РАСЧЁТ И ВЫБОР ЦИКЛОНОВ
Воздух, выходящий из сушильного барабана, очищается сначала в циклонах, а для более тонкой очистки – в мокром пылеуловителе.
Определим наибольший диаметр частицы материала, уносимого из барабана в циклон вместе с отработанным воздухом.
Для этой цели рассчитаем скорости витания, Wвит., для частиц диаметром 0,1 мм; 0,15 мм; 0,2 мм; 0,25 мм по формуле:
(33)
где m2 – динамическая вязкость воздуха при температуре воздуха, покидающего сушильный барабан, Па×с;
d – диаметр частицы, м;
rвл.2 – плотность отработанного воздуха, кг/м3;
Ar – критерий Архимеда.
Критерий Архимеда определяем по формуле:
(34)
где r4 – плотность частиц высушиваемого материала, кг/м3;
g – ускорение силы тяжести, м/с2.
Для БИКАРБОНАТА НАТРИЯ rч = 1450 кг/м3 (прил. 1), а динамическая вязкость воздуха при t2 = 60°C : m2 = 0.02×10-3 Па×с [2].
Тогда определяем Ar по формуле (34) для частицы заданного диаметра, а затем по уравнению (33) скорость витания.
Результаты вычислений сводим в таблицу.
Таблица 4.1. –
| d, мм | W, м/с |
| 0,1 | 5,55 |
| 0,15 | 7,26 |
| 0,2 | 8.61 |
| 0,25 | 9.8 |
Скорость отработанного воздуха на выходе из барабана W2:
(35)
где Vвл.2 – расход влажного воздуха, покидающего сушильный
барабан, м3/с;
ψ – степень заполнения барабана (см. выше).
Fб – площадь поперечного сечения барабана, м2,
Fб = π ·D2/4 ;
bн – коэффициент заполнения барабана насадкой (bн = 0,05).
Тогда
По результатам вычислений, приведенных в табл. 4.1, строим график зависимости Wвит. = f(d) (рис.5).
Рисунок 5. –График зависимости Wвит. = f(d).
Из графика (рис. 5) следует, что скорости витания, равной W2 = 2 м/с, соответствует диаметр частицы d = 0,04 мм.
Таким образом, частицы материала, имеющие диаметр больше 0,04 мм, будут оставаться в барабане, а меньше 0,04 мм уноситься с отработанным воздухом в циклон. Для очистки воздуха применяем циклон типа НИИОГАЗ [7]. Данные для подбора циклона даны в прил. 5.
Основные размеры циклона определяем в зависимости от его диаметра Д, эти размеры (в долях Д) приведены в табл. П. 5.1.
Применяются три типа этих циклонов: ЦН-24, ЦН-15 и ЦН-11. Циклон типа ЦН-24 обеспечивает более высокую производительность при наименьшем гидравлическом сопротивлении и применяется для улавливания крупной пыли (размеры частиц материала более 0,2 мм).
Циклоны ЦН-15 и ЦН-11 применяются для улавливания средней (размер 0,1-0,2 мм) и мелкой пыли (размер до 0,1 мм).
При оценке степени улавливания в циклоне, помимо свойств пыли, учитывается скорость газа и диаметр циклона. Циклоны меньшего диаметра имеют больший коэффициент очистки, поэтому рекомендуется устанавливать циклоны диаметром до 800 мм, а при необходимости устанавливать несколько циклонов, объединяя их в группы, но не более восьми [7].
Расчет циклонов осуществляем исходя из расхода воздуха для летних условий, т.к. расход воздуха летом больше, чем зимой.
Диаметр циклона Д определяем из уравнения расхода:
(36)
где - WЦ – условная скорость воздуха, отнесённая к полному поперечному сечению цилиндрической части циклона, м/с;
Vвл.2 – количество влажного воздуха на выходе из сушильного барабана, рассчитанное на летние условия работы, м3/с.
Для улавливания из воздуха частиц сернокислого аммония размером меньше d = 0,04 мм выбираем циклон типа ЦН-15, коэффициент сопротивления этого циклона z = 160 (табл. П. 5.1).
Чтобы определить скорость воздуха в циклоне, предварительно зададимся отношением
. Для широко распространённых циклонов НИИОГАЗ отношение 
равно 500-750 м2/с2 [1]. Принимаем 
и из выражения
(37)
определяем условную скорость воздуха:
(38)
Тогда диаметр циклона Д:
Так как циклоны типа ЦН-15 с диаметром более 800 мм не экономичны и не выпускаются, то следует установить параллельно несколько циклонов меньшего диаметра. В этом случае диаметр циклонов подбирается постепенно: в формулу (36) подставляем не весь расход воздуха, а делим его на выбранное число аппаратов. Так, если отработанный воздух будет очищаться в трех циклонах, то диаметр циклона будет:
Выбираем нормализованный циклон типа ЦН-15 с диаметром
750 мм (прил. 5, табл. П.5.2). Его конструктивные размеры (в мм): d =
= 450; d1 = 450; H = 3435; h1 = 1500; h2 = 1710; h3 = 225; h4 = 1320; a =
= 495; b1 = 150; b = 195; l = 450.
Гидравлическое сопротивление циклона рассчитываем по уравнению
(39)
Так как аппараты установлены параллельно, то сопротивление батареи циклонов будет равно сопротивлению одного циклона.