Циклоны относят к сухим механическим пылеулавливателям, в которых пыль оседает под действием центробежных сил. Они получили широкое распространение. Выпускают циклоны цилиндрического и конического типов. Циклоны цилиндрического типа (рис. 2.1) предназначены для улавливания сухой пыли, золы и т. д. Наиболее эффективно они работают, когда размер частиц пыли превышает 20 мкм. Конические циклоны предназначены для очистки газовых и воздушных сред от сажистых частиц. Чем больше диаметр корпуса циклона, тем выше его производительность.
(1) |
/ = |
Пыль |
Степень очистки газа в циклоне тем больше, чем больше коэффициент разделения сред/:
Рис. 2.1. Циклон: 1 — цилиндрический корпус; 2 — коническое днище; 3 — разгрузочный бункер |
где iv,. — окружная скорость вращения частицы вместе с потоком на радиусе г, м/с; г — радиус вращения частицы, м.
Для циклонов значение /достигает ста и более единиц. Из выражения (1) видно, что/можно увеличить: а) уменьшением радиуса вращения газового потока; б) увеличением его скорости. При этом следует помнить, что увеличение скорости вызывает возрастание гидравлического сопротивления и турбулентности газового потока, которая ухудшает процесс осаждения, а уменьшение радиуса циклона ведет к снижению его производительности. Поэтому при больших объемах запыленного газа вместо одного циклона большого диаметра применяют несколько циклонных элементов меньшего размера, объединенных в одном корпусе, — батарейные циклоны (мультициклоны).
|
|
Степень очистки газов от пыли в циклоне составляет: для частиц диаметром 5 мкм — 80—85%, диаметром 10 мкм — 70—90%, диаметром 20 мкм — 95—98%.
В промышленности наиболее распространены циклоны НИИОгаза, отличительной особенностью которых является наклонный патрубок прямоугольного сечения, через который вводится газ. Наиболее часто применяют циклоны с углом наклона входного патрубка 15° и 24° — соответственно ЦН-15 и ЦН-24. Гидравлическое сопротивление циклона можно определить по уравнению
Д/> = ^ц ' *4т- |'> (2)
где м>ист — истинная скорость газа в циклоне, м/с; р,— плотность газа при соответствующей температуре, кг/м3; £ц — коэффициент сопротивления циклона.
Теоретический расчет циклонов весьма сложен, поэтому на практике расчеты ведут по упрощенной методике. Порядок расчета может быть следующим:
1. Выбирают тип циклона с учетом размеров улавливаемых частиц.
2. Определяют диаметр циклона:
Л=№, (3)
где Q — расход очищаемого газа; м3/с; wonT — оптимальная скорость газа в циклоне, м/с.
3. По рассчитанному значению D выбирают тип цик
лона в соответствии с принятым рядом внутренних диа
метров (мм): 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000,
1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400, 3000. Циклон выбирают
с ближайшим к рассчитанному диаметром.
|
|
4. Определяют истинную скорость газа в циклоне:
w = -ifi- (4)
"'ист т • V '
П- ВТ
Скорость газа в циклоне не должна отклоняться более чем на 15% от wom.
5. По уравнению (2) рассчитывают гидравлическое со
противление циклона.
Из опыта установлено, что для рассматриваемого типа циклонов величина Д/>/р, имеет оптимальное значение 500-750 м2/с2.
При подборе циклона также часто используют следующую методику. Выбирают значение Д/э/р,из оптимального
в 2
интервала и, зная £ц, по соотношению =£ = -^— рас-
считывают скорость газа в циклоне w.
Далее по уравнению расхода вычисляют диаметр циклона и подбирают по ГОСТу соответствующий аппарат. Затем определяют степень очистки газа от пыли по номограммам, составленным на основе опытных данных, в зависимости от фракционного состава пыли, ее плотности, начальной запыленности газа и ряда других факторов.
Если найденное значение степени очистки газа окажется недостаточным, следует сделать перерасчет, увеличить соотношение Д/?/рг, тем самым повысив скорость и
уменьшив диаметр аппарата, выбрать другой тип циклона, с большим £ц, а значит, более эффективный, или же установить несколько циклонов меньшего диаметра, работающих параллельно. В последнем случае w остается без изменений, и таким образом удается повысить эффективность циклона без увеличения гидравлического сопротивления.
Пример расчета циклона
Подобрать циклон для очистки от пыли отходящего из распылительной сушилки воздуха, если его расход составляет Q = 2100 м3/ч, температура — 100 °С, а наименьший размер частиц — 80 мкм.
Решение
Для улавливания частиц размером 80 мкм выбираем циклон типа ЦН-15.
Находим диаметр циклона по формуле (3):
Выбираем из ряда стандартных диаметров циклон диаметром 500 мм.
Определяем истинную скорость воздуха в аппарате по формуле (4):
"ист= 4-°'5832= 2,97 м/с. 3,14 0,52
Примем соотношение ^ = 740. •
Р/
Плотность воздуха определяем по формуле
М 273 Р' 22,4 Т '
где М — молярная масса газа, кг/кмоль; Т — температура газа, К.
Для воздуха М = 29 кг/кмоль и pf соответственно равна
»<=1Ш=0'95кг/м3-
По формуле (2) гидравлическое сопротивление циклона равно
Ар = 160 • 0,95 • Цр- = 670 Па.