Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Циклонно - ротационного пылеуловителя

Методические указания к проведению

Лабораторной работы №7

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ

ЦИКЛОННО - РОТАЦИОННОГО ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯ

Херсон 2010

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Общая химическая технология»

Составил ст. преподаватель Кузнецов С.И., количество страниц 16.

Рецензент:

Утверждено на заседании кафедры Экологии и БЖД протокол №1 от 03.09.08 р.

Зав. кафедры Михайлик В.Д.

Циклонно-ротационный пылеуловитель (ЦРП) получил своё название благодаря тому, что в нём воплощен принцип двухступенчатого разделения неоднородных пылегазовых систем в центробежном поле. Сначала в первой ступени, работающей по принципу циклона, а затем во второй, - работающей по принципу ротационного пылеуловителя.

Циклонно-ротационный пылеуловитель рис.1.1. состоит из цилиндра 4, соединенного с конусом 2. Внутри по оси цилиндра закреплена укороченная, не выходящая за пределы аппарата, центральная труба 9, к верхнему срезу которой примыкает ротор с лопастями 6, приводимый во вращение электродвигателем 5. К верхней части центральной трубы жестко прикреплена горизонтальная конусная перегородка 8, разделяющая аппарат на две ступени. Между конусной перегородкой и внутренней стенкой корпуса аппарата предусмотрен коаксиальный зазор для прохода пыли и стока жидкости с верхней ступени. К первой (нижней) ступени аппарата тангенциально присоединен штуцер 3 для ввода запылённого газа. Вывод очищенного газа осуществляется через штуцер 7, который тангенциально закреплён на боковой поверхности второй (верхней) ступени, в плоскости вращения ротора. В нижней части аппарата имеется штуцер 1, входящий в сливной бак-отстойник 12, оборудованный насосом 11 и трубопроводом 10.

Рис. 1.1. Схема циклонно-ротационного пылеуловителя.

1-патрубок для удаления пыли; 2-конус; 3, 7-патрубки для входа и выхода газа; 4-цилиндр; 5-электродвигатель; 6-лопастное колесо; 8-конусная перегородка; 9-центральная труба; 10-труба для подачи воды; 11-насос; 12-отстойник.

Принцип работы циклонно-ротационного пылеуловитель заключается в следующем. Загрязнённый газ по штуцеру 3 поступает в первую ступень аппарата. Благодаря тангенциальному подводу, газ приобретает вращательное движение и перемещается в аппарате по винтовой траектории сверху вниз. Под действием центробежной силы наиболее крупные частицы пыли отбрасываются к периферии аппарата, ударяются о смоченную поверхность и таким образом выводятся из газового потока. С помощью жидкости, поступающей с верхней ступени, частицы пыли смываются со стенок аппарата и по штуцеру 1 поступают в сливной бак, одновременно выполняющий, роль гидрозатвора и шламоотстойника. После очистки в первой ступени газовый поток по центральной трубе 9 направляется во вторую (верхнюю) ступень. Здесь он попадает в плоскость вращающегося ротора 6. Сюда же из сливного бака 12 насосом 11 подаётся жидкость, которая смешивается с газовым потоком и в распылённом состоянии с большой скоростью выбрасывается из каналов ротора. В движущемся с большой скоростью потоке газов вследствие турбулентности происходит интенсивное движение частиц, столкновение их с каплями жидкости и коагуляция за счет улавливания их каплями и укрупнения капель. При вращении ротора со скоростью 2500 об/мин, жидкость дробится на капли размером около 10 мкм, а если скорость вращения превышает 3000 об/мин, то средний размер капель составляет 6 мкм. [50]. Смоченные частицы пыли, выходя из сопел ротора, ударяются о стенку аппарата, теряют скорость и выводятся из потока. Жидкость смывает пылевые частицы со стенок цилиндра второй ступени, а затем со стенок первой ступени и попадает в сливной бак. Очищенный газ выводится из аппарата через штуцер 7, а пыль осаждается в баке.

В табл.1.1. приведены данные о количестве и поверхности капель образующихся из 1 л. воды, распыляемой газовым потоком.

Таблица 1.1.

Характер образующихся капель при распылении воды ротором

Скорсть вращения ротора об/мин	Диаметр капель	Количество капель образующихся в 1 см³ из 1 л распыленной воды	Суммарная поверхность капель в 1м³ газов, м²
		10⁵
		10⁴
		10⁵
		10⁶
		10⁷

На рис.1.2. приведено аксонометрическое изображение циклонно-ротационного пылеуловителя.

Рис. 1.2. Циклонно-ротационный пылеуловитель

Из рисунка видно, что циклонно-ротационный пылеуловитель отличается от обычного циклона тем, что внутри него установлена укороченная центральная труба с конусной перегородкой и вращающийся ротор.

Установка в пылеуловителе укороченной центральной трубы с конусной перегородкой позволяет разделить аппарат на две части и осуществлять двухступенчатую очистку газов. Причём, во второй ступени за счёт установки в ней вращающего ротора, центробежная сила (Рц) может быть увеличена, по сравнению с достигаемой в циклонах известных конструкций, в 3-5 раз. Это позволяет увеличить степень очистки газа и улавливать частицы пыли диаметром <10 мкм. Установленный в пылеуловителе ротор выполняет и ряд других функций:

• работая, как газодувка, он создаёт разрежение во входном и избыточное давление в нагнетательном патрубке. В связи с этим пылеуловитель может работать автономно (без вентилятора) и очищать газы не имеющие начальное избыточное давление;

• работая, как центробежная форсунка тонко распыляет жидкость, способствуя более эффективному (в мокром режиме) улавливанию частиц. Одновременно он обеспечивает исключительно равномерное, круговое орошение стенок первой и второй ступени аппарата, что необходимо для смыва налипающей пыли. Это особенно важно при улавливании слипающихся частиц. При очистке газов от сыпучих, не слипающихся частиц, аппарат может работать в сухом режиме без орошения;

• изменяя в определённых пределах скорость вращения ротора, можно менять производительность и напор пылеуловителя.

Затраты на внедрение составили 1 тыс. грн. Социальный эффект от внедрения пылеулавливателя – улучшение условий труда работающих, повышение культуры и эстетики на производстве, защита окружающей среды от вредных веществ.

рис 1.3 Циклонно-ротационный пылеуловитель разработан Херсонским национальным техническим университетом.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Исходные данные:

- подлежащий очистке газ – воздух;

- плотность воздуха =1,29 кг/м³;

- вязкость воздуха =1,8·10^-5 Н·с/м²;

- температура воздуха t_в=20^o C;

- загрязняющая примесь - пыль цементная;

- диаметр частиц цемента от 2 до 20 мкм;

- средний диаметр частиц =10 мкм;

- плотность частиц =3500 кг/м³;

2.2. Измерить геометрические размеры пылеуловителя.

- радиус цилиндрической части пылеулавливателя (R₁), м;

- радиус центральной трубы (R₂), м;

- диаметр ротора (D_р), м;

- размер всасывающего и нагнетательного штуцеров, м;

Результаты замеров занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

Геометрические характеристики ЦРП.

Радиус цилиндра, R₁, м	Радиус центр. трубы R₂,м	Средний радиус	Диаметр ротора D_р, м	Размеры патрубка, м
Всасывающего	Нагнетательного
высота h, м	ширина B, м	сечен. S_вх, м²	высота h, м	ширина b, м	сечен. S_вых, м²

2.3. Взвесить на весах навески цемента (20г).

2.4. Включить вилку в розетку 220 В.

2.5. С помощью ЛАТРа по графику установить требуемое число оборотов двигателя.

2.6. С помощью анемометра измерить скорость движения воздуха во всасывающем и нагнетательном патрубках.

2.7. Установить навеску с пылью перед всасывающим патрубком и отметить время начала опыта.

2.8. В течение 1-3х минут слегка встряхивать навеску с цементом, способствуя равномерному образованию цементно-воздушной смеси.

2.9. После того, как пыль будет полностью введена в аппарат, остановить двигатель, одновременно отметить время окончания опыта.

2.10. Извлечь, улавливаемую в циклоне пыль и взвесить ее.

Результаты опыта занести в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Результаты опыта

Масса навески, г	Скорость вращения ротора n, об/мин	Скорость газа, м/с	Объем газа м³/ч V	Время опыта, мин	Концентрация пыли
на входе g₁	улавливаем. в аппарате g₂	на вх. W_вх	на вых. W_вых	на вх. С_вх	на вых. С_вых

Примечание.

