в чем измеряется мощность циклона

Расчет циклона

На предприятиях применяют циклоны различных типов. Наибольшее распространение получили цилиндрические и конические циклоны НИИОГАЗ.

К цилиндрическим циклонам НИИОГАЗ относятся аппараты типа ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН-24. Отличительной особенностью этих аппаратов является удлиненная цилиндрическая часть корпуса. Входной патрубок расположен под углом 11, 15 и 24 о к горизонтали.

К коническим циклонам НИИОГАЗ относятся аппараты типов СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-34М. Они отличаются от циклонов типа ЦН длиной конической части и наличием спирального входного патрубка.

Цилиндрические циклоны относятся к высокопроизводительным, а конические – к высокоэффективным аппаратам.

Цилиндрические циклоны НИИОГАЗ характеризуются следующими особенностями:

— ЦН-24 (входной патрубок расположен под углом α = 24 о ); этот тип обеспечивает повышенную производительность при наименьшем гидравлическом сопротивлении; предназначен для улавливания крупной пыли;

— ЦН-15 (α=15 о ); этот тип обеспечивает хорошую степень улавливания при сравнительно небольшом гидравлическом сопротивлении;

— ЦН-11 (α=11 о ); этот тип обеспечивает повышенную эффективность и рекомендуется в качестве унифицированного пылеуловителя.

Запыленный газ вводится в цилиндрическую часть корпуса 1 через входной патрубок 2 тангенциально со скоростью 20-30 м/с. Благодаря тангенциальному вводу он приобретает вращательное движение вокруг выхлопной трубы 3. Частицы пыли под действием центробежной силы отбрасываются к стенкам корпуса и под действием гравитационных сил спиралеобразно опускаются в сборник пыли (на схеме не показан). Очищенный газ выбрасывается из циклона через выхлопную трубу 3 и направляется в трубопровод для отвода очищенного газа.

Схема цилиндрического циклона представлена на рисунке ниже.

2 – входной патрубок;

3 – выхлопная труба

Рис. Схема цилиндрического циклона

Расчет циклонов ведут методом последовательных приближений в следующем порядке:

1. Выбирают тип циклона (ЦН-24, ЦН-15, ЦН-11).

2. Выбрав тип циклона, определяют оптимальную скорость газа _опт, м/с, в сечении циклона (табл. 2).

, (1)

где Q – объемный расход очищаемого газа, м 3 /с (табл.1).

С учетом числа циклонов n выражение (1) примет вид:

(2)

Если расчетный диаметр циклона превышает его максимально допустимое значение, то необходимо применять два или более параллельно установленных циклона, диаметр которых определяется по формуле (2).

4. По выбранному диаметру циклона находят действительную скорость газа в циклоне ω, м/с:

(3)

Действительная скорость газа в циклоне не должна отклоняться более чем на 15 % от оптимальной скорости ω_опт.

5. Определяют коэффициент гидравлического сопротивления ξ циклона или группы циклонов:

, (4)

где k ₁ – поправочный коэффициент, зависящий от диаметра циклона (табл. 3);

k ₂ – поправочный коэффициент, учитывающий запыленность газа (табл. 4);

k ₃ – коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу (для одиночных циклонов k ₃ = 0);

гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм (табл.5);

Направление выхлопа принимается исходя из требований охраны окружающей среды, безопасности, технологии и др.

6. Определяют потери давления в циклоне , н/м 2 :

, (5)

7. Определяют диаметр частиц, улавливаемых на 50 %, d ₅₀ :

, (6)

где индекс “ T ” означает стандартные условия работы типового циклона

— находится по табл. 2;

— диаметр циклона D_T = 0,6 м ;

— средняя скорость газа в циклоне = 3,5 м/с;

— плотность частиц = 1930 кг/м 3 ;

8. Определяют эффективность очистки газа в циклоне η:

= 0,5 [1 + Ф(х)], (7)

где Ф(х) – табличная функция от параметра х (табл. 6).

Параметр х можно найти следующим образом:

, (8)

где — дисперсия функции фракционной степени очистки (табл. 2); — степень полидисперсности пыли (табл. 1).

В зависимости от значения х находят функцию распределения Ф(х) по табл. 6.

