0

Suche urządzenia odpylające - cyklony

Politechnika Krakowska

Instytut Inżynierii 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 inż. Jan Talaga

tel. [phone]

[e-mail]

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

ż

miejsce w

wielu procesach technologicznych, w których cz

ą

stki

stanowi

ą

najcz

ęś

ciej po

żą

dany produkt, a gaz jest medium

transportuj

ą

cym.

OPYLANIE GAZÓW

2

Suche urządzenia odpylające - cyklony

Odpylanie gazów mo

ż

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

żą

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

ż

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

ż

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

ż

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

ż

nym

ale

nie

jedynym

parametrem charakteryzuj

ą

cym prac

ę

danego odpylacza.

Innym wa

ż

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

ęż

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

ż

na

wyrazi

ć

poprzez st

ęż

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

ż

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

ż

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

= ?

Naważka 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

ęż

ki (kryzy) pomiarowej

Nat

ęż

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]