1. Объем газа (графа 6) определяется по формуле

м³/ч (1)

где W_вх – скорость газа на входе, м/с;

S_вх – сечение всасывающего патрубка, м².

2. Концентрация пыли на входе (графа 8)

(2)

где, 1000 – перевод граммов в мг;

60 – перевод час в мин;

- время опыта, мин.

3. Концентрация пыли на выходе:

мг/м³ (3)

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Циклонная часть пылеулавливателя.

3.1.1. Центробежная сила, действующая на частицу.

(4)

где, m – масса частиц, Кг;

W_вх – скорость воздуха во всасывающем патрубке, м/с;

R_ср – средний радиус пылеуловителя, м;

Масса частицы определяется из расчёта, что она имеет форму шара:

кг (5)

где, V_ш – объем шара, м³;

- плотность частицы, кг/м³

r_ч – радиус частицы, м.

3.1.2. Тангенциальная скорость движения частицы при входе в аппарат:

(6)

3.1.3. Скорость движения частицы в радиальном направлении от центра к стенке:

(7)

где, d_ч – диаметр частиц, м;

- плотность частицы, кг/м³

W_Т – тангенциальная скорость движения частиц, м/с;

– вязкость воздуха, Н∙с/м²;

R_ср – средний радиус аппарата, м.

3.1.4. Время осаждения частицы, т.е. среднее время, за которое частица совершает путь от центра до стенки аппарата, с.

(8)

где, R₁ и R₂ – соответственно радиус цилиндра и центральной трубы, м;

W_R – радиальная скорость движения частиц, м/с.

3.1.5. Минимальный диаметр частиц, которые полностью улавливаются в циклонной части пылеуловителя.

мкм, (9)

где - число оборотов, которые совершает частица вокруг центральной трубы .

3.1.6. Степень улавливания частиц в циклонной части аппарата

3.1.6.1. Средневзвешенная по массе

(10)

где, g₂ – масса пыли улавливаемой в аппарате, г;

g₁ – масса исходной навески, г.

3.1.6.2. Степень улавливания частиц размером > d_min .

3.1.6.3. Степень улавливания частиц размером <d_min

(11)

где, d_i – диаметр улавливаемых частиц.

3.1.7. Критерий Фруда (Фактор разделения)

(12)

где, g – ускорение силы тяжести (9,81 м/с²)

3.1.8. Гидравлическое сопротивление циклонной части аппарата:

(13)

где, - коэффициент сопротивления .

3.2. Ротационная часть пылеулавливания.

3.2.1. Центробежная сила, действующая на частицу

(14)

где, m – масса частицы, кг;

R_р – радиус ротора (R_р=D_р/2)

W₀ – окружная скорость вращения ротора, м/с;

(15)

где, D_р – диаметр ротора, м;

n – скорость вращения ротора, об/мин;

3.2.2. Скорость движения частиц в радиальном направлении от центра к стенке

(16)

3.2.3. Время осаждения частиц, т.е. среднее время, за которое частица совершает путь от центра до стенки аппарата, с.

(17)

3.2.4. Минимальный диаметр частиц, которые полностью улавливаются в ротационной части аппарата:

мкм (18)

3.2.5 Степень улавливания частиц в ротационной части аппарата.

3.2.5.1. Средневзвешенная по массе:

(19)

3.2.5.2. Степень улавливания частиц размером

3.2.5.3 Степень улавливания частиц размером

(20)

3.2.6. Критерий Фруда (фактор разделения)

(21)

Результаты расчетов сводятся в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Результаты расчетов

№ пп	Наименование параметра	Формула для определений	Значение параметра
Циклонная часть	Ротационная часть
	Центробежная сила действующая на частицу	4, 14
	Масса Частицы
	Скорость движения частицы в радиальном направлении	7, 16
	Тангенциальная скорость движения частиц при входе в аппарат	6, 15
	Время осаждения Частиц	8, 17
	Минимальный диаметр частиц которые полностью улавливаются	9, 18
	Средневзвешенная по массе степень улавливания	10, 19
	Степень улавливания частиц <d_min	11, 20
	Критерий Фруда (Фактор разделения)	12, 21
	Гидравлическое сопротивление аппарата

Воспользуйтесь поиском по сайту: