Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
8. ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОЙ ПЫЛЕВОЙ НАГРУЗКИ
В общем случае пылевые нагрузки, встречаемые в промышленности, не превышают 12 г/м3. Такие исследователи как Стейрманд и Тер-Линден и определяли их коррелирующие коэффициенты фракционной эффективности при таких пылевых нагрузках. В некоторых случаях (например, при содержании ,в газах продукта, а не отходящей пыли) нагрузка по пыли может быть гораздо выше, иногда даже в 1000 раз. Однако даже при столь высоких концентрациях их объемные концентрации пыли относительно невелики. Так, при содержании 50 кг/м3 кварцевой пыли ее объемная концентрация составляет лишь 1,8%. Очистка от пыли такой концентрации исследовалась в последние годы Колком [456], Шпрулом [793] и очень широко — Мушелькнауцем и Брюннером [590].
Эти исследователи показали, что тангенциальная скорость в циклоне ит уменьшается при пылевой загрузке, причем этот эффект наблюдается даже при малых концентрациях. Тангенциальная скорость уменьшается в выходной трубе, здесь же происходит значительная потеря давления. Таким образом, потеря давления снижается при увеличении концентрации пыли до тех пор, пока не достигнет минимума при концентрации между 1 и 10 кг/м3. Общая эффективность пылеосаждения возрастает при увеличении концентрации пыли, хотя при этом естественно может увеличиваться абсолютное количество проскочившей пыли. Количественные результаты экспериментов, проведенных на типичном циклоне, представлены на рис. VI-22.
На практике отмечают, что при высоких концентрациях пыли она собирается в циклические жгуты (струйки), которые стекают по стенкам, тогда как в циклоне газ несет лишь ограниченное количество пыли, сравнимое с ее количеством при пневмопереносе Мушелькнауц и Брюннер распространили теорию Барта, например работы циклона при высоких пылевых загрузках, и исследовал* силы, действующие на циклические жгуты пыли.
Сила, препятствующая движению жгута F', уравновешиваетс5 массой осаждаемой пыли в жгуте т и сопротивлением трения R Экспериментально найдено, что скорость движения жгута пример но постоянна и составляет около 1 м/с. Графически эти величині представлены на рис. VI-23 для упрощенного цилиндрического цик
27
Иагрузна по пыли, г/м •'
нг/н3
uT /uJo
-----&Роб/йРс
•---• Згрірсктибноапь, %
А---Л ApexMp0
^S)
Рис. VI-22. Изменение характеристик циклона при высоких пылевых нагрузках [590] (индекс 0 относится к скорости и падению давления в циклоне без нагрузки); размеры циклона (обозначения даиы на рис. VI-11):
D=300 мм; D =100 мм; В=200 мм; И=720 мм; h=220 мм; &=45 мм.
лона (в вертикальном разрезе и по развертке цилиндра). Равновесие сил задается уравнениями:
F' sin б = т cos б F' cos б + т sin б = R
Из равновесия, основанного на массе осажденной пыли
W
т = г]-Q I (VI.79)
где т] — эффективность пылеосаждения; W — масса осажденной пыли; I — длина жгута.
Далее
т = Asl( 1-0 Pn (VI.?0)
где Лі — площадь поперечного сечения жгута пыли; є — доля пустої в жгуте пыли; рп — плотность пыли.
Таким образом (1—е)рп представляет собой насыпную плотность пыли.
Необходимо также определить безразмерный коэффициент потери давления жгута пыли выраженный через параметры уравнения (VI.10), в которое подставляют значения для циклона с пылевыми жгутами, и коэффициент трения cps, который определяется уравнением
R = <feF (VI. 81)
(VI.77) (VI.78)
278
Тогда
F' = Itr»H ~2~ (ит — с cos в)*
т С Р~ g * D/2 cos26
(VI. 82)
(VI .€3)
где g — ускорение силы тяжести.
Соответствующий радиус для центробежной силы, действующей на пылевой жгут D/(2cos2б), представляет собой вертикальный радиус тангенциального шага эллинтического сечения. Скорость жгута может быть рассчитана из уравнений (VI.11), (VI.18), (VI.81) и (VI.83):
І/ \ ф* sin б cos8 a J
(VI. 84)
Эта скорость пренебрежимо мала по сравнению со средней тангенциальной скоростью. Используя
r8 = VWn (VI. 85)
и уравнение для мощности пылепереноса при пневматическом транспортировании для выходной трубы можно получить
№ = (€р„)
(4 “И
(VI. 86)
где Ue — скорость в выходной трубе.
Дальнейшие расчеты показывают, что момент жгута Ms — равен
_____/ ADeр Ws ! De \ь/в
Ms = F' (0/2) = vl V-’&n ({-[Г) PUiUenDeD (VI.8Т)
где ps — удельная плотность жгута; ц' — новая функция трения, равная
Hs = sin6cos2o)1/4
(VI. 88)
Рис. VI-23. Силы, действующие на жгуты пыли и их скорости прн высоких пылевых нагрузках [590] (здесь F' — сопротивление движению жгута; т — масса жгута; R— сопротивление трения; F—центробежная сила; с — скорость жгута;
гs — радиус жгута).
279
и зависящая только от угла б. Он может быть рассчитан из вышеприведенного уравнения. Однако величина Ks мало меняется при значениях б между 30° и 60°. При высоких пылевых нагрузках момент импульса цилиндрической поверхности в выходной трубе (Me) получается путем вычитания из момента на входе Ma суммы моментов трения воздуха (Ma) и жгута (Ms)
Me = Ma- (МА + Mg) (VI.89)
Эти соотношения можно подставить в уравнение Барта (VI.73) и получить эквивалентное уравнение для высоких пылевых нагрузок:
