Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Предположения, допускаемые ,в различных .подходах к расчету критического диаметра частиц (т. е. размера частиц, которые по расчетам должны улавливаться с эффективностью 100%) всегда сопровождаются различными поправками, которые могли бы сделать оценку более реалистической.
Первая попытка оценить критические размеры частиц была предпринята Розином, Раммлером и Интельманом [706] в 1932 г. Основное допущение, сделанное ими состояло в том, что для улавливания частица должна достичь стенки циклона при движении поперек газового потока, сохраняющего свою форму после входа в циклон. К другим предположениям относятся следующие: частицы не взаимодействуют друг с другом; вероятность срыва и уноса частицы после того, как она достигла стенки, исчезающе мала; движение частицы по отношению к газовому потоку может описываться законом Стокса; можно пренебречь эффектами подъемной силы, циклоны в разрезе имеют форму цилиндра диаметром D и сечением входа аХЬ, а также тангенциальная скорость частиц, постоянна и не зависит от их местонахождения.
Критический размер частицы dKр может быть найден следующим путем. Если газовый поток, имеющий на входе в циклон скорость Uu сохраняет эту скорость и вращается и раз внутри циклона диаметром D, то длина эффективной траектории газового потока составит JiDy.. Критический размер частиц можно определить, как размер частицы, проходящей путь b (длина входа) за время пребывания газового потока в циклоне. Время пребывания определяется как отношение длины траектории к скорости потока яDk/ui. Силой, движущей частицу к стенке, является центробежная сила [уравнение (VI. 1)]
F' = п4кррчи)КЩ
сопротивление среды описывается законом Стокса [уравнение (IV-4) ]
F = Ъп^йщМфКпОу.)
262
Предполагают, что Ui = Ur на расстоянии R от центра циклона, где R=Dj2—Ь/2 (среднее расстояние частицы на входе от оси циклона). Если они уравновешены, то
I 2ц Я / 2 R\Y^
гікР~3{ярчиг ‘ Л' (1 — D Jj (VI.57)
Число витков и можно найти из уравнения
tui
*=*-т (VI-58)
где t — время пребывания газового потока t= V/Q; Q — расход газа в единицу
времени; V — объем циклона.
Эффективный объем циклона с размерами, показанными на рис. VI-11, можно определить из формулы
V
л I/ H —h \ ( D3-Ba \ \
=-т ((-^e) +D2h} <vi -59)
Однако Далла Валла [193] предложил, чтобы для и принималось экспериментальное значение, меняющееся от 0,5 до 3.
Риетема [686] подчеркнул важность конфигурации газового потока на входе в циклон. Он полагал, что улавливание пыли происходит в слое газа, находящемся у стенки циклона, причем толщина слоя равна длине входа в циклон. Критический диаметр частицы тогда определяют из уравнения
^Kp
где «я — осевая скорость.
Риетема (КОїнстатзірует, что ,выше некоторого числа Рейнольдса отношение uh/ui может считаться приблизительно постоянным, тогда для циклона с известными значениями D, а и H критический Диаметр становится функцией расхода газа и перепада давления.
Эти расчеты критического диаметра, зависящего от толщины пристенного слоя, могут привести к определению всей кривой Фракционной эффективности путем оценки пути, который пройдет какая-либо частица за заданное время. Так, rfso (50% частиц удерживается) может быть найден при применении в расчетах расстояния, равного половине длины входного канала. Частицы, которые Могут пройти это расстояние, будут уловлены, тогда как остальные проскочат через циклон.
Деви [207] использовал те же допущения, что и Розин, Рам-МеР и Интельман; отличие заключалось в том, что в расчетах он предполагал, что частица движется вдоль кольца в режиме сво-одного вихревого потока, а не в газовом потоке, сохраняющем
263
Рис. VI-I I. Обычный циклон (приведены размеры, используемые в расчетах) .
Рис. VI-12. Центральные зоны циклона, принятые прн расчетах различными авторами:
De/2 — Стейрманд; 2/ЗОе— Тер-Линден;
ту же конфигурацию, которую он имел на входе в циклон. Деви'
нашел, что
d>«> = "Г ]/( 2Я (Рч - р) ч (1 - ("#) }) <VI61)
Другое значительное допущение состояло в том, что время пребывания задавалось отношением Н/щ, что является весьма грубым приближением, поскольку при этом кроме общей высоты не учитываются другие размеры циклона. Более разумное определение времени пребывания возможно на основе объема циклона [уравнение (VI.59)] и расхода газа Q, что дает модифицированную форму уравнения (VI.61):
О !I ^ f I - (2D./3D)* П
Фейфель [255] получил такие же результаты, что .и Деви; он тоже предполагал, что частица в цилиндрическом циклоне движется в режиме свободного вихря.
Значения dKV, полученные Розином с сотр. [706], Деви
[207],
Тер-Линденом [515], Далла Валла [193] и Фейфелем [255], были использованы Свандой [845] для типичного циклона, и результаты были выражены в виде
dKp — const IO-* /l/ut (VI-63І
Ниже приведено сравнение расчетов критического диаметра частиц, сделанных на основе различных уравнений [845].
Данные для расчета:
Параметры циклона, мм
D.....................50 а........................24
