Wrocław, luty 2013 – kwiecień 2013
Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska,
Wydział Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej
TECHNOLOGIE OCZYSZCZANIA GAZÓW
cz.1: Projekt instalacji odpylającej
Prowadzący: mgr inż. Anna Pauluk Wykonała:
Spis treści
1. Koncepcja technologiczna procesu 3
1.2 Schemat technologiczny instalacji 3
2. Obliczenia wstępne – przeliczenie parametrów na warunki rzeczywiste 3
3. Obliczenie niezbędnej skuteczności instalacji odpylającej 5
4. Obliczenia komory osadczej 5
a. Obliczenie prędkości opadania ziarna granicznego 6
b. Bilans masy pyłu dla komory osadczej, wyznaczenie skuteczności odpylania komory 6
e. Wymiary zasobnika na pył 11
5. Wyznaczenie niezbędnej skuteczności odpylacza w drugim stopniu 13
6. Dobór odpylacza II stopnia 13
7. Wyznaczenie wymiarów komina 17.
ZAŁOŻENIA I ZAKRES PARAMETRÓW
Ziarna mają kształt kulisty,
Ziarna nie zderzają się ze sobą ani ze ściankami komory,
Przepływ gazu jest jednorodny i jednakowy w całym przekroju komory,
Prędkość gazu w przewodach 15-18 (20) m/s
Prędkość gazu w komorze osadczej 0,5 – 1,5 m/s
Średnica ziarna granicznego 60 lub 40 µm
Koncepcja technologiczna procesu
Instalacja odpylająca składa się z dwóch stopni:
- komora osadcza – służy wstępnemu odpyleniu gazów odlotowych. Zapewnie
separację największych ziaren pyłu.
- urządzenie drugiego stopnia, w zależności od wymaganej na tym stopniu
skuteczności odpylania:
ηII>95% pulsacyjny filtr tkaninowy
ηII<95% bateria cyklonów, multicyklon
Obliczenia wstępne – przeliczenie parametrów na warunki rzeczywiste
temperatura
Trz = t + 273,K
gdzie t – temperatura, °C
Trz = 120 + 273= 396 K
strumień objętości gazów
$${\dot{V}}_{\text{rz}} = \ {\dot{V}}_{n} \bullet \frac{T_{\text{rz}}}{T_{0}},\ \frac{m^{3}}{h}$$
$\dot{V_{n}}\ $- strumień objętości gazów odlotowych w warunkach normalnych (m^3_n/h)
Trz - temperatura gazów odlotowych (K)
T0 = 273 (K)
$${\dot{V}}_{\text{grz}} = \ 7800 \bullet \frac{396}{273} = 11228,57\ \frac{m^{3}}{h} = 3,12\frac{m^{3}}{s}$$
Gęstość gazu w warunkach normalnych
$$\rho_{g} = \frac{\left( 1 + x \right){\bullet \rho}_{0}}{(0,622 + x){\bullet R}_{w}{\bullet T}_{0}},\ \frac{\text{kg}}{m_{n}^{3}}$$
x – zawartość wilgoci w gazach (temat), $\frac{\text{kg}}{kg_{\text{pow}.\text{suc}h\text{ego}}}$
Rw – stała gazowa pary wodnej, Rw = 461,5 $\frac{\text{kJ}}{\text{kg} \bullet \ K}$
p0 – ciśnienie, 1013 hPa
