ГАЗООЧИСТКИ


Оценка эффективности систем пыле- газоочистки проводится по следующим показателям:

Степень (эффективность) очистки газов – отношение количества уловленного загрязняющего вещества (ЗВ) к количеству, поступающему в аппарат на очистку:

,

где^ Мвх, Мвых, Мвх –соответственно количество уловленного в аппарате, входящеги и выходящего из аппарата ЗВ, кг/с;

Свх, Свых – концентрация ЗВ в единице объема сухого газа соответственно на входе и выходе из аппарата, г/м3;

Qвх, Qвых – расход газа соответственно на входе и выходе из аппарата, м3.

При работе газоочистного аппарата без утечек и подсоса воздуха, определив концентрацию загрязняющего вещества относительно единицы объема сухого газа, приведенного к нормальным условиям, степень очистки можно выразить так:

.

Коэффициент проскока – отношение количества загрязняющего вещества, выходящего с выбросами из аппарата пылегазоочистки, к количеству, поступившему в него:

.

Кпр и η могут быть выражены в долях единицы или в %. Величиной Кпр пользуются в случаях, когда необходимо оценить конечную запыленность или сравнить относительную запыленность газов на выходе из различных аппаратов.

Для определения степени очистки абсолютные значения Qвх и Qвых находить необязательно, достаточно знать их соотношение
Qвх/ Qвых.

Степень очистки для частиц пыли различных размеров неодинаковая. Лучше улавливается крупная пыль, чем мелкая. Степень совершенства пылеулавливающего аппарата характеризуется достигаемой с его помощью фракционной (или парциальной) степенью очистки.

Фракционная степень (коэффициент) очистки – отношение количества пыли данной фракции, уловленной в аппарате к количеству входящей пыли той же фракции.

Парциальная степень (коэффициент) очистки – отношение количества частиц данного размера, уловленных в аппарате, к количеству частиц этого же размера на входе в аппарат.

Фракционный коэффициент очистки можно найти как среднее значение парциальных коэффициентов очистки частиц пыли, входящих в данную фракцию. Графическое изображение фракционной и парциальной степени очистки представлено на рис.2.1.




Фракционный ηф и парциальный ηп коэффициенты очистки находят по формулам

,

где Мфул и Мфвх - масса уловленной фракции и масса фракции на входе в аппарат;

Фул и Фвх –содержание данной фракции в уловленной массе пыли и во входящей на очистку массе, %;

Мул и Мвх – масса уловленной пыли и масса пыли на входе на очистку;

,

где МNул и МNвх – масса частиц данного размера, уловленных в аппарате и на входе в аппарат соответственно;

Nул и Nвх –количество частиц (%) данного размера, уловленных в аппарате и на входе в аппарат соответственно.

Зная дисперсный состав пыли и степень очистки по фракциям ηфi, можно определить общую степень очистки η:

или ,



где Фвх – содержание каждой из фракций на входе в аппарат;

N вх – количество частиц данного размера на входе в аппарат.

Последняя формула может быть записана более точно:



Часто графическая зависимость ηп=f(dч) , построенная в вероятностно-логарифмической системе координат, приобретает вид прямой линии, и может быть записана в виде интеграла вероятности:

,

где lgdч/d50- логарифм отношения текущего размера частиц dч к диаметру частиц d50, осаждаемых с эффективностью 50%;

lgση - стандартное отклонение в функции распределения парциальных коэффициентов очистки;

Значение d50 находят как абсциссу точки графика ηп=f(dч) с ординатой равной 50%, а lgση – из соотношения:

,

где lg d84,1 – значение абсциссы точки графика ηп=f(dч) с ординатой ηп=84,1%.

Если распределение подлежащих очистке частиц является логарифмически нормальным, то значение полного коэффициента очистки можно найти по формуле

,

где ; .

Суммарную степень очистки газов η, достигаемую в нескольких последовательных аппаратах, определяют по формуле

,

где η1, η2 , ηn - степень очистки газов соответственно в 1-м, 2-м, …i-м пылеуловителе.

При этом следует учитывать изменение фракционного состава пыли при переходе к каждому последующему очистному аппарату.

  1. ^ АППАРАТЫ СУХОЙ ИНЕРЦИОННОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ (ИНЕРЦИОННЫЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ)

Основным достоинством большинства этих аппаратов является простота конструкции, определяющая возможность их изготовления на неспециализированных предприятиях.

Степень очистки газов в инерционных пылеуловителях часто недостаточна. Поэтому они применяются в качестве первой ступени очистки газов перед более эффективными пылеуловителями.

