Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia była nauka korzystania z norm dotyczących grawimetrycznego pomiaru stężenia pyłu, w celu zaprojektowania pomiaru stężenia pyłu w gazach emitowanych do atmosfery.
Charakterystyka obiektu
Tabela 1. Indywidualne dane projektu
OBIEKT NR 9 | kocioł pyłowy |
---|---|
Paliwo | węgiel brunatny |
Instalacja odpylająca | elektrofiltr o sprawnosci ηc = 99, 5% |
Przewidywane stężenie pyłu w unosie | $$S_{u} = 17000\frac{\text{mg}}{m^{3}}$$ |
Miejsce pomiaru stężenia emisyjnego pyłu | przed wentylatorem wyciągowym |
Wymiary przekroju pomiarowego | a = 2, 2 m, b = 1, 8 m |
Maksymalna prędkość gazu w kanale przepływowym | $$v_{\max} = 14\ \frac{m}{s}$$ |
Średnia prędkość gazu w kanale przepływowym | $$v_{sr} = 12\ \frac{m}{s}$$ |
Stopień zawilżenia gazu w kanale | $$X = 0,15\ \frac{\text{kg}}{\text{kg}}$$ |
Gęstość gazu w kanale przepływowym | $$\rho = 0,80\frac{\text{kg}}{m^{3}}$$ |
Przewidywana gęstość gazu w zwężce | $$\rho_{v} = 1\frac{\text{kg}}{m^{3}}$$ |
Schemat stanowiska
Rys. 1. Schemat stanowiska
Obliczenia projektowe
Obliczenia wykonano w oparciu o normę PN–Z-04030-7:1994: "Badania zawartości pyłu. Pomiar stężenia i strumienia masy pyłu w gazach odlotowych metodą grawimetryczną"
Obliczono pole przekroju poprzecznego kanału:
A = a • b = 3, 96 m
Obliczono średnicę hydrauliczną przekroju pomiarowego:
$$D_{h} = \frac{4A}{O} = \frac{4 \bullet a \bullet b}{2 \bullet a + 2 \bullet b} = 1,98\text{\ m}$$
Tabela 2. Odległości zalecane i dopuszczalne przed i za przekrojem pomiarowym
Odległość przed przekrojem pomiarowym | Odległość za przekrojem pomiarowym | Długość odcinka przed i za przekrojem pomiarowym |
---|---|---|
zalecane | dopuszczalne | zalecane |
5Dh |
1Dh |
2Dh |
9, 9 m |
1, 98 m |
3, 96 m |
Z tabeli 3 z normy PN–Z-04030-7:1994 odczytano liczbę osi pomiarowych, a także ilość punktów pomiarowych na każdej osi. Dla pomiaru dokładnego jest to: 5 osi i 5 punktów na każdej osi. Usytuowanie punktów pomiarowych w przekroju kanału naszkicowano na rysunku 1:
Rys. 2. Usytuowanie punktów pomiarowych
Obliczono przewidywane stężenie pyłu w spalinach w emisji:
$$S_{E} = \left( 1 - \eta_{c} \right) \bullet S_{U} = 85\frac{\text{mg}}{m^{3}}$$
Dobrano filtr gilzowy FG30 o masie mF = 1, 4 g
Określono minimalną masę pobranej próbki pyłu (nie większa niż 0,3% masy filtra):
mp min = 0, 3%•mF = 4, 2 mg
Przyjęto strumień objętości aspirowanego gazu$\ q_{\text{va}} = 6\frac{m^{3}}{h}$
Obliczono średnie ciśnienie spiętrzenia gazu w kanale przepływowym - sonda typu S (KS = 1, 1):
$$P = \frac{v_{sr}^{2} \bullet \rho}{K_{S}} = 104,7\text{\ Pa}$$
Dobrano zwężkę pomiarową o Kv = 80 • 10−6
Określono minimalny czas aspiracji:
$$\tau = \frac{m_{\text{p\ min}}}{S_{E} \bullet q_{\text{va}}} = 30\ s$$
tcmin = 60 min - minimalny całkowity czas pomiaru
t1p = 3min - czas pomiaru w jednym punkcie
Całkowity czas pomiaru:
tc = 25 • t1p = 75 min
Obliczono średnicę końcówki aspiracyjnej:
$$d_{a} = \sqrt{\frac{4 \bullet q_{\text{va}}}{\pi \bullet v_{\max}}} = 0,0123\ m = 12,3\ \text{mm}$$
Dobrano końcówkę aspiracyjną z typoszeregu (⌀8, ⌀10, ⌀13, ⌀16, ⌀20 mm):
da = 13 mm
Obliczono wartość ciśnienia różnicowego gazu w zwężce:
$$P_{v} = \left( \frac{\pi \bullet d_{a}^{2}}{4} \right)^{2}\left( \frac{K}{K_{v}} \right)^{2}\frac{\rho}{\rho_{v}}\left( \frac{1 + X_{v}}{1 + X} \right)^{2}P = 211\text{\ Pa}$$
Z powodu zainstalowania wykraplacza i osuszacza, Xv = 0.
Pv > 200 Pa - aspiracja izokinetyczna