0
Suche urządzenia odpylające - cyklony
Politechnika Krakowska
Instytut InŜynierii Cieplnej i Procesowej
Katedra Aparatury Przemysłowej
Urządzenia i systemy ochrony środowiska - Laboratorium
Urządzenia i systemy ochrony środowiska - Laboratorium
Suche urz
ą
dzenia odpylaj
ą
ce - cyklon
Suche urz
ą
dzenia odpylaj
ą
ce - cyklon
dr inŜ. Jan Talaga
tel. 012 628 34 88
jtalaga@usk.pk.edu.pl
Budynek 1b, pok. 3/19
Konsultacje: wt. 10
00
-11
00
, czw. 10
00
-11
00
1
Suche urządzenia odpylające - cyklony
Odpylanie gazów to proces oddzielania cz
ą
stek ciała
stałego rozproszonych w fazie gazowej.
W ochronie
ś
rodowiska cz
ą
stkami ciała stałego s
ą
najcz
ęś
ciej zanieczyszczenia stałe, powstaj
ą
ce np. w
procesie spalania, natomiast faz
ą
gazowa jest
transportuj
ą
ce je powietrze (gazy odlotowe, spalinowe).
Oddzielanie cz
ą
stek stałych od gazu ma równie
Ŝ
miejsce w
wielu procesach technologicznych, w których cz
ą
stki
stanowi
ą
najcz
ęś
ciej po
Ŝą
dany produkt, a gaz jest medium
transportuj
ą
cym.
OPYLANIE GAZÓW
2
Suche urządzenia odpylające - cyklony
Odpylanie gazów mo
Ŝ
e by
ć
prowadzone dwiema metodami:
-
odpylanie suche
-
odpylanie mokre.
Stosownie do wymienionych metod urz
ą
dzenia odpylaj
ą
ce
dzieli si
ę
odpowiednio na dwie grupy:
-
odpylacze suche
-
odpylacze mokre.
Odpylacze suche:
• komory osadcze
• cyklony
• filtry tkaninowe
• elektrofiltry
3
Suche urządzenia odpylające - cyklony
Spo
ś
ród odpylaczy suchych
istotn
ą
grup
ę
stanowi
ą
odpylacze cyklonowe, czyli
cyklony.
Nale
Ŝą
one do grupy odpylaczy
bezwładno
ś
ciowych, bowiem
oddzielanie cz
ą
stek stałych
nast
ę
puje z wykorzystaniem sił
bezwładno
ś
ci, a dokładnie siły
od
ś
rodkowej, działaj
ą
cej na
ka
Ŝ
d
ą
cz
ą
stk
ę
poruszaj
ą
c
ą
si
ę
w cyklonie.
4
Suche urządzenia odpylające - cyklony
r
o
R
n
F
u
o
u
P
r
r
u
d
r
mu
P
cz
cz
r
2
3
2
6
ρ
π
=
=
Siła od
ś
rodkowa:
o
cz
o
o
r
u
d
u
A
F
ρ
π
λ
ρ
λ
2
2
2
4
2
=
=
Siła oporu o
ś
rodka:
Re
24
=
λ
dla zakresu Stokesa
o
o
cz
u
d
F
η
π
3
=
F
P
r
=
Porównuj
ą
c teraz obie siły, tj.:
5
Suche urządzenia odpylające - cyklony
otrzymamy wyra
Ŝ
enie na tzw.graniczn
ą
ś
rednic
ę
cz
ą
stki
ciała stałego, która zostanie oddzielona w cyklonie:
n – liczba zwojów spirali po jakiej przepływa gaz, n=3
÷
6
Ś
rednica odpylonej cz
ą
stki jest tym mniejsza, im:
-
mniejsza
ś
rednica cyklonu
-
mniejsza lepko
ść
gazu (ni
Ŝ
sza temperatura)
-
wi
ę
ksza pr
ę
dko
ść
gazu na wlocie do cyklonu
(do 25 m/s)
-
wi
ę
ksza g
ę
sto
ść
pyłu
uR
n
)
r
R
(
d
cz
o
o
cz
ρ
π
η
2
9
2
2
−
=
6
Suche urządzenia odpylające - cyklony
Skuteczność odpylania
Graniczna
ś
rednica
jest
wa
Ŝ
nym
ale
nie
jedynym
parametrem charakteryzuj
ą
cym prac
ę
danego odpylacza.
Innym wa
Ŝ
nym parametrem jest stopie
ń
odpylenia czyli
skuteczno
ść
odpylania w danym urz
ą
dzeniu odpylaj
ą
cym.
%
m
m
w
z
100
⋅
=
η
=
3
m
g
V
m
S
Wprowadzaj
ą
c poj
ę
cie st
ęŜ
enia
zapylenia gazu S,
definiowane jako masa pyłu
zawartego w gazie do obj
ę
to
ś
ci gazu, tj.:
Def.:
m
w
m
k
m
z
S
w
S
k
odpylacz
7
Suche urządzenia odpylające - cyklony
k
w
z
m
m
m
−
=
w
k
w
w
k
w
w
k
w
S
S
S
V
S
V
S
V
S
m
m
m
−
=
−
=
−
=
η
skuteczno
ść
odpylania mo
Ŝ
na
wyrazi
ć
poprzez st
ęŜ
enia
na wlocie i wylocie z odpylacza:
%
S
S
S
w
k
w
100
⋅
−
=
η
m
w
m
k
m
z
S
w
S
k
odpylacz
8
Suche urządzenia odpylające - cyklony
W przypadku du
Ŝ
ych wydatków zapylonego gazu
cyklony ł
ą
czy si
ę
równolegle w tzw. baterie
cyklonów (multicyklon), co zapewnia odpowiedni
ą
skuteczno
ść
i mał
ą
ś
rednic
ę
cz
ą
stek dzi
ę
ki małej
ś
rednicy pojedynczych cyklonów.
Zalety cyklonów:
-
prosta i tania konstrukcja
-
du
Ŝ
a niezawodno
ść
pracy
Ograniczenia:
-
skuteczno
ść
do 85%
-
ś
rednica najmniejszych cz
ą
stek
~ 5
µ
m dla pojedynczego cyklonu
~ 2
µ
m dla baterii cyklonów
9
Suche urządzenia odpylające - cyklony
Cel i przebieg ćwiczenia
1. Doświadczalne wyznaczenie skuteczności odpylania
cyklonu.
Pomiar masy zatrzymanej
m
z
= ?
NawaŜka pyłu do cyklonu:
m
w
= ~100 g
ηηηη
= ?
2. Wyznaczenie najmniejszej średnicy cząstki odpylonej w
cyklonie
d
cz
= ?
R = ?
r
o
= ?
n = ?
ρρρρ
cz
= 2780 kg/m
3
10
Suche urządzenia odpylające - cyklony
3. Wyznaczenie współczynnika oporów przepływu
ξξξξ
Spadek ciśnienia (opory przepływu) na cyklonie:
Pomiar spadku ciśnienia na cyklonie:
∆∆∆∆
p = ? [mmH
2
O]
Pomiar prędkości gazu na wlocie cyklonu: u = ?
Określić gęstość powietrza (ośrodka):
ρρρρ
οοοο
= ?
w temperaturze gazu:
t
o
= ?
2
2
u
p
o
ρ
ξ
∆
⋅
=
ξ
⇒
Pa
,
m
kG
O
mmH
2
81
9
1
1
2
=
=
11
Suche urządzenia odpylające - cyklony
Pomiar pr
ę
dko
ś
ci za pomoc
ą
zw
ęŜ
ki (kryzy) pomiarowej
Nat
ęŜ
enie przepływu Q jest
proporcjonalne do spadku
ci
ś
nienia na kryzie
∆∆∆∆
p:
o
p
k
Q
ρ
∆
⋅
=
Pr
ę
dko
ść
przepływu u
na wlocie do cyklonu:
∆
p
F
Q
u
=
Krzywa cechowania kryzy w przeliczeniu
na pr
ę
dko
ść
na wlocie do cyklonu:
u
[m/s]
∆∆∆∆
p [Pa]