Э л е к т р о т е х н о л о г и я

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКАЯ, ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ И

ЭЛЕКТРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

МАТЕРИАЛОВ

П Р А К Т И К У М

П О Э Л Е К Т Р О Т Е Х Н О Л О Г И Ч Е С К И М Р А С Ч Е Т А М

ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФГОУ ВПО «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

М.М. БЕЗЗУБЦЕВА, В.С. Волков

Э Л Е К Т Р О Т Е Х Н О Л О Г И Я

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКАЯ, ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ И

ЭЛЕКТРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

МАТЕРИАЛОВ

П Р А К Т И К У М

П О Э Л Е К Т Р О Т Е Х Н О Л О Г И Ч Е С К И М Р А С Ч Е Т А М

ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

УДК 621.311(07)

ББК 40.76

Составители:

М.М. Беззубцева, В.С. Волков

Рецензенты:

Р е д а к т о р : д.т.н., проф. В.Н. Карпов

А24: Практикум по расчетам электротехнологических процессов и оборудования (Для самостоятельной работы студентов по специальностям 110302.65, 140106.65, 110302) / Сост.: М.М. Беззубцева, В.С. Волков – СПб: СПбГАУ, 2009. – 153с.

Рекомендованы к изданию УМК энергетического

факультета (протокол № от апреля 2009г.)

Практикум предназначен в качестве учебного пособия для студентов электротехнических специальностей 110302.65, 110302, 140106.65 при выполнении самостоятельной работы по дисциплине «Электротехнология». Содержание пособия соответствует действующей программе дисциплины по разделу «Специальные виды электротехнологии». В пособие включены методики электротехнологического расчета процессов и установок, используемых в производствах АПК. Представлены задания для самостоятельной работы по основным разделам дисциплины. Цель практикума – знакомство с методами расчета и анализа электротехнологических процессов. Практикум предназначен для студентов 3-го и 5-го курсов энергетического факультета, а также может быть использован магистрами, аспирантами, научными сотрудниками и инженерами, работающими в различных областях АПК.

УДК 621.311(07)

ББК 40.76

© М.М.Беззубцева,

В.С. Волков

© СПбГАУ

Методические рекомендации к выполнению расчетных заданий

Расчеты в должны содержать:

· эскиз или схему рассчитываемого электротехнологической установки;

· задачу расчета (с указанием, что требуется определить при расчете);

· данные для расчета;

· условия расчета;

· расчет;

· заключение.

Эскиз или схему допускается вычерчивать в произвольном масштабе, обеспечивающем четкое представление о рассчитываемом объекте.

Данные для расчета, в зависимости от их количества, могут быть изложены в тексте или оформлены в виде таблицы.

Условия расчета должны пояснять особенности принятой расчетной модели. Приступая к расчету, следует указать источник литературы, в соответствии с которым выполняются конкретные расчеты.

Пример: "Расчет электрокоагулятора белков проводим по методике,

изложенной в [2]".

Расчет, как правило, разделяют на пункты и подпункты. Пункты (подпункты) расчета должны иметь пояснения, например; "определяем..."; "по графику, приведенному на рисунке 3.4, находим..."; "согласно рекомендациям [4], принимаем...".

В изложении расчета, выполненного с применением комппьютера, следует

привести краткое описание методики расчета с необходимыми формулами и структурную схему алгоритма или программы расчета. Распечатка расчета помещается в приложении, а в тексте делается ссылка, например: "... результаты расчета на компьютере пластинчатого электрофильтра приведены в приложении П.1".

Заключение должно содержать выводы о соответствии объекта расчета требованиям, изложенным в задаче расчета.

Р а з д е л 1. РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Расчет электрофильтров по программе «Эффективность

Электрофильтра»

Электрофильтры являются аппаратами для очистки промышленных газов от твёрдых и жидких частиц. К преимуществам электрофильтров относятся:

· высокая – до 99% степень очистки;

· низкие энергетические затраты на улавливание частиц;

· возможность улавливания частиц размером до 0,1 мкм и менее (при этом концентрация частиц в газе может меняться от долей до 50 г/м³, а температура газа достигать 500˚ С);

· возможность работы под давлением и разрежением, а также в условиях воздействия агрессивных сред, возможность полной автоматизации процесса очистки.

Недостатком электрофильтра является:

· высокая чувствительность процесса электрической фильтрации газов к отклонениям от заданных параметров технологического режима и к незначительным механическим дефектам в рабочей зоне аппарата

· эффективны только при улавливании частиц второй группы по удельному электрическому сопротивлению (см. таблицу 1 [1]).

Т а б л и ц а 1.1. Деление пыли на группы по удельному электрическому

Сопротивлению

Группа	Удельное электрическое сопротивление слоя, Ом∙м
низкоомная пыль	менее 104
среднеоомная пыль	104…1010
высокоомная пыль	более 1010

Установка для электрической очистки газов состоит из электрофильтра, агрегатов питания и систем транспорта уловленной пыли. Электрофильтр состоит из металлического корпуса с размещенными внутри него осадительными и коронирующими электродами и устройством для удаления с электродов пыли. На входе в электрофильтр, а часто и на выходе из него, для выравнивания скорости потока газа по сечению устанавливаются газораспределительные устройства.

Сущность процесса электрической фильтрации газов заключается в следующем: газ, содержащий взвешенные частицы, проходит через систему, состоящую из заземленных осадительных электродов и размещенных на некотором расстоянии коронирующих электродов, находящихся под постоянным высоким напряжением; при достаточно высокой напряженности электрического поля у поверхности коронирующего электрода возникает коронный разряд и происходит интенсивная ионизация газа. Ионы различной полярности, образующиеся в зоне короны, под действием сил электрического поля движутся к разноимённым электродам, вследствие чего возникает электрический ток короны. Улавливаемые частицы из-за адсорбции на их поверхности ионов приобретают в межэлектродном промежутке электрический заряд и под влиянием сил электрического поля движутся к электродам, осаждаясь на них. Основное количество частиц осаждается на развитой поверхности осадительных электродов, меньшая их часть попадает на коронирующие электроды. По мере накопления на электродах осаждённые частицы удаляются встряхиванием или промывкой электродов.

Исходные данные для расчета эффективности сухого пластинчатого электрофильтра.

Исходными данными являются:

· расход газа через электрофильтр q, м³/с;

· требуемая эффективность очистки η_треб.

В данной методике рассматривается расчет

Рис.1. 1. Активная зона пластинчатого электрофильтра

Последовательность расчета:

· предварительный расчет размеров электрофильтра;

· расчет эффективности электрофильтра;

· поверочный расчет.

Если в результате расчета эффективности электрофильтра она оказалась ниже требуемой, то проводится корректировка полученных в предварительном расчете размеров электрофильтра, и расчет эффективности повторяется.

Предварительный расчет электрофильтра.

Исходные данные:

· Требуемая эффективность очистки η_треб;

· Расход газа через электрофильтр q, м³/с;

· Вид улавливаемых загрязнений.

Скорость движения газа через электрофильтр V принимают, согласно [2], равной 0,8…1,2 м/с.

Тогда:

, , (1.1)

, (1.2)

где: S_ф – площадь поперечного сечения фильтра, м .

, (1.3)

где: n – число межэлектродных промежутков,

В – высота активной части фильтра, м,

Н – расстояние между соседними коронирующим

и осадительным электродами, м.

В электрофильтрах Н = 0,050…0,100 м , а n и B – с учетом (1.3) такими, чтобы n·H ≈ B. (Значение Н можно принимать и исходя из данных о размерах стандартных электрофильтров; эти данные приведены, например, в [3].)

Длину активной части электрофильтра L, м определяют следующим образом:

(1.4)

где: ω – скорость дрейфа частиц, м/с; ее значение принимают

8,0∙10^-2…9,0∙10^-2 м/с.

Расчет эффективности электрофильтра.

Исходные данные:

· Данные об улавливаемых загрязнениях;

· Закон распределения улавливаемых частиц по размерам. (Промышленная пыль обычно подчиняется логарифмическому нормальному закону распределения) ;

· Среднемедианный размер частиц x_m, мкм;

· Среднеквадратическое отклонение размера частиц σ, мкм.

Данные об очищаемом газе:

· Температура газа t_газа, °С;

· Параметры формулы Саттерленда для определения вязкости газа

μ₀, Па·с и С_с, К зависят от химического состава газа (в частности,

для воздуха μ₀=1,72·10^-5 Па·с, а С_с=122 К).

Данные о конструкции электрофильтра:

· Длина активной части электрофильтра L, м;

· Расстояние между соседними коронирующим и осадительным

электродами Н, м;

· Скорость движения газа через электрофильтр V, м/с;

· Разрежение в электрофильтре P, Па.

Параметры приведены в [2].

Сначала рассчитывают напряженность электрического поля между коронирующим и осадительным электродами (Е, В/м). При этом радиус коронирующего электрода (R₁, мм) принимают равным 0,5…2 мм (для электродов с фиксированными точками разряда – остриями – равным 0.3 мм [1]), расстояние между соседними коронирующими электродами в ряду (S, м) – по рекомендациям [1] (обычно S≈H), а напряжение на электродах (U, В) – исходя из возможностей стандартного оборудования (обычно U не превышает 40 кВ). Данные о характеристиках стандартных агрегатов питания электрофильтров cм. в [1], [4]. Затем рассчитывают коэффициент динамической вязкости газа (μ, Па∙с). После этого проводят расчет суммарной и парциальной эффективности электрофильтра. Данный этап расчета реализован в программе

«Эффективность электрофильтра».