$$\rho_{g} = \frac{\left( 1 + 0,05 \right) \bullet 101300}{(0,622 + 0,05) \bullet 461,5 \bullet 273} = 1,26\ \frac{\text{kg}}{m_{n}^{3}}$$
Gęstość gazu w warunkach rzeczywistych
$$\rho_{\text{rz}} = \rho_{g} \bullet \frac{T_{0}}{T_{\text{rz}}},\ \frac{\text{kg}}{m^{3}}\ $$
$$\rho_{\text{rz}} = 1,26 \bullet \frac{273}{396} = 0,87\ \frac{\text{kg}}{m^{3}}$$
Dynamiczny współczynnik lepkości
$$u_{\text{rz}} = \ u_{0} \bullet \frac{T_{0} + \ C}{T_{\text{rz}} + \ C} \bullet \left( \frac{T_{\text{rz}}}{T_{0}} \right)^{\frac{3}{2}},\ \frac{\text{kg}}{m \bullet s}$$
Gdzie:
$$u_{0} = 17,08 \bullet 10^{- 6}\ \frac{\text{kg}}{m \bullet s}$$
C – stała Sutherlanda, dla powietrza C=112
$u_{\text{rz}} = \ 17,08 \bullet 10^{- 6} \bullet \frac{273 + 112}{393 + 112} \bullet \left( \frac{396}{273} \right)^{\frac{3}{2}} =$0,0000225$\text{\ \ }\frac{\text{kg}}{m \bullet s}$
Stężenie pyłu
$$S_{\text{prz}} = S_{\text{po}} \bullet \frac{\text{To}}{\text{Trz}}\ ,\ \ \frac{g}{m^{3}}$$
Spo – stężenia pyłu w warunkach normalnych [$\frac{g}{m^{3}}$]
$$S_{\text{prz}} = 3 \bullet \frac{273}{396}\ = \ \ 2,07\ \frac{g}{m^{3}}$$
Tab. 1. Zestawienie parametrów frakcji pyłu
| lp | Rozmiar ziaren | śred. | zakres | gór. | Aj[%] | awi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | <2 | 1 | 0-2 | 2 | 3 | 0,03 |
| 2 | <5 | 3,5 | 2 do 5 | 5 | 7 | 0,04 |
| 3 | <10 | 7,5 | 5 do 10 | 10 | 17 | 0,1 |
| 4 | <20 | 15 | 10 do 20 | 20 | 27 | 0,1 |
| 5 | <40 | 30 | 20 do 40 | 40 | 47 | 0,2 |
| 6 | <60 | 40 | 40 do 60 | 60 | 67 | 0,2 |
| 7 | <100 | 80 | 60 do 100 | 100 | 87 | 0,2 |
| 8 | <150 | 125 | 100 do 150 | 150 | 97 | 0,1 |
| 9 | >150 | 150 | >150 | >150 | 100 | 0,03 |
| Ʃ | 1 |
Obliczenie niezbędnej skuteczności instalacji odpylającej
$$\eta_{c} = \frac{U - E}{U}$$
Unos – strumień masy pyłu na wlocie do instalacji
$$U = \ S_{\text{prz}} \bullet \ {\dot{V}}_{\text{grz}}$$
Emisja – strumień masy pyłu na wylocie z instalacji
$$E\ = \ S_{\text{po}} \bullet {\dot{V}}_{\text{grz}}$$
Obliczenia
Unos
$$U = \ 3,12*2,07 = 6,46\ \frac{g}{s}$$
Emisja
$$E\ = 0,05 \bullet 3,12 = 0,16\ \frac{g}{s}\ $$
Niezbędna skuteczność instalacji odpylającej
$$\eta_{c} = \frac{6,5 - 0,16}{6,5} \bullet 100\% = 97,54\%$$
Obliczenia komory osadczej
Założenia:
Ziarna mają kształt kulisty,
Ziarna nie zderzają się ze sobą ani ze ściankami komory,
Przepływ gazu jest jednorodny i jednakowy w całym przekroju komory,
Prędkość gazu w przewodach wg przew = 16 $\frac{m}{s}$,
Prędkość gazu w komorze osadczej wg = 1 $\frac{m}{s}$,
Średnica ziarna granicznego 40 μm.
