Работа скруббера Вентури

Работа скруббера Вентури

ВВЕДЕНИЕ

В системах воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для очистки от пыли применяются устройства, называемые пылеуловителями. В данной работе используются инерционные пылеуловители, они основаны на принципе выделения пыли из воздушного потока под действием центробежной силы. И используются для очистки воздуха от пыли 2-ой группы дисперсности с размером эффективно улавливаемых частиц более 8 мкм.

По сравнению с другими сухими пылеуловителями приемущесво данного типа состоит в том, что они имеют более простую конструкцию, обладая большой пропускной способностью, просты в эксплуатации.

Для обеспечения нормальной работы циклона применяют герметичные бункера. В работе рассчитана пылеулавливающая установка двухступенчатой очистки. При расчете циклона 1-ой ступени очистки-ЦН-24 определяем его диаметр, гидравлическое сопротивление, коэффициент очистки и общие размеры. Аппаратом 2-ой ступени очистки является мокрый инерционный пылеуловитель - скруббер Вентури. В зависимости от гидравлического сопротивления скруббера Вентури подразделяется на низконапорные с Р<5кПа и высоконапорные с Р>5 кПа.

Работа скруббера Вентури основана на дробление воды турбулентным газовым потоком, в захвате частиц пыли каплями воды с последующей их коагуляцией и осаждением в каплеуловителе инерционного действия. В данной работе в качестве каплеуловителя принят прямоточный циклон ЦН-241.

1. Определение необходимой эффективности пылеулавливающей установки

Исходные данные:

·   начальная запыленность газа С_Н=60г/м³.

·   допустимая конечная концентрация пыли в выбрасываемом воздухе С_К=40 мг/м³.

Расчет:

·   необходимая эффективность:

, (1)

·   предварительный выбор производится исходя из необходимой эффективности пылеуловителя.

В качестве аппарата 1-ой ступени очистки применяют пылеуловитель 3-го класса-циклон ЦН-15у, улавливающий пыль 2-го класса дисперсности с эффективностью 99,87% - пыль размером более 4 мкм.

В качестве аппарата 2-ой ступени очистки применяют мокрый пылеуловитель типа скруббера Вентури.

2. Марка циклона ЦН-15у. Определение его аэродинамического сопротивления и эффективности очистки

Исходные данные:

·   расход газа при н.у. L₀=7200 м³/ч;

·   плотность воздуха r_в=1,26 кг/м³;

·   температура воздуха перед первой ступени очистки t_в = 50ºС;

·   барометрическое давление P_Бар=101,3 кПа;

·   средний размер пыли d=6 мкм;

·   плотность пыли r_n=2400 кг/м³;

·   разряжение в циклоне P_Ц=120Па;

- начальная концентрация пыли С_н=60г/м³.

Расчет:

. Оптимальная скорость воздуха в сечении V₀ = 3,5 м/с.

. Определяем необходимую площадь сечения циклона:

, м² (2)

 м²

. Определяем диаметр циклона, D, м², задаваясь числом циклонов N =2:

, м² (3)

м

4. Выбираем два циклона диаметром 600 мм и вычисляем действительную скорость:

, м/с (4)

= 3,54 м/с

Действительная скорость отличается от оптимальной на

D = % = 1,2% < 15%, условие выполняется.

5. Коэффициент местного сопротивления циклона:

, (5)

где k₁ - поправочный коэффициент на диаметр циклона, k₁=1.

k₂ - поправочный коэффициент на запыленность воздуха, k₂ =0,9.

- коэффициент гидравлического сопротивления циклона, работающего в сети, =148.

k₃ - коэффициент учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов, k₃ =35.

x=1*0,9*148+35=168,2

Потери давления, Па, в циклоне рассчитываем по формуле:

Па (6)

где r - плотность воздуха, кг/м³.

 Па

. Определяем КПД очистки аппарата в зависимости от размера пыли =3,7 мкм (рис. 3), динамическая вязкость m=1,96×10^-5 Па×с (табл. 9):

, мм (7)

где D - фактический диаметр выбранного циклона, мм;

m - динамическая вязкость воздуха, Па×с, (принимается в зависимости от его температуры;

r_П - плотность пыли, кг/м³.

= 3,5 мм

Пользуясь рис. 3 [4], определяем КПД циклона, для медианного диаметра пыли 6 мкм КПД циклона равен 77%, h=0,77.

. Рассчитываем концентрацию пыли после очистки:

С₂= С₁ - С₁h, г/м³ (8)

где С₁ - концентрация пыли до очистки, мг/м³;

h - коэффициент очистки.

С₂=60 - 60×0,77 = 13,8 г/м³.

. Эффективность очистки:

, (9)

= 77% - улавливание не эффективно, т. к. < 95%.

3. Определение эффективности очистки 2-ой ступени

·   необходимая эффективность Е _1,2=99,93%.

·   эффективность 1-ой ступени Е ₁=77%.

 (10)

Исходные данные:

расход газа L₀=7200 м³/ч;

·   температура воздуха перед первой ступени очистки t_в=50⁰C;

·   барометрическое давление P_б=101,3 кПа;

·   разряжение в циклоне P_ц=120 Па

·   плотность воздуха r_в=1,26 кг/м³;

·   начальная концентрация пыли С₁ = 60г/м³;

·   концентрация пыли на выходе С₂=13,8 г/м³;

·   напор воды на орошение P_ж=250 кПа.

Расчет:

. Рассчитываем требуемый коэффициент очистки:

, (11)

2. Определяем затраты энергии на очистку, кДж на 1000 м³ газа:

, кДж (12)

где Х и В-параметры зависящие от вида пыли.

В = 0,69×10^-2_, Х =0,67.

 (13)

 кДж на 1000 м³ газа.

3. Определяем общее гидравлическое сопротивление скруббера:

, Па (14)

где m - удельный расход воды m=0,006 м³/м³.

. Рассчитываем циклон-каплеуловитель.

Диаметр циклона - каплеуловителя:

, м (15)

где L_C - расход воздуха, м³/с;

v_Ц - эффективная скорость воздуха в циклоне, v_Ц = 5,5 м/с.

Высота циклона, м:

, м (16)

Гидравлическое сопротивление циклона:

 (17)

где x_Ц - коэффициент местного сопротивления циклона, для пылеуловителей типа ЦВП x_Ц = 30;

r - плотность воздуха, кг/м³.

. Гидравлическое сопротивление трубы Вентури:

 (18)

. Рассчитываем скорость воздуха в трубе Вентури, м/с:

, м/с (19)

= 24,9 м/с

. Определяем геометрические размеры трубы Вентури:

- диаметр горловины d_Г, м, трубы Вентури:

, м (20)

где L - расход воздуха м³/ч.

= 0,32 м

длина горловины l_Г, м:

l_Г = 0,15 d_Г, м (21)

l_Г = 0,15·0,32=0,048 м

- диаметр входного отверстия конфузора d_к, м:

, м (22)

где v_ВХ - скорость воздуха во входном патрубке, v_ВХ =15-20 м/с.

= 0,41 м

длина конфузора, м:

, м (23)

где a₁ - угол раскрытия конфузора, равный 25-30⁰.

l_К= (0,41 - 0,32) / 2tg (30/2) = 0,17 м.

диаметр входного отверстия диффузора , м:

, м (24)

где v_ВЫХ - скорость выхода воздуха из диффузора, v_ВЫХ=16-18 м/с.

- длина диффузора, м:

, м (25)

где a₁ - угол расширения диффузора, 6⁰¸8⁰.

- диаметр сопла подачи воды d_С, м:

, м (26)

где G_В - расход воды, м³/с.

= 0,005 м.

Список источников

1 Смольников Г.В., Оленев И.Б. Аспирация и очистка газовых потоков гидромеханическими методами: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 290700 - «Теплогазоснабжение и вентиляция «/ КрасГАСА. Красноярск, 2004. 22 с.

СТО 4.2 - 07 - 2012 Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной деятельности. Взамен СТО 4.2 - 07 - 2010; дата введ. 27.02.2012. Красноярск: ИПК СФУ. 2012.

каплеуловитель пыль скруббер вентури