Осаждение в поле силы тяжести применяют для грубой очистки запыленных газов от частиц размером 30 – 100 мкм; инерционное осаждение 25 – 30 мкм; центробежное - до 5 мкм.

  1. ^ Физические основы гравитационного и инерционного осаждения

С момента начала движения частицы в вязкой среде (водной или воздушной ) возникает сила сопротивления этому движению Fc , которая в соответствии с законом Ньютона выражается следующим образом:

, (3.1)

где - относительная скорость частицы и среды, м/с;

ρг- плотность газа, кг/м3;

Fч- площадь сечения частицы, нормальная к направлению движения;

Сх- коэффициент аэродинамического сопротивления.

Для сферических частиц (как и для капель жидкости) Сх = f(Re):

. (3.2)

Для области ламинарного обтекания Re≤2:

. (3.3)

Для переходного режима 2 < Re ≤500:

.

Для турбулентного режима Re ›500:

Сх = 0,44 .

В пределах значений Re≤400 можно пользоваться формулой

.

Выражение (3.1) с учетом (3.2) и (3.3) (при ламинарном обтекании) принимает вид

. (3.4)

При осаждении частицы на нее действуют сила тяжести Fg и выталкивающая сила Fa:

, (3.5)

. (3.6)

Частица находится в равновесии при условии



Объединяя (3.4), (3.5), и (3.6) получаем

,

откуда

, (3.7)

где wo – скорость витания частицы – скорость направленного вверх вертикального потока газа, при которой данная частица будет удерживаться в занимаемом ею положении.

Решая уравнение (3.7) относительно dч, получаем



Полученное выражение показывает, что при постоянной плотности ρг и вязкости среды μ каждой скорости витания соответствует свой размер частицы.

  1. Пылеосадительные камеры

^ Пылеосадительные камеры (ПК) представляют собой простейшие установки для улавливания крупных частиц пыли.

ПК используют в качестве первой ступени очистки газов для улавливания наиболее крупных частиц. Это позволяет избежать осаждения пыли в газоходах и снизить нагрузку на последующие ступени.

Варианты принципиальной схемы пылеосадительных камер приведены на рис. 3.1, а и б.

Максимально допустимая скорость газа в ПК задается исходя из условия отсутствия вторичного уноса пыли. Для различных видов пыли скорость имеет значения от 1,7 до 7,6 м/с и зависит от плотности, размера и формы частиц (табл.3.1).






Рис. 3.1.- Пылеосадительные камеры

1 – входной патрубок;

2 - корпус;

3 – выходной патрубок;

4 – пылеотводящий бункер.



Таблица 3.1.- Максимально допустимые скорости газов

в осадительных камерах

Пыль

Плотность

частиц, кг/м3

Среднемедианный размер частиц, мкм

Максимально допустимая скорость газов, м/с

Асбест

2200

261

5,0

Известняк

2780

71

6,4

Крахмал

1270

64

1,75

Неметаллическая пыль из плавильных печей

3020

117

5,6

Деревянные опилки




1400

6,6


Степень очистки определяется временем пребывания частиц в ПК, что вызывает необходимость увеличения размеров ПК. В наиболее неблагоприятных условиях находятся частицы, расположенные под потолком камеры. Этим частицам для осаждения необходимо пройти путь, равный высоте камеры Н (рис.3.1, а).

При приближенном расчете осадительных камер принимают, что частицы движутся вдоль камеры со скоростью, равной скорости газового потока Wг, и одновременно опускаются вниз со скоростью, равной скорости витания W0. Для осаждения частица должна достичь дна раньше, чем газовый поток вынесет ее из камеры. Поэтому время осаждения частицы, в крайнем случае, должно равняться времени пребывания ее в камере.

Время осаждения частицы: .

Время пребывания частицы в камере: .

Граничное условия осаждения частицы (τ0 = τк):

. (3.8)

Расход газа:

(3.9)

Подставляя (3.9) в (3.8), получаем



. (3.10)

Из формулы (3.10) определяем максимальное количество газа, которое можно пропустить через камеру при условии осаждения частиц диаметром dч.

Решая обратную задачу, находим диаметр частиц, которые будут осаждаться при пропускании через камеру объема газа Qг:

. (3.11)

Из формул (3.10) и (3.11) видно, что с увеличением площади дна камеры существенно улучшаются условия осаждения. Уменьшение высоты камеры без увеличения площади дна не дает эффекта, поскольку при этом уменьшается поперечное сечение камеры, растет Wг и уменьшается τк.

