Оборудование для очистки атмосферного воздуха. Расчет циклона ЦН-24

Рис. 9. Установка для огневого обезвреживания технологических и вентиляционных выбросов

 

 

 

 

 

 

3. РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ  ДЛЯ ОЧИСТКИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

3. 1. Исходные данные

Тип циклона: ЦН-24

Vг=65000 м3/ч – количество очищаемого газа при рабочих условиях;

µг=25∙10-6 Па∙с – динамическая вязкость газа при рабочей температуре;

dm=30 мкм – медиальный диаметр, при котором масса всех частиц пыли меньше или крупнее dm составляет 50%;

δч=0,35 – стандартное отклонение величины;

ρч=2400кг/м3 – плотность частиц;

ρг=0,68 кг/м3 – плотность газа при рабочих условиях;

Cвх=70∙103 кг/м3 – запыленность газа;

δη= – требуемая эффективность очистки газа.

3. 2. Расчет циклона  ЦН-24

Конструкцию циклона рассчитываем методом последовательных приближений в последующем порядке.

1. Выбрав тип циклона  по таблице  4.3. определяем оптимальную  скорость газа в аппарате ωопт, м/с

ωопт(ЦН-24) = 4,5 м/с

2. Определяем необходимую  площадь сечения циклона (в м2):

F=Vг/ωопт,

F = (65000/3600)/4,5 = 4,01 (м2)

3. Определяем диаметр  циклона, задаваясь числом циклонов N=1 (в м):

 

 (м)

Диаметр циклона округляем до 2400 мм = 2,4 м.

4. Вычисляем действительную  скорость газа в циклоне:

ω = Vг/0,785 ND2, [12]

ω = 18,06/0,785∙1∙(2,4)2 = 3,99 (м/с)

Скорость газа в циклоне не отклоняется более чем на 15% от оптимальной скорости.

4,665 > 3,99 > 3,315

5. Определяем коэффициент  гидравлического сопротивления  циклона или группы циклонов:

ξц = К1К2 ∙ ξ спц500 + К3,

где ξ спц500 – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм (табл. 4.4.), ξспц500=80; К1 – поправочный коэффициент, зависящий от диаметра циклона (табл. 4.5.), К1=1; К2 – поправочный коэффициент, учитывающий запыленность газа (табл. 4.6.), К2=0,905; К3 – коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу (для одиночных циклонов К3=0).

ξц = 1∙0,905∙80 = 72,4

6. Определяем потери давления  в циклоне (в Па):

∆p = ξц∙ρ ω2/2,

∆p = 72,4∙(0,68∙(3,99)2/2) = 391,9 (Па)

7. Определяем диаметр  частиц, улавливаемых на 50%:

 

где индекс «т» означает стандартные условия работы циклона.

 = 8,5 мкм;

= 0,6 м;

= 1930 кг/м3;

= 22,2 ∙ 10-6 Па∙с;

= 3,5 м/с

 (мкм)

8. Определяем параметр  х по формуле:

х = lg(dm/d50)/lg2δη+lg2δч, [12]

lgδη = 0,308;

lgδч = 0,35

х = lg(30/15,2)/lg0,308+lg0,35 = 1,43

 

 

9. Определяем функцию  распределения Ф(х) (табл. 4.7.) и полный коэффициент очистки газа по формуле (в %):

ηр=50∙[1+Ф(х)],

Ф(х) = 0,9234,

ηр = 50∙[1+ 0,9234] = 96,17% [12]

Показатель	ЦН-24	ЦН-24расч. мм
Диаметр циклона Внутренний диаметр      выхлопной  трубы d      пылевыпускного отверстия d1 Ширина входного патрубка       в циклоне (внутренний размер) b       на входе (внутренний размер) b1 Длина входного патрубка l Диаметр средней длины циклона Dср Высота установки фланца hфл Угол наклона крышки и входного патрубка циклона α,град Высота       входного  патрубка а       выхлопной  трубы hт       цилиндрической  части Нц       конической  части Нк       внешней  части выхлопной трубы hв Общая высота циклона Н	0,59 0,3-0,4   0,2 0,26 0,6 0,8 0,1   24   1,11 2,11 2,11 1,75 0,4 4,26	2400   1420 720-960   480 620 1400 1900 240   24   2660 5060 5060 4200 960 10220

 

 