Obliczenie prędkości opadania ziarna granicznego
$$u_{\text{pg}} = \frac{Re_{\text{pg}} \bullet \ u_{g}}{d_{\text{pg}} \bullet \ \rho_{g}}$$
gdzie: dpg - założona średnica ziarna granicznego, 40 μm,
μg, ρg – dynamiczny współczynnik lepkości i gęstość gazu, w warunkach rzeczywistych
Reprzybl - przybliżona liczba Reynoldsa, obliczana wg wzoru:
$$Re_{\text{przyb}} = \frac{Ar_{\text{pg}}}{18 + 0,61 \bullet \sqrt{Ar_{\text{pg}}}}$$
Ar – liczba Archimedesa obliczana z wzoru:
$$Ar_{\text{pg}} = \frac{d_{\text{pg}}^{3} \bullet \rho_{g} \bullet \left( \rho_{p} - \ \rho_{g} \right) \bullet g}{u_{g}^{2}}$$
ρp – gęstość pyłu, kg/m3 (temat),
g – przyspieszenie ziemskie.
Ostateczną liczbę Reynoldsa, określono się na podstawie Reprzybl:
- dla ruchu laminarnego opadania ziarna Reprzybl ≤ 2 Re = Ar / 18
- dla ruchu przejściowego 2 >Reprzybl ≤ 500 Re = 0,152Ar0,715
- dla ruchu burzliwego Reprzybl> 500 Re = 1,74Ar0,5
Obliczenia
Liczba Archimedesa
$$Ar_{\text{pg}} = \frac{\left( 4 \bullet 10^{- 5} \right)^{3} \bullet 0,87 \bullet \left( 2000 - \ 0,87 \right) \bullet 9,81}{\left( 2,25 \bullet 10^{- 5} \right)^{2}} = 2,16$$
Przybliżona liczba Reynoldsa
$$Re_{\text{przyb}} = \frac{7,17}{18 + 0,61 \bullet \left( 7,17 \right)^{2}} = 0,1142$$
Ostateczna liczba Reynoldsa
$$\text{Re}\ = \frac{7,17}{18} = 0,1198$$
Prędkość opadania ziarna granicznego
$$u_{\text{pg}} = \frac{0,398 \bullet \ 2,25 \bullet 10^{- 5}}{6 \bullet 10^{- 5} \bullet \ 0,88} = 0,077\frac{m}{s}$$
Bilans masy pyłu dla komory osadczej, wyznaczenie skuteczności odpylania komory
Strumień masy pyłu i-tej frakcji na wlocie do komory
$${\dot{m}}_{\text{wi}} = {\dot{m}}_{w} \bullet a_{\text{wi}}$$
gdzie: mw ↔ U – całkowity strumień masy pyłu na wlocie do komory
Obliczenia - strumień masy pyłu trzeciej frakcji na wlocie do komory
$${\dot{m}}_{w6} = 6,5 \bullet 0,20 = 1,3\frac{g}{s}$$
Strumień masy pyłu i-tej frakcji zatrzymany w komorze
$${\dot{m}}_{\text{zi}} = \ {\dot{m}}_{\text{wi}} \bullet \ \eta_{i}$$
gdzie: ηi – skuteczność przedziałowa odpylania i-tej frakcji obliczana ze wzoru
$$\eta_{i} = \frac{u_{\text{pi}}}{u_{\text{pg}}}$$
(stosunek prędkości opadania ziarna i-tej frakcji do prędkości opadania ziarna
granicznego)
Strumień masy pyłu i-tej frakcji na wylocie z komory (pył opuszczający komorę)
$${\dot{m}}_{\text{oi}} = \ {\dot{m}}_{\text{wi}}\ {\dot{m}}_{\text{zi}}$$
Obliczenia - strumień masy pyłu trzeciej frakcji na wylocie z komory (pył opuszczający komorę)
$${\dot{m}}_{o6} = \ 1,3\ 1,3 = 0\ \frac{g}{s}$$
Udział masowy i-tej frakcji ziarnowej pyłu opuszczającego komorę
$$a_{\text{oi}} = \frac{{\dot{m}}_{\text{oi}}}{\sum_{}^{}{\dot{m}}_{\text{oi}}}$$
Obliczenia - udział masowy trzeciej ziarnowej pyłu opuszczającego komorę
ao6 = 0
Całkowita skuteczność odpylania komory osadczej
$$\eta_{\text{KO}} = \ \sum_{}^{}\left( a_{w} \bullet \eta_{i} \right)\ $$