  1. Циклоны

Циклоны являются одними из самых распространенных пылеулавливающих аппаратов. Они предназначены для улавливания пыли размером 15 ÷20 мкм и более.

Работа циклона основана на использовании центробежных сил, возникающих при вращении газового потока внутри корпуса циклона. Это вращение достигается за счет тангенциального ввода газа в циклон или с использованием завихрителя. В результате действия центробежных сил взвешенные в потоке газа частицы пыли отбрасываются на стенки корпуса и выпадают из потока. Газ, освобожденный от пыли, продолжает вращаться, совершает поворот на 180 градусов и выходит из циклона через расположенную на оси выхлопную трубу.


^ Рис.3.2.- Схема циклона:

1-входной патрубок;

2-цилиндрическая часть корпуса;

3-коническая часть корпуса;

4-пылевыпускное отверстие;

5-бункер для пыли;

6-пылевой затвор;

7-выхлопная труба;

8-раскручивающая улитка;

9-выходной патрубок;

10-наклонная крышка.


Частицы пыли, достигающие стенок корпуса, под действием перемещающегося в осевом направлении вращающегося потока и сил тяжести движутся по направлению к выходному отверстию корпуса и выводятся из циклона.

Наиболее распространенными в странах СНГ являются циклоны конструкции НИИОгаз (Научно-исследовательский институт очистки газов, г.Москва) – ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24. Широкое применение нашли также циклоны ЛИОТ (Ленинградский институт охраны труда) и СИОТ (Свердловский институт охраны труда).

Циклоны ЛИОТ по сравнению с циклонами НИИОгаза имеют удлиненную цилиндрическую часть, глубоко введенную выхлопную трубу и имеют больший угол раскрытия конической части.

Циклоны СИОТ отличаются полным отсутствием цилиндрической части и имеют треугольную форму входного патрубка.

Циклоны НИИОгаз, ЛИОТ, СИОТ нормализованы и любой их размер может быть выражен в долях диаметра.

Основные конструктивные соотношения циклонов зависят от типа выбранного аппарата. Для циклона типа ЦН-15 рекомендуются следующие соотношения:

  • внутренний диаметр выхлопной трубы d=0,59D, (D- внутренний диаметр корпуса циклона);

  • диаметр пылевыпускного отверстия d1=0,3÷0,4D;

  • ширина входного патрубка b=0,2D;

  • высота входного патрубка a=0,66D;

  • угол наклона крышки α=15о;

  • высота цилиндрической части H=2,26D;

  • высота конуса Hk=2D;

  • угол наклона стенок бункера β=55÷60о;

  • диаметр бункера Dб=1,5D ;

  • высота бункера Нб=0,8D .

По эффективности пылеулавливания циклоны НИИОгаз, ЛИОТ, СИОТ мало отличаются друг от друга.

Помимо циклонов возвратно-поточного типа (к ним относятся все рассмотренные выше циклоны) существуют прямоточные циклоны. Прямоточные циклоны отличаются низким гидравлическим сопротивлением, поскольку в них отсутствует поворот газов на 1800. Однако они практически не пригодны для улавливания мелкодисперсной пыли ввиду низкой эффективности.


Рис.3.3 - Прямоточный циклон:

1-тангенциальный вход запыленного газа;

2-выход очищенного газа;

3-выгрузка уловленной пыли.


    1. Основы теории циклона

Рассмотрим частицу пыли массой mч, вращающуюся в газовом потоке циклона по окружности радиуса R со скоростью W:








Под влиянием центробежной силы Рц частица приобретает скорость в радиальном направлении, встречая при своем движении сопротивление газового слоя.

Рассматривая движение частицы в радиальном направлении в момент, когда сила сопротивления уравновесит центробежную силу, можно записать следующую формулу:

.

Из этой формулы выразим скорость частицы, которая может быть достигнуты в радиальном направлении:

.

Скорость перемещения частицы в радиальном направлении можно записать в следующем виде:

.

Объединяя два последних уравнения, имеем

.

Разделим переменные, получим:

.

Проинтегрируем полученное уравнение в пределах от R1 до R2 и от 0 до t (учитывая, что ):

.

Время прохождения частицей пути (R2-R1)

.

Диаметр частицы dч, успевающей за время t пройти путь длиной (R2-R1), равен:

.

Из двух последних формул следует, что эффективность работы циклона возрастает с увеличением скорости газа W, размера dч и плотности частиц ρч пыли и уменьшается с увеличением вязкости газа μг и размеров циклона.




оставить комментарий
страница1/3
В.Е.Бекетов
Дата02.10.2011
Размер0,81 Mb.
ТипКонспект, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3
отлично
  3
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх