Гидравлическое сопротивление фильтра складывается из сопротивления корпуса Δрк, сопротивления ткани Δрт и сопротивления осевшей на ткань пыли Δрпл , Па [6]:
. (29)
Гидравлическое сопротивление корпуса аппарата определяется величиной местных сопротивлений, Па:
, (30)
где ζмс – гидравлический коэффициент местного сопротивления; при конструировании фильтров принимают ζмс =1,0…1,2;
V – скорость воздуха во входном патрубке, м/с (принимается по скорости, необходимой для транспортирования крупных частиц потока);
r – плотность воздуха, r = 1,2 кг/м3.
Гидравлическое сопротивление ткани фильтра Δрт вычисляют по выражению, Па:
(31)
где Кп – коэффициент сопротивления экспериментальный, зависимый от размеров частиц и проницаемости ткани; для рукавных фильтров из лавсановой ткани и твердых частиц можно принять:
– для древесной пыли с медианным диаметром d 50=39,2 мкм
м-1; (32)
– для d 50=69,8 мкм
м-1; (33)
– для стружкоотсосов
м-1. (34)
μ 1 – коэффициент динамической вязкости воздуха, Па×с; его значение для воздуха находят по формуле Милликена, Н×с/м2
m 1 = 17,11845 × 10-6 + 49,3443 × 10-9t,
при t = 20 °С
m 1 = 17,11845 × 10-6 + 49,3443 × 10-9 × 20 = 18,1× 10-6 Н×с/м2.
q – удельная газовая нагрузка, равная скорости фильтрования,м/мин.
Потери напора в осевшей на ткань пыли Δрпл рассчитывается по уравнению, Па:
, (35)
где Т – продолжительность фильтровального цикла (продолжительность работы до момента регенерации), с;
μ 2 – объемная концентрация пыли на входе в фильтр, кг/м3;
К 1 – экспериментальный параметр сопротивления слоя пыли м/кг. В зависимости от объемной концентрации пыли в воздухе μ 2 и продолжительности работы фильтра до регенерации Т = 3600 с можно принять значение К 1 приблизительно так:
μ 2,кг/м3 | 0,025 | 0,0625 | 0,09375 | 0,125 | 0,1563 | 0,1875 | 0,21875 |
d 50=69,8 мкм | |||||||
К 1,м/кг | 3,63∙108 | 1,45∙108 | 9,69∙107 | 7,3∙107 | 6∙107 | 4,8∙107 | 4,15∙107 |
d 50=39,2 мкм | |||||||
К 1, м/кг | 1,06∙109 | 4,23∙108 | 2,82∙108 | 2,1∙108 | 2∙108 | 1,4∙108 | 1,21∙108 |
Для стружкоотсосов К 1ст = 0,014К1.
Пример 1. Стружкоотсос для удаления опилок и пыли от станка ЦА-2А имеет производительность по воздуху Q = 1200 м3/ч. Продолжительность фильтровального цикла Т = 30 мин. Определить мощность вентилятора при его КПД η = 0,6.
Решение. 1. Для транспортирования опилок принимают V = 18 м/с. Гидравлическое сопротивление на входе в стружкоотсос
= 194,4 Па.
2. Гидравлическое сопротивление ткани мешка при удельной газовой нагрузке q = 16,4 м3/(м2⋅мин).
=247,4 Па.
3. На станке ЦА-2А образуется пыли 32,5 кг/ч; концентрация пыли равна μп= 32,5/1200= 0,0271 кг/м3; гидравлическое сопротивление слоя пыли на ткани
=
=323,2 Па.
4. Гидравлическое сопротивление стружкоотсоса
194,4+247,4+323,2 = 765,0 Па.
Мощность вентилятора
Р= 0,425 кВт.
В действующем стружкоотсосе использован пылевой вентилятор с электродвигателем мощностью 1,1 кВт, n = 3 000 мин-1.
Пример 2. Рассчитать фильтр аспирационной установки УВП-СЦ-4 (ЗАО Консар), к которой подсоединены круглопильные деревообрабатывающие станки. Производительность по воздуху Q = 32000 м3/ч, количество перемещаемой пыли М =374,5 кг/ч, скорость пыле-воздушного потока при входе в фильтр V = 18,5 м/с. Период встряхивания рукавов Т= 1 ч.
Определить площадь фильтровальной поверхности тканевых рукавов и гидравлическое сопротивление фильтра.
Решение. 1. Удельная газовая нагрузка для лавсановой фильтровальной ткани
.
Для рукавных тканевых фильтров, работающих с древесными опилками
=
= 2,31 м3/(м2⋅мин); с 1 =0,8; при концентрации пыли в воздушном потоке равна μ2= 374,5×1000/32000= 11,7 г/м3, с 2 = 0,99; с 3 = 1,1; с 4 = 1,0; с 5 = 0,95.
= 1,91 м3/(м2⋅мин).
2. Фильтрующая поверхность ткани рукавов, м2:
= 279 м2.
У действующего фильтра м2.
3. Гидравлическое сопротивление на входе в корпус рукавного фильтра = 205,4 Па.
4. Гидравлическое сопротивление ткани фильтра
=230,5 Па.
5. Гидравлическое сопротивление слоя пыли на ткани; при концентрации пыли в потоке μ2п= 374,5/32000= 0,0117 кг/м3
=448 Па.
6. Гидравлическое сопротивление установки УВП-СЦ-4
205,4+230,5+448 = 883,9 Па.
Пример 3. Рассчитать фильтр установки УВП-СТ-14-ПН (ЗАО Консар) [3], работающей с пылью деревообрабатывающих шлифовальных станков (ШлПС-7 – 3 станка, ШлДБ-5 – 1 станок). Объем отсасываемого воздуха от станков Q = 14000 м3/ч, количество перемещаемой пыли М =25,077 кг/ч, скорость пыле-воздушного потока при входе в фильтр V = 16,5 м/с. Период встряхивания рукавов Т= 1 ч.
Определить площадь фильтровальной поверхности тканевых рукавов и гидравлическое сопротивление фильтра.
Решение. 1. Удельная газовая нагрузка для лавсановой фильтровальной ткани
.
Для рукавных тканевых фильтров, работающих с пылью шлифовальных станков
=
=1,13 м3/(м2⋅мин);
с 1 =0,8; при концентрации пыли в воздушном потоке равна μ2= 25,077×1000/13524= 1,85 г/м3= 0,00185 кг/м3, с 2 = 1,3; для медианного диаметра пыли d 50 = 39,1 мкм с3 = 1; с 4 = 1,0; с 5 = 0,95.
= 1,12 м3/(м2⋅мин).
2. Фильтрующая поверхность ткани рукавов, м2:
= 208,3 м2.
У действующего фильтра м2.
3. