Практическоезадание 4,5 Выбор и расчет средств по пылегазоочистке воздуха Вариант 161. Подобрать циклон, обеспечивающий степень эффективностиочистки газа от пыли не менее h 0.87Циклоны предназначены для сухой очистки газов от пылисо средним размером частиц 10 20 мкм. Все практические задачи по очистке газовот пыли с успехом решаются циклонами НИИОГАЗа цилиндрическим серии ЦН иконическим серии СК. Избыточное давление газов, поступающих в циклон, не должнопревышать 2500 Па. Температура газов во избежание конденсации паров жидкостивыбирается на 500С выше температуры точки росы, а по условиямпрочности конструкции не выше 4000С. Производительность циклоназависит от его диаметра, увеличиваясь с ростом последнего.
Цилиндрическиециклоны серии ЦН предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем.Их рекомендуется использовать для предварительной очистки газов при начальнойзапыленности до 400 г м3 и устанавливать перед фильтрами иэлектрофильтрами.Конические циклоны серии СК, предназначенные дляочистки газов от сажи, обладают повышенной эффективностью по сравнению сциклонами типа ЦН за счет большего гидравлического сопротивления.
Входнаяконцентрация сажи не должна превышать 50 г м3. Исходные данные количество очищаемогогаза - Q 1.4 м3 с плотность газа при рабочихусловиях - r 0,89 кг м3 вязкостьгаза - m 22,2 10-6 Н с м2 плотностьчастиц пыли - rП 1750 кг м3 плотностьпыли dП 25 мкм дисперсностьпыли - lgsп 0,6 входнаяконцентрация пыли Свх 80 г м3.Расчет Зада мся типом циклона и определяем оптимальнуюскорость газа wопт, всечении циклона диаметром Д Выберемциклон ЦН-15, оптимальная скорость газа, в котором wопт 3,5м с. Определяем диаметр циклона, мБлижайшимстандартным сечением является сечение в 700 мм.Повыбранному диаметру находим действительнуюскорость газа в циклоне, м с м с,где n число циклонов.Вычисляемкоэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона где К1 поправочный коэффициент на диаметр циклона К2 - поправочныйкоэффициент на запыленность газа 500 коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм. Определяем гидравлическое сопротивлениециклона Па По таблице 2.4 определяем значение параметров пыли и lgsh Длявыбранного типа циклона - 4.5 мкм lgsh 2Ввиду того, что значения , приведенные в таблице 2.4, определены по условиям работытипового циклона Дт 0,6 м rпт 1930 кг м3 mт 22,2 10-6 wт 3,5 м с , необходимо учесть влияние отклонений условий работы от типовых навеличину d50 мкмРассчитываемпараметр x потабл. 2.5 находим значение параметра Ф x Ф x 13Определяем степень эффективности очистки газа вциклоне Расчетное значение h 0,92 больше необходимого условия h 0,87, таким образом циклон выбран верно. 2. Рассчитать эффективность применения скруббераВентури для очистки от пыли производственных выбросов. СкрубберыВентури нашли наибольшее применение среди аппаратов мокрой очистки газов сосаждением частиц пыли на поверхности капель жидкости.
Они обеспечиваютэффективность очистки 0.96 0.98 на пылях со средним размером частиц 1 2 мкм приначальной концентрации пыли до 100 г м3 . Удельный расход воды на орошениепри этом составляет 0.4 0.6 л м3 . Исходныеданные Загрязнитель конвекторная пыль В 9,88 10-2 n 0,4663Плотность газа в горловине rг 0,9кг м3Скорость газа в горловине Wг 135 м сМассовый расход газа Мг 0,9 кг сМассовый расход орошающейжидкости Мж 0,865 кг сУдельный расход жидкости m 1,5 л м3Давление жидкости rж 300 кПаПлотность жидкости rж 1000 кг м3Коэффициент гидравлическогосопротивления сухой трубы - 0.15Требуемая эффективностьочистки от пыли не менее 0.9 Расчет Определяемгидравлическое сопротивление сухой трубы Вентури, Рассчитываем гидравлическое сопротивление,обусловленное введением орошающей жидкости, Н м2 , где ж коэффициент гидравлического сопротивлениятрубы, обусловленный вводом жидкости Находим гидравлическоесопротивление трубы Вентури, Н м2 Находим суммарную энергиюсопротивления Кт, Па где Vж и Vг объемные расходы жидкости и газасоответственно, м3 сVж Мж rж 0,865 1000 8,65 10-4 м3 сVг Мг rг 0,9 0,9 1 м3 сКт 10662855 300 103 8,65 10-10663114 ПаОпределяем эффективностьскруббера Вентури Эффективность скруббера Вентури, полученная врезультате расчетов величина , удовлетворяет заданному условию, т.е. обеспечивает очистку газов от пыли сэффективностью не менее 0.9.a1 28 a2 8 l2 0.15 d3. Определитьразмеры, энергозатраты и время защитного действия адсорбера для улавливанияпаров этилового спирта, удаляемых местным отсосом от установки обезжириванияпри условии непрерывной работы в течение 8 часов.
Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторыхтвердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно извлекать иконцентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой среды.
Прирасчете определяют необходимое количество сорбента, продолжительность процессапоглощения, размеры адсорбционной аппаратуры и энергетические затраты.
Исходныеданные Производительностьместного отсоса - Lм 250 м3 чНачальная концентрацияспирта - Со 11 г м3Температура в адсорбере- tр 20 оСДавление в адсорбере -Р 9.8 104 Н м2Плотность паровоздушнойсмеси - rг 1.2кг м3Вязкость паровоздушнойсмеси - n 0.15 10-4м2 сДиаметр гранулпоглотителя активированный уголь - d 3 ммДлина гранул - l 5ммНасыпная плотность - rн 500кг м3Кажущаяся плотность - rк 800кг м3Эффективность процессаочистки h 0,99По изотермеадсорбции рис. 3.1 и заданной величине Со, г м3,находим статическую емкость сорбента a0 175 г кг Определяемвесовое количество очищаемого газа кг с Переводимвесовую статическую емкость сорбента a0, в объемную a0 кг м3Определяеммассу сорбента , кг, где К 1.1 1.2 коэф. запаса t - продолжительностьпроцесса сорбции, с. Выбираем скорость потока газа в адсорбере W, м с. Обычно фиктивнаяскорость паровоздушной смеси или скорость, рассчитанная на полное сечение слоя,выбирается в пределах 0.1 0.25 м с. Выберем W 0.2 м с.6. Определяемгеометрические размеры адсорбера. Для цилиндрического аппарата - диаметр м- длина высота слоя адсорбента мНаходим пористостьсорбента Рассчитываем эквивалентныйдиаметр зерна сорбента м 9. Коэффициент трениянаходим в зависимости от характера движенияпри Re lt 50 l 220 Reпри Re sup3 50l 11.6 Re0.25,где - критерий Рейнольдсаоткуда l 220 Re 220 49 4.5 Определяем гидравлическоесопротивление, оказываемое слоем зернистого поглотителя при прохождении черезнего потока очищаемого газа, где Ф 0.9 коэффициент формы Определяем коэффициентмолекулярной диффузии паров этилового спирта в воздухе при заданных условиях Д0 0,101 10-4 при Т0 273 К и Р0 9,8 104 Па Находим диффузионный критерийПрантля Для заданного режима течениягаза определяется значением Rе вычисляем величину коэффициента массопередачи для единичной удельнойповерхности, м спри Rе lt 30 при Rе gt 30 т.к. в нашем случае Re 49, то По изотерме адсорбции рис 2.1 находим - количество вещества, максимально сорбируемоепоглотителем при данной температуре а 175 г кг- величину концентрациипоглощаемого вещества на входе в адсорбер Сх 2,5 г м3 Рассчитываем удельнуюповерхность адсорбента м2 м3Определяем концентрацию паровэтилового спирта на выходе из аппарата , где h - эффективность очисткиНаходим продолжительностьзащитного действия адсорбера Полученные врезультате расчета параметры обеспечивают заданный режим работы адсорбера втечении более чем 8 часов.
В целях экономии адсорбента можно уменьшить высотуего слоя. 5. труба для выхода пара Списокиспользованных источников1. Безопасность жизнедеятельности Уч. пособие под ред. Бережного С.А. и др. Тверь ТГТУ, 1996.2. Бережной С.А Седов Ю.С. Сборник типовых расчетов и заданий по экологии Уч. пособие Тверь ТГТУ, 1999.