| Nr frakcji | Rozmiar ziaren µm | dśri, µm | Ari | Repi | Rei | upi , m/s | ƞi | awi | ƞiawi | mwi , g/s | mzi , g/s | moi , g/s | aoi |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0 - 2 | 1 | 0,00003 | 0,0000 | 0,0000 | 0,000048 | 0,000000 | 0,03 | 0,0000 | 0,195 | 0 | 0,1950 | 0,09 |
| 2 | 2 - 5 | 3,5 | 0,00145 | 0,0001 | 0,0001 | 0,000593 | 0,000000 | 0,04 | 0,0000 | 0,260 | 0 | 0,2600 | 0,12 |
| 3 | 5 - 10 | 7,5 | 0,01422 | 0,0008 | 0,0008 | 0,002724 | 0,035156 | 0,1 | 0,0035 | 0,650 | 0,02 | 0,6271 | 0,28 |
| 4 | 10 - 20 | 15 | 0,11375 | 0,0062 | 0,0063 | 0,010895 | 0,140625 | 0,1 | 0,0141 | 0,650 | 0,09 | 0,5586 | 0,25 |
| 5 | 20 - 40 | 30 | 0,90997 | 0,0490 | 0,0506 | 0,043581 | 0,562500 | 0,2 | 0,1125 | 1,300 | 0,73 | 0,5688 | 0,26 |
| 6 | 40 - 60 | 40 | 2,15697 | 0,1142 | 0,1198 | 0,077477 | 1,000000 | 0,2 | 0,2000 | 1,300 | 1,30 | 0,0000 | 0,00 |
| 7 | 60 - 100 | 80 | 17,25577 | 0,8421 | 0,9587 | 0,309910 | 1,000000 | 0,2 | 0,2000 | 1,300 | 1,30 | 0,0000 | 0,00 |
| 8 | 100 - 150 | 125 | 65,82552 | 2,8785 | 3,0339 | 0,627695 | 1,000000 | 0,1 | 0,1000 | 0,650 | 0,65 | 0,0000 | 0,00 |
| 9 | > 150 | 150 | 113,74650 | 4,6619 | 4,4858 | 0,773413 | 1,000000 | 0,03 | 0,0300 | 0,195 | 0,20 | 0,0000 | 0,00 |
| SUMA: | 1,00 | 0,6601 | 6,500 | 4,29 | 2,2095 | ||||||||
| jednostki | |||||||||||||
| dynamiczny współczynnik lepkości [ µrz] | 0,0000225 | ||||||||||||
| gęstość gazu [ƍrz] | 0,87 | kg/m3 | |||||||||||
| gęstość pyłu [ƍp] | 2000 | kg/m3 | |||||||||||
| przyspieszenie ziemskie [g] | 9,81 | m/s2 | |||||||||||
| 1 µm = | 0,000001 | m | |||||||||||
| całkowity strumień masy pyłu (unos) | 6,5 | g/s |
Wymiary komory osadczej
Komora osadcza z samooczyszczającymi się pochyłymi półkami
Szerokość i wysokość komory osadczej (przy założeniu przekroju kwadratowego)
$$B = H = \sqrt{\frac{{\dot{V}}_{\text{grz}}}{w_{g}}}$$
gdzie: ${\dot{V}}_{\text{grz}}$ – rzeczywisty strumień objętości gazu, $\frac{m^{3}}{s}$
wg – założona prędkość przepływu gazu przez komorę, 1 $\frac{m}{s}$
$$B = H = \sqrt{\frac{3,12}{1}}\mathbf{=}\sqrt{3,12} = 1,77m$$
Długość komory bez półek
$$L = \frac{H \bullet w_{g}}{u_{\text{pg}}}$$
gdzie: upg – prędkość opadania ziarna granicznego, $\frac{m}{s}$
$$L = \frac{1,77 \bullet 1}{0,077} = 22,99\ m$$
Liczba przestrzeni między półkami
$$n\ = \frac{L}{H}$$
$$n\ = \frac{22,99}{1,77} = 12,99$$
Liczba półek w komorze
np = n − 1
np = 12, 99 − 1 = 11, 99
Wysokość przestrzeni między półkami
$$h = \frac{H}{n}$$
$$h = \frac{1,77}{12,99} = 0,136\ m$$
Długość rzeczywista komory osadczej
$$L_{\text{rz}}\ = \ (1,1 - 1,15) \bullet \frac{L}{n}$$
$$L_{\text{rz}}\ = \ 1,1 \bullet \frac{22,99}{12,99} = 1,95\ m$$
Wysokość rzeczywista komory osadczej
Hrz = H + 0, 002 • (n 1)
Hrz = 1, 77 + 0, 002 • (12,99 1) = 1, 79 m
Szerokość rzeczywista komory osadczej
Brz = B + 2 • z
Brz = 1, 77 + 4 • 0, 05 = 1, 97 m
Gdzie: z- szerokość przestrzeni zsypowej, 50 mm
B> 1200 mm, należy zaprojektować dwa rzędy półek.
