Исследование циклона

1. Цель работы.

1.1 Изучение конструкции циклона.

1.2 Определение основных параметров.

2. Основы теории [1, с. 83...86], [2, с. 47...50], [3, с. 44...45].

Очистка газов под действием центробежной силы применяется для увеличения скорости осаждения и более полного выделения из газа твердых взвешенных частиц. Одним из применяемых аппаратов применяется циклон нииогаз Фактор разделения

               υ²

     Ф = ——,

               Rq

где υ — окружная скорость, м\с,

  R — радиус циклона, м,

  q — ускорение свободного падения, q =9,81 м/с².

Ф — характеризует интенсивность разделения за счет центробежной силы и является отношением ускорения υ²=...м/с центробежной силы к ускорению свободного падения.

В циклонах осаждаются частицы d>10 мкм, со скоростью для поминарного режима

               d²(ρ_ч — ρ_с) υ²_ц

     W_ос = —————— =...м/с,

                   18 М_С*К

где ρ_ч и ρ_с — соответственно плотность улавливаемых частиц и газовой среды, кг/м³,

d — диаметр частиц, м,

R — радиус циклона, м,

υ_ц — окружная скорость в циклоне, м/с,

М_{С —} коэффициент динамической вязкости, Па с.

Степень очистки газа

           с₁ -с₂

   η = ———*100%

             с₁

где с₁ и с₂ — соответственно начальная и конечная концентрация пыли, кг/м³.

3. Описание лабораторной установки [3, с. 45...46].

 

 

         

Рис. 1. Схема лабораторной установки.

1. Вентилятор центробежный.

2. Устройство запарное.

3. Устройство дозирующее.

4. Циклон.

5. Фильтр рукавный. Сборник пыли.

6. Лоток.

– 3 — воздух чистый,

– 3т — воздух со взвешенными частицами,

– т — взвешенные частицы,

– 3м — воздух с мелкими взвешенными частицами.

 

Рис. Схема циклона

d_{П —} диаметр входного патрубка,

d_С — диаметр выходной трубы,

d_Н — диаметр нижнего патрубка.

4. Методика проведения испытаний [3, с. 46...47].

Центробежным вентилятором (1) в систему нагнетается воздух, в поток которого дозатором- питателем (3) подается козельгурт, запыленный воздух поступает в циклон (4), где очищается от твердых частиц и через выхлопную трубу направляется в фильтр рукавный (5) для окончательной очистки и выбрасывается в атмосферу. Скорость и расход воздуха регулируется запорным устройством (2).

5. Обработка опытных данных [3, с. 47...48].

5.1 Определяем скорость воздуха в цилиндрической части циклона.

             2∆ρ

  W = √—— =...,м/с,

              ρ_вε

          ∆ρ

где —— - отношение при оптимальных условиях работы

           ρ_в

циклона      

  ∆ρ

—— = 50...750,

  ρ_в

ε — коэффициент гидравлического сопротивления, ε_{нииогаз}=105,

ε_{батарейный} = 85.

5.2 Определяем производительность циклона, т.е.объемный расход воздуха

                     πD²

П= V= F W = ——— W=...м³/с,

                      4

где D — диаметр цилиндрической части циклона, D=...м.

5.3 Приняв окружную скорость воздуха в циклоне W_С=10...12 м/с. Определяем скорость охлаждения частиц

            d_ч² W_о² (ρ_ч — ρ_в)

W_ос = ——————— =...м/с, [2,с. 27]

                     18 М_В

где d_ч — диаметр частиц, d_ч =...м,

ρ_ч — плотность выделяемых частиц, ρ_ч =...кг/м³, по табл. 7 [2, с 129] и табл. 3 [3, с. 141],

ρ_{в —} плотность воздуха по табл. 4 [2, с. 128] при t_в =...°C, ρ_в =...кг/м³,

 М_В — динамическая вязкость воздуха при t_в =...°C М_В=... Пас по табл. [2, с. 128].

5.4 Проверяем правильность применения формулы стока.

Для этого определяем критерий Re

                W_ос  d_ч ρ_в

      Re = ———— =...

                      М_В

Как видим формула стока применима или нет.

5.5 Приняв скорость воздуха во входном патрубке W_п = 20...25 проверяем площадь сечения его

                             πd_п²   V

           f_п = bh = ——— = —— =...м²,

                             4        W_п

                    4 f_п

откуда d_п = √———,

                    π

где b, h или d_{п —} соответственно ширина, высота и диаметр входного патрубка, м.

Как видим расчетные размеры соответствуют действительности входному патрубку d_п=...мм.

Для циклонов нииогаз h=3,14b,

                    f_п = 3,14 b²=...м² откуда

                                 f_п

                                      b = √—— =...м,

                                  π

5.6 Приняв скорость воздуха в выходной трубе W_с=10м/с, проверяем аго диаметр

                  V

    d_с= √————=...м,

              0,785W_с

как видим расчетный размер соответствует действительным.

5.7 Продолжительность выделения частиц в циклоне при угловой скорости потока W_ч

W_ч = W_о /ч

               

 

                 γ_в

 τ = 18 Mln(——)/d_ч² W_ч² ρ_ч=......с

                  γ_н

где М — динамическая вязкость воздуха, Пас,

  γ_в и γ_{н —} внутренний радиус цилиндрической части циклона и наружный радиус трубы для выхода очищенного газа, м.

5.8 Проверяем соотношения высот циклона

Н_ц = 1,6 D Н_к =2D.

6. Вопросы для самопроверки.

6.1  Параметры, характеризующие работу циклонов.

6.2  Что характеризует фактор разделения?

6.3  КПД циклона.

6.4  Регулируемые параметры в работе циклона.

6.5  Цели и способы очистки.

6.6  Как определяется запыленность воздуха?

6.7  Вывод и анализ.

8. Инструкция по технике безопасности.

8.1 Проверить готовность установки к исследованию (наличие ограждения привода вентилятора, пусковых приборов пульта управления, заземления).

8.2  Не касаться токоведущих частей привода вентилятора.

8.3  В случае нарушения режима работы установки или поражения электрическим током немедленно обесточить с помощью общего щита.