Презентация Расчет и проектирование систем механического пылеулавливания онлайн

Содержание слайда: Расчет и проектирование систем механического пылеулавливания

Содержание слайда: Введение Термин «механические осадители» обычно используют для обозначения устройств, в которых частицы осаждаются под действием либо сил тяжести или инерции, либо и тех и других. В гравитационных осадителях частицы осаждаются из потока газа под действием собственного веса. В инерционных осадителях поток частиц, взвешенных в газе, внезапно подвергается изменению направления движения. Возникающие инерционные силы стремятся выбросить частицы из потока. Циклоны-осадители, в которых используется инерция центробежной силы, являются важным частным случаем инерционных осадителей. Скорость удаления частиц пропорциональна осаждающей силе. Из-за очень малого веса мелких частиц гравитационное осаждение оказывается слишком медленным и малоэффективным процессом для частиц размером менее 100 мкм. При использовании инерционного эффекта скорость улавливания резко повышается. Благодаря этому можно уменьшить размер оборудования и расширить диапазон эффективного улавливания до частиц. размером около 20 мкм. Для некоторых циклонов предельный размер улавливаемых частиц составляет 5-10 мкм.

Содержание слайда: Введение Для осаждения под действием гравитации газ обычно просто медленно пропускают через большую камеру, причем частицы имеют возможность осесть в бункер на дне. Расстояние, требуемое для осаждения частиц, можно уменьшить путем разделения пространства камеры несколькими горизонтальными параллельными поддонами. Гравитационные камеры можно снабжать отражательными перегородками для изменения направления движения газа и привлечения сил инерции для увеличения осадительного действия. В других конструкциях для создания инерционного эффекта используют заслонки, отбойники. В циклонных осадителях газу сообщают вращательное или вихревое движение, чтобы подвергнуть частицы воздействию центробежной силы. Это достигается или тангенциальным вводом потока в круглую камеру, или пропусканием газа мимо лопастей, радиально ориентированных по отношению к оси потока.

Содержание слайда: Введение Устройства всех этих типов характеризуются простотой конструкции и работы. Они относительно дешевы по сравнению с другими типами осадителей. В общем они не имеют движущихся частей, а для обеспечения рабочих условий можно использовать любой материал. Затраты энергии на работу также относительно малы, что обусловлено малым перепадом давления при течении газа через устройство. Осадители рассматриваемого типа используются для первичного удаления грубых частиц газового потока. В большинстве случаев защиты воздуха от загрязнения требуется улавливание гораздо более мелких частиц (размером около 1 мкм), поэтому обычно необходимо применять осадители других типов. Однако механические осадители можно использовать как предварительные, располагая их последовательно с устройствами других типов, чтобы уменьшить нагрузку на последние. Это особенно необходимо при сильно запыленных газовых потоках. Механические осадители могут работать долгое время без обслуживания с малыми энергетическими затратами.

Содержание слайда: Пылеосадительные камеры Простейшим сепаратором твердых взвешенных частиц является пылеосадительная камера, в которой запыленный газовый поток перемещается с малой скоростью, делающей возможным гравитационное осаждение (седиментацию) транспортируемой взвеси. Для достижения приемлемой эффективности очистки газов данными устройствами необходимо, чтобы частицы находились в пылеосадительных аппаратах возможно более продолжительное время, а скорость движения пылевого потока была незначительной. Поэтому данное оборудование относится к категории экстенсивного оборудования, рабочие объемы таких аппаратов весьма значительны, что требует больших производственных площадей. Однако пылеосадительные камеры и пылевые мешки обладают очень незначительным гидравлическим сопротивлением (50-300 Па).

Содержание слайда: Пылеосадительные камеры В пылеосадительных камерах используется гравитационное осаждение частиц из потока газов. Для достижения эффективной очистки газов необходимо, чтобы частицы находились в камере продолжительное время. Поэтому пылеосадительные камеры достаточно громоздкие сооружения. Основные материалы для их изготовления - кирпич, сборный железобетон, а иногда используется сталь либо дерево. Габаритные размеры камеры, необходимые для седиментационного осаждения частиц подбирают по отношению L = HWp/WB , (1) где L - длина камеры, м; Н - высота камеры, м; wP - скорость движения газов в камере (0,2-0,8 м/с); w B - скорость витания частиц определенного размера.

Содержание слайда: Использование В промышленности пылеосадительные камеры используются в качестве устройств предварительной обработки газов, например, для отделения крупных частиц и разгрузки аппаратов последующих ступеней. В связи с этим данное оборудование используют только на первых ступенях систем газоочистки для осаждения частиц крупных размеров (более 100 мкм). Обычно средняя расходная скорость движения газов в пылеосадительньк камерах составляет 0,2-1 м/с, а в пылевых мешках – 1-1,5 м/с.

Содержание слайда: Разновидности пылеосадительных камер Рис. 1. Пылеосадительные камеры и простейшие пылеосадители инерционного действия: а - простейшая пылеосадительная камера; б - многополочная камера; в - камера с перегородками; г - камера с цепными или проволочными завесами; д - пылевой «мешок» с центральным подводом газа; е – пылевой «мешок» с боковым подводом газа; ж - пылеосадитель с отражательной перегородкой.

