РАСЧЕТЫ

Расчет пенного пылеуловителя

 

Удаление пыли в аппаратах мокрой очистки происходит благодаря смачиванию частичек пыли жидкостью. Процесс протекает тем эффективнее, чем больше поверхность контакта фаз между газом и жидкостью, что достигается, например, диспергированием жидкости на капли или газа на множество пузырей, формирующих пену.

 К мокрым пылеуловителям относят барботажно-пенные пылеуловители с провальной и переливной решетками (тарелками). В таких аппаратах газ на очистку поступает под решетку, проходит через отверстия в решетке и, барботируя через слой жидкости и пены, очищается от пыли за счет осаждения частиц на поверхности газовых пузырей.

 Тарелки с переливом имеют отверстия диаметром 3-8 мм и свободное сечение 0,15-0,25 м22. Провальные тарелки могут быть дырчатыми, щелевыми, трубчатыми и колосниковыми. Дырчатые тарелки имеют отверстия dо = 4-8 мм. Ширина щелей у остальных конструкций тарелок равна 4-5 мм. Свободное сечение всех тарелок составляет 0,2-0,3 м22.

Режим работы аппаратов зависит от скорости подачи газа под решетку. При скорости до 1 м/с наблюдается барботажный режим работы. Дальнейший рост скорости газа до 2-2,5 м/с сопровождается возникновением пенного слоя над жидкостью, что приводит к повышению эффективности очистки газа и брызгоуноса из аппарата. Современные барботажно-пенные аппараты обеспечивают эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли 0,95-0,96 при удельных расходах воды 0,4-0,5 л/м3.

 Среди аппаратов мокрой очистки газов широкое распространение получили пенные газоочистители ЛТИ. Они могут быть с провальной и переливной решетками. Аппараты с переливной решеткой и сливным устройством позволяют работать при больших колебаниях нагрузки по газу и жидкости.

Корпус пылеуловителя может быть круглого или прямоугольного сечения. В первом случае обеспечивается более равномерное распределение газа, во втором – жидкости.

При расчете пенных пылеуловителей определяют площадь поперечного сечения аппарата S, расход воды L, который требуется для очистки газа, высоту слоя пены Н и сливного порога hп, обеспечивающих нормальную работу аппарата.

Ниже показана схема пенного пылеуловителя с переливной решеткой для очистки газов с отводом воды через сливное устройство.

 

 

 

1 – корпус;

2 – решетка;

3 – сливной порог

Рис. 1. Схема пенного пылеуловителя

 

Порядок расчета

1. Выбор расчетной скорости газа. Скорость газа в аппарате – один из важнейших факторов, определяющих эффективность работы аппарата. Допустимый диапазон фиктивных скоростей составляет 0,5-3,5 м/с. Однако при скоростях выше 2 м/с начинается сильный брызгоунос и требуется установка специальных брызгоуловителей. При скоростях меньше 1 м/с возможно сильное протекание жидкости через отверстия решетки, вследствие чего высота слоя пены снижается, а жидкость может не полностью покрывать поверхность решетки. Для обычных условий рекомендуемая скорость ω = 2 м/с.

2. Определение площади сечения аппарата. Площадь поперечного сечения аппарата S, м2, равна:

 , (1)

где Qн – расход газа, поступающего в аппарат при рабочих условиях, м3/с.

В случае круглого поперечного сечения, в котором обеспечивается более равномерное распределение газа, при известной площади сечения S можно определить диаметр корпуса аппарата D, м :

 . (2)

3. Определение расхода поступающей воды. Для холодных и сильно запыленных газов расход определяется из материального баланса пылеулавливания, для горячих газов – из теплового баланса. В сомнительных случаях выполняют оба расчета и выбирают наибольшие из полученных значений расхода. Обычно газ можно рассматривать как холодный, если его температура ниже 100 оС.

Расход поступающей воды L, кг/с, рассчитывают, исходя из материального баланса пылеулавливания:

 

L = Lу + Lсл , (3)

 

где Lу – расход воды, стекающей через отверстия в решетке (утечка), кг/с;

Lсл – расход воды, стекающей через сливной порог, кг/с.

