POLITECHNIKA POZNAŃSKA

Wydział Technologii Chemicznej
Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej

Zakład Inżynierii i Aparatury Chemicznej

Dawid Zrąbkowski

Maszynoznawstwo i Aparatura

Przemysłu Chemicznego

TCH, semestr 4, 2008/2009

PROJEKT CYKLONU

POZNAŃ 2009

2. Wprowadzenie

a) na czym polega odpylanie

Odpylanie jest to usuwanie cząsteczek ciał stałych (pyły) lub cząsteczek cieczy (mgły) z gazu.

b) co to są odpylacze

Odpylacz to urządzenie służące do usuwania cząstek ciał stałych lub cieczy z gazów spalinowych i przemysłowych.

c) metody odpylania

Zjawiska fizyczne wykorzystywane w urządzeniach odpylających:

• opadanie ziaren pyłu (grawitacja)

• zderzenia bezwładnościowe

• siła odśrodkowa

• siły elektrostatyczne

• zwilżanie

• koagulacja

• efekt sitowy

d) rodzaje odpylaczy

W zależności od zasady działania rozróżnia się:
odpylacze inercyjne (wykorzystujące zjawisko bezwładności),
odpylacze grawitacyjne (osadzanie pyłu następuje na skutek działania siły ciężkości),
odpylacze filtracyjne (gaz przepuszczany jest przez przegrodę filtracyjną),
odpylacze elektrostatyczne (elektrofiltr),
odpylacze mokre (następuje wymywanie cząstek pyłu z gazu),

e) typy i rodzaje cyklonów

Cyklon jest to urządzenie wykorzystywane do oczyszczania gazów z cząstek stałych (pyłu).

Podział cyklonów ze względu na rodzaj wlotu:

rewersyjny (z wlotem stycznym), rewersyjny (z wlotem spiralnym), rewersyjny (z wlotem osiowym), cyklon przelotowy.

3. Treść projektu i założenia wstępne

Zaprojektować wysokosprawny cyklon do odpylania 10000m³/h powietrza o temperaturze 380K tak aby jego sprawność wynosiła powyżej 90%. Analiza frakcyjna pyłu o gęstości 1400kg/m³ wykazała następujący udział frakcji (w%) poszczególnych ziaren:

Wielkość ziaren
0-5 µm
Średnia średnica frakcji dpi
2,5 µm
Udział objętościowy ziaren %
16

W projekcie swoim wybrałem cyklon typu CN-15.

Liczba cyklonów to 2.

Rysunek ideowy

4. Część obliczeniowa

V = 10000m^3/h uopt = 3,5m/s	Obliczenia wielkości powierzchni przepływu gazu A = A=	A = 0,79m^2
N = 2 A = 0,79m^2 π = 3,14	Obliczenia średnicy cyklonu D = D =	D = 0,709m
	Dobór średnicy znormalizowanej cyklonu	D = 0,7m
V = 10000m^3/h N = 2 D = 0,7m π = 3,14	Obliczenia Rzeczywistej prędkości przepływu gazu w cyklonie u = u = Rzeczywista prędkość przepływu odbiega od wartości optymalnej o 3,17%	u = 3,61m/s
= 155 K1 = 1 K2 = 0,9888 K3 = 35	4.5 Współczynnik oporu w cyklonie	= 188,264
= 188,264 M = 28,964 g/mol T = 380K p = 101325 Pa ρ = 0,9289 u = 3,61m/s	Spadek ciśnienia w cyklonie	= 1140Pa
D = 0,7m Ds = 0,6m d50s = 4,5*10^-6m us = 3,5m/s u = 3,61m/s = 1930kg/m^3 = 1400kg/m^3 = 21,779*10^-6Pa·s = 22,2*10^-6Pa·s	Oszacowanie wielkości ziaren zatrzymywanych w cyklonie w 50%	d50 =5,565*10^-6m
d50 = 0,0000045m dm = 13*10^-6m lg= 0,352 σ = 0,325	4,8 Obliczenia skuteczności odpylania Wartość odczytuje z wykresu o równaniu: = 0,278x + 0,565 = 0,845	x = 1,0174 = 0,325 =0,845 = 92,25%
D = 0,7m	Rozmiary pozostałych elementów cyklonu D1 = 0,59D D2 = 0,35D b = 0,2D b1 = 0,26D h = 0,66D h1 = 1,74D h2 = 0,3D h3 = 2,26D h4 = 2D H = 4,56D	D1 = 0,413m D2 = 0,245m b = 0,14m b1 = 0,182m β = 15° h = 0,462m h1 = 1,218m h2 = 0,21m h3 = 1,582m h4 = 1,4m H = 3,192m

5. Spis treści

4.1 Obliczenie wielkości powierzchni przepływu gazu.

4.2 Obliczenie średnicy cyklonu.

4.3 Dobór średnicy znormalizowanej cyklonu.

4.4 Obliczenia rzeczywistej prędkości gazu.

4.5 Obliczanie współczynnika oporu w cyklonie.

4.6 Obliczanie spadku ciśnienia w cyklonie.

4.7 Oszacowanie wielkości ziaren zatrzymywanych w cyklonie w 50%

4,8 Obliczenia skuteczności odpylania.

4.9 Obliczenia wymiarów pozostałych elementów cyklonu.

6. Spis oznaczeń z jednostkami

V – natężenie przepływu gazu [m³/s]

u_opt – optymalna prędkość w cyklonie CN, m/s

u – rzeczywista prędkość przepływu gazu w cyklonie [m³/s]

p – ciśnienie gazu [Pa]

D – średnica wewnętrzna cyklonu

d₅₀ – średnica ziaren zatrzymywanych cyklonie 50% [m]

ξ₅₀₀ – współczynnik oporu cyklonu o średnicy D=0,5 m i u_opt=3 m/s

ξ - współczynnik oporu cyklonu

K₁ – współczynnik poprawkowy ściśle związany ze średnicą cyklonu

K₂ – współczynnik poprawkowy uwzględniający stężenie pyłu w gazie

K₃ –­­­ współczynnik poprawkowy uwzględniający straty ciśnienia związane z łączeniem cyklonów w baterię

T – temperatura [K]

ρ – gęstość powietrza

Ds – stała = 0,6[m]

d₅₀ – wielkość ziaren zatrzymywanych w cyklonie w 50%

d_50s – średnica ziaren zatrzymywanych w 50% w standardowych warunkach pracy cyklonu o średnicy D_s=0,6m, u_s=3,5 m/s

u_s – prędkość przepływu gazu w standardowych warunkach pracy cyklonu o średnicy D_s=0,6m, u_s=3,5 m/s

ρ – gęstość ciała stałego w standardowych warunkach pracy cyklonu o średnicy D_s=0,6m, ρ_ss=1930 kg/m³

ρ_ss – gęstość ciała stałego w cyklonie

η_s – lepkość gazu

η – lepkość gazu w standardowych warunkach pracy cyklonu o średnicy D_s=0,6m, u_s=22,2∙10^-6 Pa∙s

Ψ(x) – funkcja rozkładu

x – parametr

σ_n - odchylenie standardowe charakterystyczne dla konkretnego cyklonu

σ - odchylenie standardowe

N – liczba cyklonów

A – powierzchnia przekroju [m²]