Содержание слайда: Эксплуатация Для равномерного газораспределения по сечению пылеосадительные камеры могут снабжаться диффузорами и газораспределительными решетками, а для снижения высоты осаждения частиц - горизонтальными или наклонными полками. Эффективность улавливания частиц с помощью гравитационного осаждения можно повысить, уменьшая требуемый путь их падения. Это можно осуществить, помещая в камеру горизонтальные пластины, что превращает ее в группу небольших параллельных камер. В некоторых конструкциях пылеосадительных камер для повышения их эффективности предусматривается устройство цепных или проволочных завес и отклоняющихся перегородок. Это позволяет дополнительно к гравитационному эффекту использовать эффект инерционного осаждения частиц при обтекании потоком газов различных препятствий. Действие силы тяжести может быть увеличено инерционными силами, если к потолку камеры прикрепить вертикальный экран. При обтекании газовым потоком нижней кромки экрана частицы будут увлекаться вниз инерционной силой, возникающей при искривлении линий тока газа.

Содержание слайда: Основы расчета Целью расчета пылеосадительных камер является подбор их габаритных размеров и определение коэффициента очистки. В общем случае коэффициенты очистки могут быть найдены опытным путем, так как процесс седиментации сопровождается турбулентной диффузией. Особенно заметно влияет турбулентность на ухудшение оседания частиц в камерах с рассекателями, а также в полых осадительных емкостях большой высоты.

Содержание слайда: Конструирование осадительных камер основано на подсчете сил, действующих на частицу, и скорости вертикального движения вниз под действием результирующей силы. В соответствии с законом Ньютона чистое ускорение вертикального движения частиц определяется результирующим действием силы тяжести, плавучести и сопротивления среды. В случае газов эффектом плавучести можно пренебречь. Силу сопротивления выражают через коэффициент сопротивления Z, зависящий от числа Рейнольдса Re для движения частицы:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Простая модель проектирования осадительной камеры получается на основе предположения о фронтальном характере течения газа через камеру и равномерном расположении частиц в газе. На рис. 4.3 схематически показано сечение камеры. Частица, входящая в камеру со скоростью, равной скорости газа v0 на уровне hс должна следовать прямолинейной траектории. Осядет или нет данная частица, определяется из условия wochc < v0 l. Осажденная фракция частиц с одной и той же скоростью седиментации woc определяется соотношением hc/h =v0/woc.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Скорость движения газов в камере v обычно назначается в пределах 0,2...0,8 м/с, а скорость витания частиц с размером d4 может быть рассчитана по зависимости (4.3) или по графику 4.2. Высота и ширина пылеосадительной камеры принимаются из конструктивных соображений, исходя из предельной скорости движения газов в камере. Следует учитывать, что при движении запыленных газов в камере турбулентность потока нарушает нормальное гравитационное осаждение, в особенности частиц малых размеров, и действительная степень очистки газов оказывается ниже, чем определенная из уравнения (4.4). Эффективность пылеосадителя можно рассчитать с использованием соотношения фракционной эффективности, дающей зависимость эффективности улавливания от размера частиц. В сочетании с данными о распределении поступающих в пылеосадитель частиц по размерам фракционная эффективность позволяет определить общую эффективность улавливания. Для пылеосадительных камер с L/H > 3 значение парциальных коэффициентов очистки (в %) может быть найдено с достаточной степенью точности на основании расчетов средней концентрации частиц соответствующего размера в выходном сечении пылеосадительной камеры по формуле (%):

Содержание слайда: Предполагается, что распределение частиц по размерам подчиняется нормальному закону распределения, значение величины N определяется по уравнению: N = Ф( x1) + Ф( x2) -1. (4.6) Значения функций Ф(x1) и Ф(x2) определяются из таблицы нормальной функции распределения (табл. 4.1). Величины x1 и x2 , в свою очередь, определяются из выражений

Содержание слайда:

Содержание слайда: Порядок расчета Расчеты пылеосадительных камер выполняют в следующем порядке. 1. Определяют скорость газового потока в рабочем сечении камеры. Чем меньше скорость потока, тем больше степень очистки, но и более громоздкой получится камера. Желательно, чтобы скорость потока не превышала 0,8...1 м/с, однако для компактных частиц большой плотности ее можно доводить до 2...3 м/с. 2. Принимают по конструктивным соображениям соотношение длины и высоты камеры L / H Для конструкций с L / H больше 3 данная методика расчета не дает необходимой точности. 3. Принимают, что отношение скорости витания частиц w , которые будут уловлены в камере на 50 %, к скорости газового потока приблизительно соответствует полутора значениям (woc / v)50 =1,5 H/L и находят из этого соотношения величину wос 4. Диаметр частиц, оседающих в камере на 50 %, находят в предположении, что оседание происходит в соответствии с законом Стокса по формуле:

Содержание слайда: 5. Выбирают несколько соотношений woc / v, больших и меньших принятого и определяют соответствующие значения d. 6. Определяют среднюю концентрацию частиц на выходе из камеры для ка­ждого принятого соотношения woc / v или, что то же самое, для каждого принятого значения d следующим образом: а) назначают "к" точек по высоте сечения, задаваясь величиной h/H, где h - расстояние от потолка камеры до рассматриваемой точки; б) рассчитывают так называемые параметры очистки х1 и х2 (параметры функции парциального распределения Ф(х)) по формулам:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Среднее значение Ncp составляет 0,14, а парциальный коэффициент очистки газа для частиц с размером dH = 90 мкм sH = 100(1 - 0,14) = 86 %. Таким образом, в результате расчета получены три значения парциальных коэффициентов очистки газа (14, 50 и 86 %) при трех значениях (wj v) = 0,1; 0,15; 0,2. Полный коэффициент очистки газа рассчитывается по уравнению (4.13) при наличии гистограммы пыли на входе в камеру.