Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
I _ E2Tj + E4 (V8Tf - Т) + ... = 1 - E2 (4т0 + 1) + Е* (4т* + 38т0 + 15)
250
откуда ті=4то+1 и т2=4то—34т0—2. Тогда время удаления от R=Ci=RlIRi равно
/ 29 \
Te = T0 + є2 (4т0 + 1) + еМ 4тI - 34т0 - —2-J + 0 (e«) (VI .42)
где Xo = InRilRu В терминах реального («внемасштабного») времени Хє=К{е2—?*)te, где te — реальное время удаления. Таким образом, время удаления te дается выражением
= (т° + е2 (5т° + 0 + е4 (*А ~ 29т0 - (VI .43)
Это уравнение может быть легко решено, если вместо К, (О, То и E подставить их значения
К = 18|х/(рч — р) d* W = UrIRi T0 = In R2IR1 = 2,303 IgRJR1 E = ш/к = Ut (рч — р) d21(ISRy)
Используя данные, приведенные выше, ,получим следующие расстояния распределения (Jp):
dT, мкм..............3 5 10
fp, мм............... 202 82 2,5
Из этого уравнения можно найти также время удаления частиц, которое равно 0,2 с для частиц диаметром 5 мкм и 0,054 с для частиц диаметром 10 мкм в случае применения циклона диаметром 0,5 м и длиной 2,5 м при скорости газового потока на входе 15 м/с и пропускной способности 6 м/с (см. рис. VI.16,а).
2. ПРЯМОТОЧНЫЕ ЦИКЛОНЫ С НЕПОДВИЖНЫМ ИМПЕЛЛЕРОМ
Прямоточные циклоны, или вихревые газоочистители несмотря на небольшие размеры позволяют обрабатывать очень большие объемы газов. Однако вследствие высоких скоростей газового потока в них отмечается большое количество увлеченных частиц: завихрения, образующиеся у стенки, способствуют «отскоку» частиц обратно в основной газовый поток. На практике этот эффект уменьшают путем разбрызгивания воды на входе запыленного газа в установку.
В прямоточном циклоне с неподвижным импеллером (рис. VI-2) вытяжной вентилятор обычно устанавливают на выходе очищенного воздуха; это делается для уменьшения эррозии лопастей вентилятора. Поэтому в пылеотделительной камере, расположенной за неподвижными лопастями, где в основном и отмечается перепад Давления, создается пониженное давление по сравнению с газом, подходящим к импеллеру. Следовательно, необходимо предусмот-
251
реть дополнительный отсос в линии загрязненного газа (концентрированной пыли) для предотвращения обратного подсоса удаляемых частиц.
Схема действия прямоточных циклонов очень проста, поэтому теоретически можно рассчитать [822] минимальный размер частиц, которые будут полностью удалены из газового потока. Прежде чем приступить к расчету, необходимо сделать следующие допущения:
отсутствие теплопередачи от окружающей среды к циклону, обусловленной охлаждением газа во время его адиабатического расширения в импеллере;
перепад давления происходит только в области лопастей; уравнение свободного вихревого потока справедливо для движения частицы в пылеотделительной камере;
частицы покидают лопасти импеллера под углом, соответствующим углу наклона лопастей.
Если предположить наличие адиабатического расширения газа при его проходе по лопастям импеллера, давление р, температура T и объем газа Q в пылеосадительной камере (обозначаемые
индексом с) могут быть найдены из начальных условий (обозна-
ченных индексом і) перед импеллером
Qc = Qi (PilPcfly (VI.44)
и
Tc =Tl(PiIPc)^1 (VI.45)
где у — отношение удельных теплостойкостей Ср/Со, равное
1,67
1,40
1,30
1,135
для одноатомных газов; для двухатомных газов (включая воздух); для трехатомных газов (включая перегретый пар); для мятого пара.
252
Перепад давления в прямоточном циклоне происходит в основном в зоне импеллера и может быть рассчитан, зная площадь поверхности импеллера и стенок, соприкасающихся с газом [854]. Экспериментально найдено, что перепад составляет около 1,25 кПа, и это значение может быть принято в качестве приближенного для зоны импеллера.
Пусть диаметр циклона D и диаметр сердечника Dc, тогда средняя скорость газов, стекающих с искривленных лопастей импеллера ис, выражается через начальную скорость и,- в виде следующих уравнений:
( Dt \ Qc
uC — uI^D2-D* )' Qi (VI.46)
-^(-в^Нтї-Г <vi47>
Скорость ис может быть разложена на три составляющих; тангенциальную, осевую и радиальную (рис. VI-3). Если угол, под
которым газы покидают лопасти импеллера, такой же, что и угол
наклона лопасти а, и центральный сердечник простирается в пы-леуловительную камеру, то средняя тангенциальная скорость ист равна
/ D2 \( р, \i/v
Uc т — Uc COSCT = Ui ^ D~2 _ Д2 11 — J cos a (VI.48a)
тогда как средняя скорость в осевом направлении Uca равна
Pi y/v
1 1 Cosa (VI. 486)
I D2 \, Pt V
uCA ----- uC sln а ---- uI ^ ?)2 ___ ?)2 J \ Pc J
Время пребывания в пылеотделительной камере теперь может быть найдено из длины камеры L и осевой скорости
t = ¦
ис- VI-3. Разложение скорости движения частицы и ее траектория на выходе импеллера прямоточного циклона:
~~ траектория движения частицы; б — разложение скорости; / — искривленные лопасти нм-пел лера; 2 — лопастн неподвижного импеллера; а — угол лопастн.
253
1+1ЇЇ
Рис. Vl-4. Силы, действующие на части- -цу при вращательном движении в вертикальной плоскости (изображенные параллелограммы сил основаны на дви-