Dyfuzor i konfuzor
- kąt rozwarcia w płaszczyźnie poziomej wynosi 45°
- wymiary przewodu doprowadzającego bd
- prędkość gazu na wlocie wg przew = 16 $\frac{m}{s}$.
Przekrój kanału
$$A_{\text{prz}} = \frac{{\dot{V}}_{g}}{w_{g\ \text{przew}}},\ m^{2}$$
$$A_{\text{przew}} = \frac{3,119}{16} = 0,1949\ m^{2}$$
A = 0, 200 mm
Wymiary przewodów prostokątnych: 400x500 (mm x mm).
Długość dyfuzora i konfuzora
Ld = 2,38-0,60= 1,78 m
Wymiary zasobnika na pył
Założenia:
- wymiary górnych krawędzi zasobnika: Lrz x Brz
- kąt nachylenia ścian względem poziomu =60°
- przyjęto dozownik celkowy o wymiarach 200x200 (mmxmm)
-obliczenie wymiarów zasobnika na pył według dłuższego boku komory odpylania
Brz = 1970 mm
Lrz = 1780 mm
Brz > Lrz
-ze wzoru na wysokość trójkąta równobocznego została obliczona wysokość H
$$H = \frac{1970 \bullet \sqrt{3}}{2} = 1706\ \text{mm}$$
$$h = \frac{200 \bullet \sqrt{3}}{2} = 173\ \text{mm}$$
Wymiary dozownika celkowego 200mm x 200mm.
Objętość czynną liczymy odejmując od góry zasobnika.
Wymiary X1 oraz X2, czyli wymiary niezbędne do obliczenia Vcz wyliczone zostały z Twierdzenia Talesa.
$$x_{1} = \frac{L_{\text{rz}} \bullet \left( H - 500 \right)}{H} = \frac{1780 \bullet \left( 1706 - 500 \right)}{1706} = 1258,3\ \text{mm}$$
$$x_{2} = \frac{B_{\text{rz}} \bullet \left( H - 500 \right)}{H} = \frac{1970 \bullet (1706 - 500)}{1706} = 1349,9\ \text{mm}$$
Objętość czynna zasobnika
Objętość czynna zasobnika została wyliczona ze wzoru na objętość ostrosłupa. Objętość
mniejszego ostrosłupa została odjęta od objętości większego ostrosłupa i w ten sposób
uzyskano objętość czynną zasobnika.
Dodatkowo przy obliczeniach odjęto od wysokości zasobnika 0,5 m, aby zachować odległość pomiędzy usypanym pyłem a dnem komory, w celu zabezpieczenia przed porywaniem pyłu.
