Розрахунок та вибір циклона

2.2 Розрахунок та вибір циклона

Вибір типу й розміру циклона провадиться на підставі заданої витрати газів, фізико-механічних властивостей пилу, необхідної ефективності очистки, габаритів установки, експлуатаційній надійності та вартості очистки.

Для розрахунків конструкції циклонів необхідні наступні вихідні дані:

•  кількість газу, що очищається, Q , м3/с;

•  густина газу при робочих умовах ρ , кг/м3;

•  в'язкість газу при робочій температурі µ, Па-с;

•  дисперсний состав пилу, що задається двома параметрами:

dт - медіанний діаметр, при якому маса всіх часток пилу менше або крупніше dт становить 50%; lgσч - стандартне відхилення величини lgd;

•  вхідна концентрація пилу Свх , г/м3;

•  щільність часток пилу ρч , кг/м3;

•  необхідна ефективність очищення газу η, %.

Конструкцію циклона розраховують методом послідовних наближень у наступному порядку. 1. Вибравши тип циклона, по табл. 2.3 визначають оптимальну швидкість газу в апараті.

Таблиця 2.3 - Параметри, що визначають ефективність циклонів

Параметр	Тип циклона
	ЦН-24	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34	СК-ЦН-34М
d, мкм	8,50	6,00	4,50	3,65	2,31	1,95	1,13
lgση	0,308	0,283	0,352	0,352	0,364	0,308	0,340
ωопт,м/с	4,5	3,5	3,5	3,5	2,0	1,7	2,0

2. Визначаємо діаметр циклона, м:

Отримане значення Dокругляємо до найближчого типового значення внутрішнього діаметра циклона. Для циклонів прийнятий наступний ряд внутрішніх діаметрів, мм: 200, 300, 400, 500. 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 2800, 2000, 2400 й 3000.

Якщо розрахунковий діаметр циклона перевищує його максимальне припустиме значення, то необхідно застосовувати два або більш паралельно встановлені циклони.

де n - кількість циклонів.

3. По обраному діаметру циклона знаходять дійсну швидкість газу в циклоні, м/с, по формулі:

Швидкість газу в циклоні не повинна відхилятися більш ніж на 15% від оптимальної швидкості.

4. Визначають коефіцієнт гідравлічного опору циклона або групи циклонів по формулі:

де К1 - поправочний коефіцієнт, що залежить від діаметра циклона (табл. 2.4)

К2 - поправочний коефіцієнт, що враховує запиленість газу (табл. 2.5)

ξ500 - коефіцієнт гідравлічного опору одиночного циклона діаметром 500 мм, що обирається по табл. 2.6;

К3 - коефіцієнт, що враховує додаткові втрати тиску, пов'язані з компонуванням циклонів у групу (табл. 2.7), для одиночних циклонів К3 = 0.

Таблиця 2.4 - Поправочний коефіцієнт К{ залежний від діаметра циклона

D, мм	Тип циклона
	ЦН-11	ЦН-15; ЦН-24; ЦН-15У	СКД-ЦН-33; СК-ЦН-34; СК-ЦН-34М
150	0,94	0,85	1,0
200	0,95	0,90	1,0
300	0,96	0,93	1,0
450	0,99	1,0	1,0
500	1,00	1,0	1,0

Таблиця 2.5 - Поправочний коефіцієнт К2 , що враховує запиленість газу (D=500 мм)

Тип циклона	Запиленість, Свх , г/м '
	0	10	20	40	80	120	150
ЦН-11	1	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	0,5
ЦН-15	1	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-15У	1	0,93	0,92	0,91	0,89	0,88	0,87
ЦН-24	1	0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,86
СКД-ЦН-33	1	0,81	0,785	0,78	0,77	0,76	0,745
СК-ЦН-34	1	0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
СК-ЦН-34М	1	0,99	0,97	0,95	-	-	-

Таблиця 2.7 - Поправочний коефіцієнт К3,, що враховує компоновку циклонів у групі

Характер компоновки	К3
Кругове компонування, нижнє організоване підведення газу	60
Прямокутна компоновка, організоване підведення газу, елементи циклона розташовані в одній площині	35
Відвід із загальної камери чистого газу. Те ж, але відвід газу із циклонних елементів завиткою	28
Прямокутне компонування, вільне підведення потоку газу в загальну камеру	60

5. Визначають гідравлічний опір циклона, Па:

6. Визначають діаметр часток, що вловлюються на 50%, мкм:

де - діаметр часток, що уловлюються на 50% в стандартних умовах (табл. 2.3). Значення відповідає наступним умовам роботи циклона:

діаметр циклона  = 0,6 м;

середня швидкість газу в циклоні ωТ =3,5 м/с;

щільність часток  = 1930 кг/м3:

динамічна в'язкість = 22,2 • 10-6 Па·с.

7. Розраховують параметр х по формулі:

де lg — стандартне відхилення величини lgd обирається по табл. 2.3. Визначають функцію розподілу Ф(x) по таблиці 2.8.

Таблиця 2.8 - Значення нормальної функції розподілу Ф (x)

x	Ф(х)	x	Ф(х)	x	Ф(х)
-2,70	0,0035	-0,90	0,1841	0,90	0,8159
-2,60	0,0047	-0,80	0,2119	1,00	0,8413
-2,50	0,0062	-0,70	0,2420	1,10	0,8643
-2,40	0,0082	-0,60	0.2743	1,20	0,8849
-2,30	0,0107	-0,50	0,3085	1,30	0,9032
-2,20	0,0139	-0,40	0,3446	1,40	0,9192
-2,10	0,0179	-0,30	0,3821	1,50	0,9332
-2,00	0,0228	-0,20	0,4207	1,60	0,9452
-1,90	0,0288	-0,10	0,4602	1,70	0,9554
-1,80	0,0359	0,00	0,5000	1,80	0,9641
-1,70	0,0446	0,10	0,5398	1,90	0,9713
-1,60	0,0548	0,20	0,5793	2,00	0,9772
-1,50	0,0668	0,30	0,6179	2,10	0,9821
-1.40	0,0808	0,40	0,6554	2,20	0,9861
-1,30	0,0968	0,50	0,6915	2,30	0,9893
-1,20	0,1151	0,60	0,7257	2,40	0,9918
-1,10	0,1357	0,70	0,7580	2,50	0,9938
-1,00	0,1587	0,80	0,7881	2,60	0,9953

8. Визначають ефективність очистки газу в циклоні, %:

=50[1 + Ф(x)].

Якщо ефективність очистки виявилася недостатньою, потрібно вибрати інший тип циклона з більше високим гідравлічним опором, якій треба розрахувати заново. Орієнтовно необхідний опір можна знайти зі співвідношення:

де індекс 1 відноситься до розрахункових, а індекс 2 - до необхідних значень параметрів циклона.