Таблица 2. Параметры, определяющие эффективность циклонов

Источник

Методы расчета циклонов

Рассчитать циклон для улавливания пыли. Объем пыльного воздуха Q=12000 м3/ч, объемный вес пыли y₂=2600 кг/м3, входная скорость воздуха в циклон равна 16 м/с. Вес отдельных фракций пыли в процентах от общего веса следующий: при размерах пылинок до 3u весовое отношение фракции пыли составит 1,8 %; до 5u – 4,4 %; до 5u – 5,8 %; до 11u – 6,2 %; до 15u – 10%; выше 15u – 71,8%. Степень очистки циклона должна составлять около 90 %. Скорость в выхлопной трубе циклона обычно принимается равной 6 м/сек, поэтому площадь выхлопной трубы

f_вых=12000/ 3600 * 6 = 0,555 м 2

откуда ее диаметр D₁=840мм, следовательно R₁=420 мм.

Площадь трубы, подводящей пыльный воздух к циклону, определится из условия

f=12000 / 3600 * 16 = 0.209 м 2

откуда её диаметр d=165мм.

Перед самым входом в циклон круглое сечение подводящей трубы переходит в прямоугольное, при этом отношение высоты этого сечения к ширине обычно принимается равным 1,5, поэтому

откуда а = 560 мм, b = 370 мм.

Наружный радиус циклона

R₂ = R₁ + b = 420 + 370 = 790 мм

Средний радиус циклона

R₀ = (420 + 790)/2 = 605 мм

Средняя окружная скорость воздух в циклоне бывает меньше скорости в нагнетательной трубе перед циклоном. На основании практических данных принимают

w = v = 16 = 11.4 м/сек.

В этом случае угловая скорость вращения частицы в средней части циклона, вокруг оси, будет равна

Q_в.о. = 11,4 / 0,605 = 18,85 1/сек

Подставляя все полученные величины в уравнение (9), получим время, в течение которого частица пыли с минимальным диаметром и наиболее невыгодно расположенная, т.е. находящаяся у внутренней стенки циклона, дойдет до наружной его стенки

t = 18*14.4*10 10 *1.226 ln 790

10 6 * 18.85 2 * 2600 420

t = 3.42 ln 1.88 = 3.42 lg 1.88 = 2 сек.

При окружной скорости w = 11,4 м/сек длина пути невыгодно расположенной пылинки

l_путь = wt = 11.4 * 2 = 22.8 м

Средняя длина пути каждого витка приближенно может быть принята равной длине средней окружности

2nR₀ = 2*3.14*0.605 = 3.8 м

Тогда необходимое число витков

Высота каждого витка может быт принята равной высоте прямоугольного канала перед входом в циклон, поэтому высота в цилиндрической части циклона

H = an = 0.56 * 6 =3.36 м

Принимая 15% запаса, получим окончательно

Диаметр d₃ отверстия для удаления осажденной пыли в циклоне принимается около 250 мм.

H₂= (d₂/2 – d₃/2) ctg a/2 = (790 – 125) ctg 17.5 0 = 2100 мм = 2,1 м

Выхлопная туба опускается до начала конической части. В верхней части выхлопной трубы устраивается колпак для защиты от атмосферных осадков.

Источник

Циклонный пылеуловитель: принцип работы, чертеж, виды, фильтры, расчет

Циклон пылеуловитель представляет собой агрегат, предназначенный для очищения потоков воздуха, жидкостей, газов от пыли и прочих примесей. Устройство используется в основном в закрытых помещениях.

Принцип работы

Схема работы циклонного пылеуловителя определяется его конструкцией. Устройство состоит из 2-х частей: цилиндрической верхнее и конической нижней, подведенной к пылевому бункеру. В систему включены также патрубок для подачи загрязненного газа, и внутренняя труба, предназначенная для очищенного воздуха.

Эффективность работы агрегата зависит от его габаритов. Максимальное качество очистки достигается при минимальном диаметре циклона и просвете патрубка. В общих чертах принцип работы циклонного пылеуловителя заключается в поступлении загрязненного газа в корпус устройства через специальный патрубок с последующим нисходящим движением вращающегося потока. Под действием центробежной силы отсеиваются взвешенные загрязняющие частицы, которые переносятся вторичным потоком в специальную емкость. Очищенный воздушный или газовый поток выводится посредством выхлопной трубы.

Принципиальная схема циклонного пылеуловителя может включать различные типы фильтрующих элементов:

Чертеж

Чертеж циклонного пылеуловителя — это схематическое отображение конструкции с учетом реальных размеров и с указанием местонахождения каждого элемента. Схема циклонного пылеуловителя и примеры чертежей представлены ниже:

Виды циклонов

Особенности каждого устройства определяются его типом. Различают следующие виды циклонов пылеуловителей:

Мультициклонные пылеуловители

В мультициклонах предусмотрено параллельное включение отдельных циклонных компонентов с общим подводом газа и его отводом. Конструкция бункера сборная. В каждой части агрегата стоят закручивающиеся элементы, например, винты или розетки. Именно они обеспечивают перемещение газа и повышенную производительность мультициклона в сравнении с циклоном.

Принцип работы мультициклонных пылеуловителей выглядит следующим образом:

1. Осуществляется подача газа в специальную камеру, ограниченную решетками;
2. В этих решетках зафиксированы циклонные компоненты с сохранением герметичности;
3. Газ в небольшие циклонные элементы поступает по касательной через штуцер;
4. Вращательное движение потока обеспечивают винты и розетки с наклонными лопатками;
5. Газ после очищения выходит в общую емкость по выхлопным трубам, а оттуда – наверх через штуцер;
6. Пылевые частички скапливаются на дне устройства, имеющем коническую форму.

Мультициклонный пылеуловитель хорошо улавливает пыль за счет малого радиуса циклонов, способствующего увеличению центробежной силы. По мере необходимости отдельные компоненты установки можно включать и отключать.

Центробежные пылеуловители

Центробежные пылеуловители циклоны очищают воздух от примесей за счет воздействия центробежной силы, которая возникает во время вращения потока внутри аппарата либо вращательных движений самого устройства.

В таких системах газовый поток поступает в цилиндрический отсек тангенциально, после чего проходит по спирали к коническому дну, а затем направляется вверх на выход. Преимуществами устройств этого типа являются доступная стоимость, простота конструкции, высокая производительность, минимальные затраты на эксплуатацию.

Центробежный пылеуловитель бесперебойно работает даже в сложных условиях, например, при повышении температуры и давления. Устройства такого типа могут применяться при необходимости очистки потока от абразивных частиц.

Вихревые пылеуловители

Вихревые циклоны пылеуловители отличаются от других конструкций наличием закручивающегося потока газа. Такие устройства бывают сопловыми и лопаточными. В первом случае закручивание потока обеспечивает специальный завихритель. Конструкция включает сопла, размещенные тангенциальным способом. Из них подается вторичный газ, струи которого воздействуют на очищаемый поток.

В результате частички отсеиваются к периферийным частям системы и перемещаются спиральным вторичным потоком к нижнему межтрубному пространству кольцевой формы. Там стоит специальная шайба для спуска пыли в резервуар и предотвращение ее возвратного движения. Использование запыленного потока в качестве вторичного газа позволяет увеличить производительность системы.

В вихревых устройствах лопаточного типа отбор вторичного газа осуществляется с периферии уже очищенного потока. После этого происходит его подача при помощи направляющего агрегата, оснащенного лопатками наклонной конструкции.

Гравитационные пылеуловители

Гравитационный циклонный пылеуловитель газа использует в своей работе силу тяжести загрязняющих частиц. Такие устройства называют еще пылеосадочными камерами. При поступлении в резервуар скорость запыленного потока снижается, твердые частички осаждаются, благодаря силам гравитации.

Пылеуловители этого типа различаются типом камеры, которая может быть прямоточной, потолочной, лабиринтной. Гравитационные пылеуловители актуальны для очистки газов от крупных фракций.

Ротационные пылеуловители

Ротационные пылеуловители оснащаются рабочим колесом, т.е. ротором. Соответственно отпадает необходимость в использовании дополнительного дутьевого механизма. Конструкция может включать корпус в форме спирали или перфорированный барабан, который вращается в процессе работы пылеуловителя. В первом случае газ движется вокруг ротора по спиральной траектории. Из-за центробежной силы частицы пыли перемещаются к стенкам, после чего выводятся через патрубок. Очищенный газ поступает в камеру, благодаря разнице давлений, его расход можно регулировать клапаном. Обратному выпадению пыли препятствуют козырьки.

При наличии перфорированного барабана через него проходит газ, подлежащий очистке, а загрязняющие частички остаются за пределами барабана. Такой эффект достигается воздействием центробежных сил. Барабан приводится в движение электромотором, разряжение внутри него создает вращающееся колесо.

Роторные пылеуловители циклонного типа могут иметь несколько иную конструкцию: пылевые частики перемещаются вдоль оси агрегата, ротор с крыльчаткой обеспечивает их вращение, а после попадания на стенки кожуха пыль выводится через щель в бункер. В таких аппаратах стоят турбины для формирования центробежного поля.