$$\mathbf{V}_{\mathbf{\text{czynna}}} = \frac{1}{3}\left( x_{1} \bullet x_{2} \bullet \left( H - 500 \right) - 200 \bullet 200 \bullet h \right) = \frac{1}{3}\left( 1258,3 \bullet 1349,9\left( 1706 - 500 \right) - 200 \bullet 200 \bullet 173 \right) = \mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{68}\mathbf{\ }\mathbf{m}^{\mathbf{3}}$$
strumień objętości pyłu zatrzymanego w komorze:
$$V_{\text{pz}} = \frac{m_{z}}{\rho_{p\ \text{us}}}$$
gdzie: ρp us – gęstość usypowa pyłu = 1/3 gęstości właściwej pyłu
$$\dot{\mathbf{V}_{\mathbf{\text{pz}}}} = \frac{\dot{m_{z}}}{\dot{\rho_{p\ \text{us}}}} = \frac{\dot{m_{z}}}{\frac{1}{3}{\bullet \rho}_{p\ }} = \frac{4,29 \bullet 0,001 \bullet 3600}{\frac{1}{3} \bullet 2000} = \mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{023}\mathbf{\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}}$$
czas gromadzenia pyłu w zasobniku:
$$\tau = \frac{V_{\text{czynna}}}{\dot{V_{\text{pz}}}},\ h$$
gdzie: Vzas – objętość czynna zasobnika
$$\tau = \frac{0,68}{\dot{0,023}} = 29,6\ h = 1\ \text{dzie}n$$
Na podstawie czasu gromadzenia pyłu w zasobniku ustalono, że najbardziej ekonomiczne będzie opróżniać zbiornik co 1 dobę.
Wyznaczenie niezbędnej skuteczności odpylacza w drugim stopniu
Skuteczność odpylaczy połączonych szeregowo:
ηc = 1 (1− ηI) • (1− ηII)
Gdzie: ηc− skuteczność odpylania całej instalacji,
ηI− skuteczność odpylania komory osadczej.
$$\eta_{\text{II}} = \ 1 - \frac{1 - \ \eta_{c}}{1 - \ \eta_{I}}$$
$$\eta_{\text{II}} = \ 1 - \frac{1 - \ 0,9754}{1 - \ 0,6601} = 93\ \%$$
Dobór odpylacza II stopnia
Przy wyborze odpowiedniej baterii cyklonów zostały przeanalizowane różne warianty odpylaczy CE-nxD/0,4 a następnie wybrano najlepszy :
| WARIANT I | WARIANT II | |||
|---|---|---|---|---|
| Nr frakcji | dśr | aoi | ηi | aoi * ηi |
| 1 | 1 | 0,09 | 0,48 | 0,0432 |
| 2 | 3,5 | 0,12 | 0,88 | 0,1056 |
| 3 | 7,5 | 0,28 | 0,992 | 0,2777 |
| 4 | 15 | 0,25 | 1 | 0,25 |
| 5 | 30 | 0,26 | 1 | 0,26 |
| SUMA: | 0,9366 |
| WARIANT III | WARIANT IV | |||
|---|---|---|---|---|
| Nr frakcji | dśr | aoi | ηi | aoi * ηi |
| 1 | 1 | 0,11 | 0,45 | 0,0405 |
| 2 | 3,5 | 0,25 | 0,85 | 0,102 |
| 3 | 7,5 | 0,27 | 0,99 | 0,2772 |
| 4 | 15 | 0,24 | 1 | 0,25 |
| 5 | 30 | 0,14 | 1 | 0,26 |
| SUMA: | 0,9297 |
| WARIANT V | WARIANT VI | |||
|---|---|---|---|---|
| Nr frakcji | dśr | aoi | ηi | aoi * ηi |
| 1 | 1 | 0,11 | 0,37 | 0,0333 |
| 2 | 3,5 | 0,25 | 0,8 | 0,096 |
| 3 | 7,5 | 0,27 | 0,97 | 0,2716 |
| 4 | 15 | 0,24 | 1 | 0,25 |
| 5 | 30 | 0,14 | 1 | 0,26 |
| SUMA: | 0,9109 |
| Nr wariantu | L cyklonów [n] | Średnica nominalna D [mm] |
Prędkość gazu wg [m/s] | Skuteczność ηcykl | Opory przepływu Δp [Pa] |
|---|---|---|---|---|---|
| I | 8 | 450 | 11 | 0,9366 | 725 |
| II | 8 | 500 | 8,5 | 0,9297 | 450 |
| III | 6 | 500 | 11 | 0,9297 | 725 |
| IV | 6 | 560 | 9,5 | 0,9188 | 540 |
| V | 4 | 630 | 11 | 0,9109 | 725 |
| VI | 4 | 710 | 8,5 | 0,8957 | 450 |
Wybrano wariant I –8 cyklonów o średnicy 500 mm, a stosunek d/D=0,4
Wyznaczenie wymiarów komina
Średnicę komina dobiera się tak, aby prędkość przepływu gazów mieściła się w zakresie 10-12 m/s.
Średnica komina:
$$A = \frac{\dot{V}}{w} = \frac{3,12}{11} = 0,28\ m^{2}$$
$$A = \frac{\pi D^{2}}{4}$$
$$D = \sqrt{\frac{A \bullet 4}{\pi}} = \sqrt{\frac{0,28 \bullet 4}{3,14}} = 0,60\ m$$
Wysokość komina:
Hk = Hmaxins + 5
Hk = 5,10 + 5 = 10,10 m
Prędkość przepływu gazu:
$$W_{\text{rz}} = \frac{4*{\dot{V}}_{g}\ }{\pi*D^{2}}$$
$$W_{\text{rz}} = \frac{4*{\dot{V}}_{g}\ }{\pi*D^{2}} = \frac{4*3,12}{3,14*{0,6}^{2}} = 11,04\ m/s$$
Dobór wentylatora
Dobór wentylatora określono na podstawie oporów przepływu gazów, którymi musi przeciwstawić się wentylator.
Suma strat całkowitych
$$\Delta p_{c} = (\sum_{}^{}{\Delta p_{m} + \ }\sum_{}^{}{\Delta p_{l} + \ }\sum_{}^{}{Z -}\sum_{}^{}{\Delta p_{\text{kom}}\ })$$
∆pl – liniowe straty ciśnienia,
∆pm – suma oporów miejscowych,
Z – opory na urządzeniach,
∆pkom – ciąg kominowy.
Suma oporów miejscowych:
Prędkość gazu w przewodzie o przekroju 400 x 500 mm
$$w_{g} = \frac{}{F};m/s$$
Gdzie:
- objętościowe natężenie przepływu gazu; = 3,12 $\frac{m^{3}}{s}$
F – Pole przekroju poprzecznego przewodu; m2
$$w_{g} = \frac{3,12}{0,4*0,5} = 15,6\ m/s$$
Dyfuzor
Prędkość gazu w przewodzie o przekroju 450 x 900 mm
$$w_{g} = \frac{3,12}{0,45*0,9} = 7,70\ m/s$$
$$\zeta\ = {(1 - \frac{A_{1}}{A_{2}})}^{2} = {(\frac{0,450*0,900}{0,400*0,500} - 1)}^{2} = 1,05$$
$$p_{m} = 1,05*\frac{{7,70}^{2}*0,87}{2} = 27,1\ \text{Pa}\text{\ \ }$$
Dyfuzor x 1 = 27,1 Pa
Konfuzor
∝ ≤ 45 → =0, 1
$$p_{m} = 0,1*\frac{{15,6}^{2}*0,87}{2} = 10,6\ \text{Pa}\text{\ \ }$$
Konfuzor x 1 = 10,6 Pa
Łuk (α = 90°) o przekroju kwadratowym
R = 660 mm
a = 400mm
$$\frac{R}{a} = 1,65 = > 0,17$$
ζ = 0,17 * 1,00 = 0,17
$$p_{m} = 0,17*\frac{{15,6}^{2}*0,87}{2} = 18,0\ \text{Pa}\text{\ \ }$$
Instalacja zawiera 2 łuki o tych samych wymiarach. Łuk x 2 = 36,0 Pa
Suma strat miejscowych:
$$\sum_{}^{}{p_{m} = 27,1 + 10,6 + 36,0 = 73,7\ \text{Pa}\text{\ \ }}$$
Suma oporów liniowych
Przewód 400 x 500 mm
Suma długości przewodów l = 7,730 m
gdzie:
dz – średnica zastępcza przewodu,
l – długość odcinka przewodu – suma przewodów
λ – współczynnik tarcia, obliczono ze wzoru:
$$d_{z} = \frac{4*A}{O} = \frac{4*a^{2}}{O} = \ \frac{4*{0,4*0,5}^{}}{2*0,5 + 2*0,4} = 0,4m$$
Opory liniowe na przewodach:
Opory liniowe na kominie:
Suma strat liniowych:
Suma oporów na urządzeniach
ΣZ – suma oporów na urządzeniach, dla komory osadczej z dyfuzorem i konfuzorem przyjęto 100 Pa , bateria cyklonu 450 Pa = 550 Pa