3. 3. Расчет бункера

1. Диаметр бункера:

Dб = 1,5D,

Dб = 1,5∙2400 = 3600 мм

2. Высота цилиндрической  части бункера:

0,8D = 0,8∙2400 = 1920 мм [12]

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С огромным ростом промышленности происходит существенное воздействие на окружающую среду. Негативным факторам со стороны предприятий и автомобильного транспорта подвергается атмосферный воздух, вода в больших объемах, а также огромные территории почв. Атмосфера испытывает на себе нагрузку от поступающих в нее вредных, токсичных веществ как неорганического, так и органического происхождения. Многие из газообразных выбросов способны образовывать кислотные осадки, вступая во взаимодействие с компонентами воздуха. Это приводит к закислению почв и водоемов, в результате чего может произойти гибель живых организмов. Кроме этого кислотные осадки пагубно влияют на конструкции строений, природных и культурных памятников. Находясь в воздухе, некоторые газы вызывают образование парникового эффекта, что, в свою очередь, ведет к изменению климата на планете. К тому же эти вредные компоненты приводят к ухудшению здоровья людей. Не менее опасными загрязнителями атмосферы являются аэрозоли и пыли. Они также изменяют состав воздуха и пагубно влияют на жизнедеятельность и здоровье людей.

В связи с этим было разработано множество методов и средств защиты атмосферы от вредных воздействий. Оборудование различается по назначению, принципу действия, конструктивным особенностям, а также по эффективности очистки. При выборе соответствующей техники необходимо изначально установить тип и состав вредных компонентов, после чего надо уделить большое внимание эффективности очистки выбираемого аппарата.

Для механической очистки от пылевых выбросов предназначены циклоны. Принцип их действия основан на центробежной силе и силе тяжести. При прохождении через аппарат поток очищаемого газа закручивается, а пылевые частицы под действием соответствующих сил выпадают в виде осадка в бункер. Эффективность очистки у такого оборудования составляет 50-90% и даже выше, причем ее величина зависит от конструкции циклона и диаметра осаждающихся частиц. Расчет параметров циклона ЦН-24 показал, что он очищает атмосферный воздух от пылевых загрязнений на 96,17%. Это дает основание использовать его в качестве очистного оборудования для защиты атмосферы от пыли.

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Edu.severodvinsk, ru. (2013). Edu.severodvinsk. Web:

http://www.edu.severodvinsk.ru/after_school/obl_www/2013/work/pestov/atmosphere_protection.html (09.11.13)

2. Банников, А. Г. Основы экологии и охрана окружающей среды / А. Г. Банников. - 3-е изд. - М.: Колос, 1996. - 486 с.

3. Ветошкин, А. Г. Процессы и аппараты защиты атмосферы от газовых выбросов / А. Г. Ветошкин. – Пенза: Издательство Пензенского технологического института, 2003. – 154 с.

4. Rudocs.exdat, com. (2000-2012). Rudocs.exdat. Web:

http://rudocs.exdat.com/docs/index-4422.html?page=5 (08.11.13)

5. Air-cleaning, ru. (2013). Air-cleaning. Web:

http://www.air-cleaning.ru/d_method_rev.php (08.11.13)

6. Аверкин, А. Г. Аппараты для физико-химической очистки воздуха. Абсорберы: Учеб. пособие в 2-хчастях Ч.1. / А. Г. Аверкин. - Пенза: ПГАСА, 2000. – 240 с.

7. Ogazah, ru. (2013). Ogazah. Web:

http://ogazah.ru/index/adsorbcionnye_apparaty/0-66 (08.11.13)

8. Аверкин, А. Г. Аппараты для физико-химической очистки воздуха. Адсорберы: Учеб. пособие в 2-хчастях Ч.2. / А. Г. Аверкин. - Пенза: ПГАСА, 1999. – 240 с.

9. Зиганшин, М. Г. Проектирование аппаратов пылегазоочистки / М. Г. Зиганшин, А. А. Колесник, В. Н. Посохин. – М.: Экопресс – 3М, 1998. – 505с.

10. Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1993. – 753 с.

11. Охрана окружающей среды / под ред. С. В. Белова. – М.: Высшая школа, 2007. – 616 с.

12. Ecologylib, ru. (2001-2013). Ecologylib. Web:

http://ecologylib.ru/books/item/f00/s00/z0000000/st016.shtml (10.11.13)