Осаждение под действием центробежной силы (циклоны)

Расчет циклонов производится в зависимости от требуемого количества осаждаемого материала в единицу времени, которая определяется производительностью предыдущего технологического процесса: производительностью помольного оборудования, пневмотранспорта, сепаратора и т.д.

Основные размеры циклона (рис. П3.1) определяются обычно в зависимости от его диаметра D. Для распространенных циклонов НИИОГАЗ (Научно-исследовательский институт по промышленной и санитарной очистке газа) эти размеры (в долях D) даны в таблице П3.1.

Таблица П3.1 – Циклоны разработки НИИОГАЗ

Отличительной особенностью циклонов НИИОГАЗ является наклонный патрубок для поступающего газа. Широко применяются три типа этих циклонов:

1) с углом 24⁰ (ЦН-24); этот тип обеспечивает повышенную производительность при наименьшем гидравлическом сопротивлении; предназначен для улавливания крупной пыли;

2) с углом 15⁰ (ЦН-15); этот тип обеспечивает хорошую степень улавливания при сравнительно небольшом гидравлическом сопротивлении;

3) с углом 11⁰ (ЦН-11); этот тип обеспечивает повышенную эффективность и рекомендуется в качестве унифицированного пылеуловителя.

Рисунок П3.1 – Одиночный циклон конструкции НИИОГАЗ

Диаметр циклона D определяют по условной скорости газа w_ц, отнесенной к полному поперечному сечению цилиндрической части циклона:

, (3.4)

где V – объемный расход газа, проходящего через циклон, м³/с.

Скорость w_ц определяется по формуле (3.5). При этом предварительно задаются отношением Δ p/ρ, где Δ p – гидравлическое сопротивление циклона, ρ – плотность газа. Рекомендуется принимать значения w_ц равными 2,5…4 м/с.

Гидравлическое сопротивление Δp (в Па) циклона рассчитывают по уравнению:

, (3.5)

где ζ – коэффициент сопротивления циклона, безразмерный; ρ – плотность газа, проходящего через циклон, кг/м³.

Степень улавливания пыли η в циклоне зависит, помимо свойств пыли, от диаметра циклона, а также от скорости газа w_ц, т.е. от отношения Δ p/ρ в соответствии с формулой (3.5).

На рис. П3.2 показана зависимость степени улавливания η от диаметра циклона D при различных диаметрах частиц пыли d. График составлен для пыли с плотностью 2300 кг/ м³ при Δ p/ρ = 740 м²/с².

Значения d (в мкм): 1 – 15; 2 – 10; 3 – 5

Рисунок П3.2 – Степень улавливания пыли в циклоне ЦН–15

Проверка циклона проводится на минимальный диаметр улавливаемых частиц по формуле:

, м, (3.6)

где R_ц – внутренний радиус циклона, м; ω_окр – окружная скорость в циклоне, принимаемая равной 12…14 м/ с; μ – коэффициент динамической вязкости среды, равный 1,82×10^-5 Па×с; ρ_тв – плотность переносимого газом материала, кг/м³ (кварцит – 2500...2800, известняк плотный – 2500...2800, портландцемент – 2600...3200, гипс – 1800...2000); ρ_ж – плотность воздуха, равная 1,2 кг/м³.

Размер осаждаемых частиц должен быть больше d_min. Если это так, то расчет сделан правильно.