ciąg kominowy wspomagający pracę wentylatora:
pkom = h(ρgo−ρgrz)g; Pa
gdzie:
h – geometryczna wysokość komina = 10,10 m
g – przyspieszenie ziemskie = 9,81 m/s2
ƍgo – gęstość gazów odlotowych = 0,87 kg/m3
ƍrz – gęstość powietrza = 1,26 kg/m3
pkom = 10, 10(1,26−0,87)9, 81 = 38, 6 Pa
Straty całkowite :
$$p_{c} = \left( \sum_{}^{}{p_{m} +}\sum_{}^{}{p_{l} +}\sum_{}^{}Z - p_{\text{kom}} \right) \bullet 1,1$$
$$\sum_{}^{}{p_{m} = 73,7\ \text{Pa}}$$
$$\sum_{}^{}{p_{l} = 44,1\ \text{Pa}}$$
$$\sum_{}^{}Z = 550\ \text{Pa}$$
Wentylator dobrano wg katalogu na obliczone opory przepływu (zwiększone o 10%) oraz rzeczywisty strumień spalin.
pc = (73,7+44,1+550−38,6) • 1, 1 = 692, 12 Pa
Przeliczenie strat ciśnienia na warunki w których zostały sporządzone charakterystyki wentylatorów wykorzystanych w projekcie (ρ = 1,2 kg/m3, T = 293K):
Strumień powietrza
m3/s
Na podstawie wymaganego sprężu wentylatora 954,6 Pa oraz strumienia powietrza 3,12 m3/s dobrano wentylator promieniowy WWOax-63 860 obr/min , napędzie bezpośrednim, położeniu kolektora RD 270 oraz podwyższonej odporności na korozję.
Opis techniczny
Zaprojektowano dwustopniową instalację odpylającą. Układ ma za zadanie oddzielić cząstki stałe od fazy gazowej tak aby stężenie pyłu za instalacją nie przekraczało 60 mg/m3.
Układ konstrukcyjny składa się z :
A) Odpylacz wstępny to komora osadcza z półkami, której skuteczność odpylania
wynosi ηI = 0, 97.
Wymiary komory to : wysokość : 1,77 m , szerokość : 1,77 m , długość : 1,95 m.
Komora liczy 12,99 przestrzeni między półkowych, półki rozmieszczone są w 2 rzędach.
Pod komorą osadczą został zaprojektowany zasobnik pyłu, który będzie opróżniany
co dobę.
B) Urządzenie odpylające drugiego stopnia, to bateria cyklonów : CE – 4 x 800 /0,4 firmy
KOWENT S.A. . Jest to 8 cyklonów, każdy o średnicy 500 mm , całkowita wysokość urządzenia wynosi : 5100 mm.
C) Na podstawie wymaganego sprężu wentylatora 954,6 Pa oraz strumienia powietrza 3,12 m3/s dobrano wentylator promieniowy WWOax-63 860 obr/min , napędzie bezpośrednim, położeniu kolektora RD 270 oraz podwyższonej odporności na korozję.
D) Komin, czyli emitor. Wysokość komina to 10,1 m , a jego średnica to 0,6 m.
Spis rysunków
Rysunek 1. Instalacja odpylająca (skala 1:50).
Rysunek 2. Schemat rozmieszczenia półek w komorze osadczej (skala 1:20).
Wyszukiwarka