Фильтр рукавный ФРО-650-01 с обратной продувкой, расчет рукавного фильтра
Расчет рукавного фильтра
На основе технологических расчетов выбрать рукавный фильтр для очистки вентиляционных выбросов по следующим исходным данным.
1. Тип рукавного фильтра — ФРО;
2. Объемный расход очищаемых газов L= 5000 м3/ч;
3. Температура газов tг = 45 оС;
4. Концентрация пыли в газе Снач= 8 г/м3;
5. Медианный диаметр частиц пыли dч = 35 мкм;
6. Конечное содержание пыли Скон? 0,39 г/м3;
7. Состав пыли — мел.
8. Способ регенерации — обратная продувка и встряхивание.
Решение
Выбор фильтра осуществляется в зависимости от расхода очищаемого газа, его температуры, физических и химических свойств пыли, влажности и режима работы.
Нормативная газовая нагрузка для пылевидного технического углерода составляет gн = 2,60 м3/(м2·мин).
В соответствии с табл.П.1 для температуры газов tг =45 оС в качестве фильтрующего материала выбираем сукно.
Значения коэффициентов С1, С2, С3, С4 и С5 принимаем по табл.2.2 — С1 = 0,80; табл.2.3 — С2 = 1,02; табл.2.4 — С3 = 1,00; табл.2.5 — С4 = 0,886; табл.2.6 — С5 = 1,50, соответственно.
1.Определяем удельную газовую нагрузку
g = gн·С1·С2·С3·С4·С5= 2,6·0,8·1,02·1,0·0,886·1,5 = 2,76 м3/(м2·мин)
2. Рассчитываем площадь фильтрующих элементов
= = 30,19 м2
Принимаем типоразмер фильтра ФРО-31 с площадью фильтрующей поверхности F =31 м2, т.к. производительность этого фильтра нам подходит.
3. Рассчитываем скорость фильтрования
Wф = = = 0,025 м/с
4. Рассчитываем скорость движения очищаемого газового потока на входе в аппарат исходя из заданного объемного расхода L и площади сечения входного отверстия фильтра Fвх
Wвх = = = 15,56 м/с
5. Гидравлическое сопротивление корпуса аппарата определяем по формуле:
= = 2,5• = 336,54 Па.
Здесь =2,5 — коэффициент гидравлического сопротивления корпуса аппарата (принимается одинаковым для всех вариантов заданий); — плотность сухого воздуха, определяется в зависимости от tг по табл.2.7.
6. Время фильтрации соответственно равно
=4,76/0,025= 190,4 3,17 м.
7. Гидравлическое сопротивление фильтрующих элементов
=+ = 1200•106·19,35•10-6·0,025+ 6,5·109•19,35•10-6•190•8•10-3•0,0252 = 699,99 Па
8. Гидравлическое сопротивление рукавного фильтра
?Р = ?Рк + ?Рп = 336,54+ 699,99= 1036,53 Па 1,04 кПа
Данное значение гидравлического сопротивления ?Р < ?Рдоп= 3,5 кПа, следовательно данный фильтр соответствует допустимому рабочему режиму.
9. Эффективность пылеулавливания
== 95,1%
10. Количество входящей пыли
Мнач = L·Снач = = 6,22 г/c
11. Количество уловленной пыли после очистки в фильтре
ДМ= Мнач·з = 6,22·0,951= 5,91 г/c
12. Количество пыли, выбрасываемой в окружающую среду
Мкон = Мнач — ДМ = 6,22 — 5,91 = 0,31 г/с
Расчет циклона
Обосновать выбор марки циклона, определить конструктивные размеры и эффективность очистки для вентиляционных выбросов с пылью по следующим исходным данным.
1. Расход газов от источника выбросов L=500 м3/ч;
2. Температура газа tг=70 оС;
3. Состав пыли — гипс;
4. Плотность частиц пыли сч = 1800 кг/м3;
5. Дисперсный состав пыли, dч = 6 мкм, lgуч= 0,33
6. Концентрация пыли в выбросе Свх=180 г/м3;
7. Оптимальная скорость движения газов в циклоне Wопт=4,4 м/с;
8. Избыточное давление газа перед циклоном Рц=150 Па;
Решение:
Для улавливания отходов деревообработки обычно используются циклоны конструкции Гидродревпрома типа Ц или УЦ. Выбираем циклон типа Ц, типоразмерный ряд которого приведен в табл.П.11.
1. Определяем расход газа при рабочих условиях
газовый поток циклон скруббер
==628,21 м3/ч
2. Плотность газов при рабочих условиях, принимая нормальное атмосферное давление воздуха равным =101300 Па, и плотность воздуха при температуре 20 оС = 1,205 кг/м3, находим по формуле
= =0,961 кг/м3
3. Рассчитываем необходимую площадь сечения циклона
= 0,032 м2
4. Задаваясь количеством циклонов N, определяем диаметр аппарата, который не должен превышать максимальное значение диаметра в типоразмерном ряду заданного типа циклонов. В первом приближении принимаем N=1
== 0,096м
5. Для рассчитанного диаметра аппарата принимаем марку Ц-250 с диаметром D = 250 мм и вычисляем действительную скорость газа в циклоне
= = 2,83 м/с
Данная скорость попадает в 15% диапазон = 3,5 м/с, и, следовательно, удовлетворяет техническим условиям эксплуатации циклона. Исходя из вида пыли (гипс) окончательно выбираем один циклон марки Ц-250 из табл.П.11 приложения.
6. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления циклона, принимая =210; К1 = 0,94 (табл.П.8); К2 = 0,88; для единичного циклона К3 = 0
= 0,94·0,82·210 + 0 = 161,87
7. Находим потери давления и сравниваем их с допустимыми потерями давления в циклоне ?Рдоп приведенными в табл.П.6 приложения
= 0,5·161,87·0,961·3,962 = 1219,69Па ?Рдоп=1500 Па
По гидравлической характеристике (потери давления) выбранный типоразмер циклона соответствует техническим нормам эксплуатации.
8. Для определения фактической эффективности очистки газа в выбранном циклоне Ц-250 определяем медианную тонкость очистки газа при рабочих условиях, принимая расчетные параметры эффективности по табл.П.18 приложения: = 4,12 мкм; = 0,91 м; = 3,5 м/с; = 800 кг/м3;
=20,6·10-6 , Па·с
= =1,56 мкм
9. Определяем параметр Х и с учетом данных табл.П.19 значение нормальной функции распределения Ф(Х) = 0,136
=== -1,1
10. Эффективность очистки газа в выбранном циклоне составляет
= =56,8%
11. Количество древесной стружки на входе в циклон
Мнач = L·Свх = = 25 г/c
12. Количество уловленной в циклоне древесной стружки
ДМ= Мнач·з = 25·0,56= 14 г/c
13. Количество стружки, выбрасываемой в окружающую среду
Мкон = Мнач — ДМ = 25 — 14 = 11 г/с
Проведенный расчет показывает достаточно большое количество выбросов в окружающую среду. Следовательно, данный циклон целесообразно использовать только как аппарат первой ступени очистки в сочетании с другими пылеуловителями, например, фильтрами.
Расчет пенного пылеуловителя
Определить основные технологические и конструктивные характеристики пенного пылеуловителя с провальными тарелками по следующим исходным данным:
1.Тип аппарата — ПВП
2.Объемный расход очищаемых газов L= 80000 м3/ч;
3.Температура газов — tг =200 оС;
4.Температура воды tводы= 10 оС;
5.Давление газа в пылеуловителе Рап = 600 Па;
6.Плотность частиц пыли — сч=1800 кг/м3;
7. Начальная концентрация пыли в газе — Свх= 6,6 г/м3;
8. Конечная концентрация пыли в газе — Свых = 0,53 г/м3;
9. Вид пыли — зола
Решение
1.Определяем плотность очищаемых газов при рабочих условиях
== 0,751 кг/м3.
= 1,293 кг/м3 — плотность воздуха при нормальных условиях.
2.Рассчитываем площадь поперечного сечения скруббера, принимая скорость газа Wг = 4,5 м/с
== 4,94 м2
3.Находим диаметр корпуса аппарата
== 2,51 м
По рассчитанному диаметру и производительности выбираем марку пенного пылеуловителя ПВП-90, и по стандартному диаметру Dст = 2,8 м рассчитываем фактическую площадь сечения аппарата.
=0,785·2,82 = 6,15м2
4.Уточняем скорость газа в пылеуловителе
= = 4,07 м/с
Данная скорость движения газа в аппарате попадает в допустимый диапазон скоростей и может быть принята в качестве расчетной.
5.Определяем расход жидкости на орошение аппарата. Плотность орошения принимаем по табл.П.22 приложения, gж = 6,8·10-3 м3/м2·с
=0,0068·6,15 = 0,042 м3/с
6.Площадь свободного сечения решетки рассчитываем по формуле
= 12· 12·4,070,35·0,00680,16·0,0080,37·0,4-0,465·1000-0,53 = 0,058 м2
Принимаем диаметр отверстий в решетке =8 мм; высоту пенного слоя на решетке Нп = 400 мм; плотность орошающей воды = 1000 кг/м3.
7.Принимаем коридорную разметку перфорации на полке. Расстояние между отверстиями решетки, соответственно равно
= 0,008·= 0,03 м
8.Определяем гидравлическое сопротивление сухой решетки. Для трубчатой решетки рекомендуется принимать значение коэффициента местного сопротивления =2,67 [1]
= = = 503,3 Па
9.Гидравлическое сопротивление слоя пены, с учетом рекомендованного в [1] значения а = 4,15, составляет
= 4,15·4·1000·4,072= 274977 Па
10. Гидравлическое сопротивление корпуса аппарата рассчитывается по формуле Дарси. Принимаем коэффициент гидравлического сопротивления аппарата равным =15 [1]
=0,5·15·4,07 2·0,751 = 93 Па
11. Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения для перфорированной решетки определяется по формуле
== 54 Па,
Принимаем по табл.П.24 приложения при tводы= 10 оС, = 10,8·10-2, Н/м.
12. Общее гидравлическое сопротивление пенного аппарата соответственно равно
= + + += 503,3 + 274977 + 93 + 54 = 275627,3 Па
13. Удельная величина поверхности раздела фаз, отнесенная на 1 м2 решетки, составляет
А =
14. Фракционная эффективность очистки пылегазовых выбросов в пенном скруббере оценивается по формуле
, %
15. Определяем общую эффективность очистки газов от пыли
= = 95,46 %
№ п/п | Размер частиц , мкм | Доля фракции Ф,% | А | ,% |
1 | 30 | 33 | 0,522 | 98,83 |
2 | 10 | 26 | 0,217 | 97,55 |
3 | 6 | 22 | 0,144 | 96,55 |
4 | 2 | 11 | 0,06 | 92,81 |
5 | 1 | 4 | 0,034 | 88,43 |
6 | 0,5 | 2 | 0,02 | 81,96 |
7 | 0,1 | 2 | 0,005 | 42,88 |
16. Требуемая степень очистки по заданию составляет
== 91,97 %
Выбранный аппарат превышает необходимую степень очистки газов и, следовательно, может быть рекомендован для применения в заданных условиях.