Радиальные пылеуловители

Гидравлические пылеуловители

Гидравлические циклоны относятся к пылеуловителям мокрого типа, в которых загрязняющие частицы оседают на поверхность жидкости или ее пленку под влиянием инерционных сил и особенностей молекулярного движения. В эту категорию входит несколько разновидностей устройств:

Динамический пылеуловитель

Динамические циклонные пылеуловители для очистки газа используют действие сил Криолиса, а также центробежных сил. Для этого в конструкцию включено тягодутьевое устройство с вращающимся колесом. Оно формирует разницу давлений, что приводит к поступлению потока в улитку, где ему придается криволинейное движение. За счет центробежных сил пылевые частицы отбрасываются, а затем выводятся. Очищенный поток идет обратно к центральной части улитки, в колесо и выбрасывается через кожух.

Существует 2 разновидности динамических уловителей пыли. Первая — с поступлением газа в центр колеса, вращение которого осуществляется кожухе спиральной формы. Вторая — с перемещением частиц в направлении, противоположном движению потока. В этом случае происходит всасывание газа в поворотный барабан, на боковой поверхности которого имеются специальные отверстия. При совпадении частот вращения потока и барабана, загрязняющие частички выделяются к периферии.

Инерционные пылеуловители

Инерционный циклонный пылеуловитель меняет направление перемещения потока, содержащего загрязнения. Пылевые частички продолжают движение по инерции, выпадают в бункер, а движение очищаемого потока продолжается. Есть несколько видов инерционных устройств:

Преимущества

Широкая распространенность устройств связана с тем, какие преимущества имеют циклонные пылеуловители. Такие системы обходятся недорого, отличаются простотой установки и эксплуатации, а также высокой производительностью. Их плюсами служат:

Фильтры циклонного типа производства «Факел»

Выбор и расчет циклона

Для обеспечения эффективной очистки воздуха необходим грамотный расчет циклонного пылеуловителя. Для этого необходимо располагать информацией о:

Ключевым фактором для выбора пылеуловителя является тип пыли. Например, в деревообработке происходит запыление частицами различного размера, а для улавливания абразивной пыли нужны конструкции с надежной защитой от износа, специальным покрытием.

Эффективность функционирования устройства зависит и от размеров загрязняющих частиц:

Стоит обратить внимание на объем бункера, в котором аккумулируется собранная пыль, на уровень энергопотребления устройств. Важны и технические параметры. К примеру, производительность конструкций может варьироваться от 800 до 30 730 м 3 /ч. В некоторых случаях важную роль играют габариты устройства. Минимальный показатель высоты пылеуловителя составляет 1210 мм, а вес — 33 кг.

Еще один значимый критерий — способы очистки пылеуловителей. В устройствах сухого типа для этих целей может применяться вибрационная технология или импульсная продувка, а также ручное встряхивание фильтрующих элементов, если они дополнительно были встроены в циклонный фильтр.

С учетом разнообразия конструкций, их технических возможностей, сделать выбор бывает непросто. Обратившись к нашим специалистам, вы получите квалифицированную консультацию и ответы на все интересующие вопросы, а также сможете заказать расчет необходимого устройства и сам пылеуловитель, максимально подходящий для конкретных условий использования.

Источник

Расчет циклона

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.

Степень очистки газа в цик­лоне тем больше, чем больше коэффициент разделения сред/:

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

где м>_ист — истинная скорость газа в циклоне, м/с; р,— плотность газа при соответствующей температуре, кг/м 3 ; £_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:

где Q — расход очищаемого газа; м 3 /с; w_onT — 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:

Скорость газа в циклоне не должна отклоняться более чем на 15% от w_om.

5. По уравнению (2) рассчитывают гидравлическое со­
противление циклона.

При подборе циклона также часто используют следую­щую методику. Выбирают значение Д/э/р, из оптимального

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/?/р_г, 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 м 3 /ч, температура — 100 °С, а наименьший размер частиц — 80 мкм.

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):

Примем соотношение ^ = 740. •

Плотность воздуха определяем по формуле

где М — молярная масса газа, кг/кмоль; Т — температура газа, К.

Для воздуха М = 29 кг/кмоль и p_f соответственно равна

По формуле (2) гидравлическое сопротивление цикло­на равно

Ар = 160 • 0,95 • Цр- = 670 Па.

Источник