Величина Lу определяется массовым расходом уловленной пыли Gп, кг/с; концентрацией пыли в утечке ху, кг пыли/кг воды; коэффициентом распределения пыли между утечкой и сливной водой Кр, выраженным отношением расхода пыли, попадающей в утечку, к общему расходу уловленной пыли:

 , (4)

            Расход уловленной пыли Gп, кг/с, может быть определен из выражения

 

Gп = Qн сн η, (5)

 

где сн – начальная концентрация пыли в газе, кг3;

η – заданная эффективность пылеулавливания, доли единицы.

 

Коэффициент распределения Кр находится в диапазоне 0,6-0,8; в расчетах обычно принимают Кр = 0,7.

Концентрация пыли в утечке изменяется от ху = 0,2 (для не склонных к слипанию минеральных пылей) до ху = 0,05 (для цементирующихся пылей.

Поскольку в утечку попадает больше пыли, чем в воду, стекающую через сливной порог, то для уменьшения общего расхода воды целесообразно уменьшать величину Lсл. Однако слишком сильная утечка создает неравномерность высоты слоя воды на решетке. Поэтому в расчетах рекомендуется принимать Lсл = Lу. Исходя из этого, выражение (3) приводится к виду:

 , (6)

 4. Определение типа решетки. В задачу этого этапа расчета входит выбор типа перфорации (круглые отверстия или щели), диаметра отверстия dо или ширины щели bщ и шага между ними t. Форму отверстий выбирают из конструктивных соображений, а их размер – исходя из вероятности забивки пылью. Обычно принимают bщ = 2–4 мм, dо = 2–6 мм.

Затем выбирают такую скорость газа в отверстиях ωо, которая обеспечит необходимую величину утечки. При диаметрах отверстий dо = 2–3 мм скорость газа должна составлять 6–8 м/с, а при dо = 4–6 мм ωо = 10–13 м/с.

Далее рассчитывают долю свободного сечения решетки Sо, отвечающей выбранной скорости:

 , (7)

где φ – отношение перфорированной площади решетки к площади

сечения аппарата (φ = 0,9 – 0,95).

Исходя из величины Sо, определяют шаг t, м, между отверстиями в зависимости от способа разбивки отверстий на решетке. При разбивке по равностороннему треугольнику

  . (8)

Толщину решетки δ выбирают по конструктивным соображениям. Минимальному гидравлическому сопротивлению отвечает δ = 5 мм.

5. Определение высоты слоя пены и сливного порога. Высоту порога на сливе с решетки устанавливают исходя из создания слоя пены такой высоты, которая обеспечила бы необходимую степень очистки газа.

Первоначально определяют коэффициент скорости пылеулавливания Кп, м/с:

 , (9)

где η – заданная степень очистки газа от пыли.

Связь между Кп и высотой слоя пены Н, м, при улавливании водой гидрофильной пыли выражается следующим эмпирическим уравнением:

Н = Кп – 1,95ω + 0,09 , (10)

где величины Кп и ω имеют размерность м/с.

Далее определяют высоту исходного слоя воды на решетке ho, м:

ho = 1,43 Н1,67 ω-0,83. (11)

Высоту порога hп , м, рассчитывают по эмпирической формуле

hп = 2,5 ho – 0,0176, (12)

где i – интенсивность потока на сливе с решетки, кг/(м∙с)

 , (13)

где bс – ширина сливного отверстия.

При прямоугольном сечении аппарата bс равна ширине решетки.

 


Промокод (купон) Google Ads (AdWords) на 75€. ИТАЛИЯ
Промокод (купон) Google Ads (AdWords) на 75€. ИТАЛИЯ


2000 рублей Карта iTunes Gift Card Россия СКИДКА ОТЗЫВ
2000 рублей Карта iTunes Gift Card Россия СКИДКА ОТЗЫВ


Ваучер BelkaCar на 100 рублей аренда автомобиля
Ваучер BelkaCar на 100 рублей аренда автомобиля