Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Расчет пылеосадительной (гравитационной) камеры




ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Одними из самых мощных источников загрязнения атмосферы являются выбросы промышленных предприятий. Источники пылегазовых загрязнителей атмосферы принято делить по качественному составу и вредности. В соответствии с этим машиностроительные производства (цеха) можно разделить на следующие группы:

1. Производства с условно чистыми выбросами газов и аспирационного воздуха в атмосферу, содержание вредных веществ в которых не превышает санитарно-гигиенические нормы. Например, цеха токарной и фрезерной обработки деталей.

2. Производства, в газовых выбросах которых содержатся неприятно пахнущие вещества.Например, красильные цеха.

3. Производства, имеющие значительные выбросы газов и аспирационного воздуха в атмосферу, содержащие нетоксичные или инертные вещества.Например, инструментальные и агрегатно-сборочные цеха и др.

4. Производства, выбросы которых в атмосферу содержат канцерогенные или ядовитые вещества. Например, термические цеха, производства электрохимической обработки деталей и др.

Однако для разработки технологических мероприятий по удалению или обезвреживанию выделяемых загрязнителей требуется более детальная информация об источниках, которую можно получить, если охарактеризовать каждый источник набором следующих признаков:

1 – тип систем, из которых происходит выброс вредных веществ;

2 – режимы работы во времени;

3 – степень централизации источников;

4 – расположение источника относительно ветровых потоков;

5 – способ вывода загрязнителя в атмосферу;

6 – температура выбросов.

По 1-му признаку, т.е. по типу систем, из которых происходит выброс, источники подразделяют на:

а) выделяющие отходящие технологические выбросы;

б) вентиляционные (аспирационные) выбросы.

К технологическим относятся выбросы, образующиеся при продувке, пылеобразовании при обработке деталей, в виде утечек через неплотности в аппаратуре, сальниках и других уплотнениях. Как правило, такие выбросы имеют высокие концентрации вредных веществ и требуют очистки и удаления. Вентиляционные (аспирационные) выбросы связаны с естественной и механической общеобменной вентиляцией и местной вытяжной вентиляцией. В связи со значительным объемом загрязненного воздуха при относительно низком содержании вредных веществ, подобные выбросы подлежат очистке или обезвреживанию наряду с технологическими выбросами.

По 2-му признаку, т.е. по режиму работы источники подразделяют на:

а) выделяющие постоянно или по определенному закону равномерные валовые выбросы;

б) выделяющие периодические выбросы;

в) залповые выбросы.

Источники постоянных выбросов хорошо поддаются контролю, можно легко прогнозировать изменение их характеристик (методика ОНД-86), однако в экологическом аспекте они представляют наибольшую опасность для санитарно-гигиенических условий рабочих зон и населенных мест. Залповые выбросы часто связаны с аварийными ситуациями. Загрязнения от периодических и залповых выбросов плохо контролируются и их трудно оценить математическими методами.

По 3-му признаку, т.е. по степени централизации источники подразделяют на:

а) централизованные;

б) децентрализованные.

Как правило, в качестве первых служат высокие трубы, в которых объединяются выбросы из многих технологических и других устройств. В этом случае контроль, исследование и организация очистки пылегазовых выбросов облегчаются ввиду укрупнения потоков. Подобные источники в подавляющем большинстве относятся также к организованным (канализированным). Децентрализованные источники выделяют вредные вещества в окружающую среду через невысокие трубы, фонари зданий, неплотности в сочленениях и коммуникациях и т.д. В этом случае, как правило, возникают трудности контроля и организации очистки.

По 4-му признаку, т.е. по расположению в пространстве источники выбросов подразделяют на:

а) высокие;

б) низкие.

Высокими считаются точечные источники, высота которых превышает 3,5Нздания (высоты здания). За низкие (затененные) источники принимают такие, эффективная высота выбросов из которых меньше высоты циркуляционной зоны, возникающей над зданием и за ним.

По 5-му признаку, т.е. по способу вывода загрязненного воздуха в атмосферу источники подразделяют на:

а) организованные (канализированные) – трубы, шахты и т.д.;

б) неорганизованные (неканализированные) - фонари, неплотности оборудования, испарения с открытой поверхности жидкости.

Последние обычно не подвергаются очистке, поэтому единственный путь их обезвреживания – профилактические мероприятия.

По 6-му признаку, т.е. по температуре отходящих газов источники выбросов подразделяют на:

а) сильно нагретые с градиентом температур Dt > 100 оС;

б) нагретые – 20 оС < Dt < 100 оС;

в) слабо нагретые 5 оС < Dt < 20 оС;

г) изотермические Dt = 0 оС;

д) охлажденные Dt < 0 оС.

Подверженность рассеянию в атмосфере выбросов из этих источников в целом убывает по мере уменьшения температуры потоков, что необходимо учитывать при планировании мероприятий по их обезвреживанию или удалению.

Для снижения концентрации взвешенных частиц в газах, поступающих на очистку в газоочистные установки, а в ряде случаев и как аппараты самостоятельной очистки, на предприятиях применяются аппараты грубой очистки газов, которые подразделяют на следующие группы:

1. Пылеосадительные камеры;

2. Инерционные пылеуловители;

3. Циклоны;

4. Мокрые пылеуловители (полые форсуночные скрубберы и низконапорные скрубберы Вентури).

 

 

Расчет пылеосадительной (гравитационной) камеры

В основе работы пылеосадительных камер (рис. 1) лежит гравитационное осаждение частиц пыли.

Рис. 1. Промышленная многосекционная пылеосадительная камера: 1 – выходной канал, 2 –сборный канал, 3 – шиберы, 4 – горизонтальные полки, 5 – люки с дверцами для удаления пыли, 6 – всасывающий канал


Время прохождения t (в с) газами осадительной камеры рассчитывается по формуле:

t = V/Vг = (L∙Bк∙Н) / Vг, (1.1)

где V – объем камеры, м3;

Vг – объемный расход газов, м3/с;

L – длина камеры, м;

Bк – ширина камеры, м;

Н – высота камеры, м.

За это же время под действием силы тяжести частица пройдет путь h (в м), равный:

h = wср∙t, (1.2)

где wср – средняя скорость падения частицы, м/с.

Фракционная эффективность пылеосадительных камер определяется отношением h/H. Если h ³ H , то все частицы этого размера (и более крупные) улавливаются камерой. Маленькие частицы практически мгновенно достигают конечной скорости, и в этом случае значение wср = wч.

Если частицы достаточно крупные, то расчет их пути осаждения проводится в две стадии:

1. В начале определяется путь l* (в м), который должна пройти частица до достижения скорости, равной 0,99 wч по формуле (1.3):

, (1.3)

где время достижения шаровой частицей конечной скорости tк (в с) находится из соотношения (1.4):

, (1.4)

где z ч* – модифицированный коэффициент сопротивления шаровой частицы, учитывающий неравномерное ее движение, находится из формулы:

, (1.5)

где Fвн – внешняя сила, действующая на частицу, Н;

mч – масса частицы, кг;

ач – ускорение частицы, м/с2;

rг – плотность газов, кг/м3;

rч – плотность частицы, кг/м3;

dч – диаметр частицы, м.

2. Затем определяется расстояние lк, проходимое в оставшееся время со скоростью wч:

lк = wч∙t.(1.6)

Для частиц, размер которых меньше 70 мкм, значение wч рассчитывается по формуле:

, (1.7)

где g – ускорение силы тяжести (м/с2);

mг – динамическая вязкость газов (Н∙с/м2).

Для расчета коэффициента сопротивления частицы zч в интервале значений числа Рейнольдса Reч от 0 до 104 с относительной погрешностью не более 5 % можно воспользоваться эмпирической формулой:

lgz ч=0,113 (lg Reч)2 – 0,911lgReч +1,4, (1.8)

где Re = (wч∙dч∙rг) / mг.

Для частиц, размер которых больше 70 мкм, значение wч рассчитывается по формуле:

. (1.9)

Закон Стокса для скорости осаждения частиц плотностью примерно 1000 кг/м3 при атмосферном давлении и температуре 20 ºС подтверждается экспериментально до диаметра частиц порядка 100 мкм.

При применимости закона Стокса минимальный размер частиц dmin (в м), которые будут полностью осаждены в камере, рассчитывается по формуле (1.10):

. (1.10)

Однако следует иметь в виду, что в формуле (1.10) не учитываются такие факторы, как нешарообразность частиц пыли и их концентрация в газовом потоке. Поэтому при расчете могут быть получены заниженные результаты.

При проектировании осадительных камер необходимо также иметь в виду возможность вторичного уноса. Необходимо, чтобы скорость газового потока была не выше 3 м/с, хотя, например, для сажи эта скорость тоже высокая.

Для представленной на рис. 1 конструкции пылеосадительной камеры небольшая высота между полками, образующими каждую секцию, через которые проходит запыленный газовый поток, обусловливает эффективное пылеулавливание. В этом случае частице для осаждения необходимо пройти путь, равный Н/N (где N – число секций в камере). Фракционная эффективность камеры такого типа составляет h∙N / H.

Задача 1

Для отчистки газового потока предполагается использовать пылеосадочную камеру.

Рассчитать площадь отстаивания, определить минимальный размер частиц, которые будут полностью осаждены в камере и фракционную эффективность.

Исходные данные.

Наименьший размер частиц d, мкм Массовый расход воздуха Gг, кг/ч Вязкость газа µ , Па∙с Плотность газа ρг, кг/м3 Плотность частиц пыли ρч, кг/м3
0,031 0,77

Решение:

Определяем критерий Архимеда:

Определим критерий Рейнольдса:

Вычисляем скорость отстаивания:

Вычислим скорость стесненного отстаивания:

Находим требуемую площадь отстаивания:

С другой стороны имеем:

Найдем объемный расход:

С учетом данного условия находим минимальный диаметр частиц, которые будут осаждаться:

Найдем коэффициент сопротивления частицы:

Найдем скорость частиц:

Найдем фракционную эффективность:





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015- 2021 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.