Расчет пенного пылеуловителя

Задание: В соответствии с заданным вариантом рассчитать пенный аппарат, имеющий круглое поперечное сечение, для очистки газа от гидрофильной, несклонной к слипанию, пыли водой.

Исходные данные:

Расход газа, Q =14500 м³/ч

Начальная концентрация пыли в газе, с_н=0,0058 кг/м³

Концентрация пыли в утечке, х_у=0,12 кг/кг

Эффективность очистки, η=0,97

Температура газа Т_г=60 ^оС

Схема пенного пылеуловителя:

Расчёт пенного пылеуловителя

1. Выбор расчетной скорости газа.

Скорость газа в аппарате – один из важнейших факторов, определяющих эффективность работы аппарата. Для обычных условий рекомендуемая скорость ω = 1,3 м/с.

2. Определение площади сечения аппарата.

Площадь поперечного сечения аппарата S, м², равна:

,

где Q_н – расход газа, поступающего в аппарат при рабочих условиях, м³/с; ω – скорость газа, м/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:

3. Определение расхода поступающей воды.

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

L= L_у+L_сл

где L_у – расход воды, стекающей через отверстия в решетке (утечка), кг/с; L_сл – расход воды, стекающей через сливной порог, кг/с.

Величина L_у определяется массовым расходом уловленной пыли G_п, кг/с; концентрацией пыли в утечке х_у, кг пыли/кг воды; коэффициентом распределения пыли между утечкой и сливной водой К_р, выраженным отношением расхода пыли, попадающей в утечку, к общему расходу уловленной пыли:

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

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

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

4. Определение типа решетки.

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

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

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

где φ – отношение перфорированной площади решетки к площади сечения аппарата (φ = 0,9÷0,95), примем φ =0,925.

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

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 К_п, м/с:

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

Выводы: рассчитанный аппарат обладает следующими характеристиками: скорость газа в аппарате равна 2 м/с; площадь поперечного сечения аппарата равна 2,013 м²; расход поступающей воды равен 0,234 кг/с; выбрали решётку с круглыми отверстиями диаметром 4 мм и расстоянием между ними равным 0,00268 м.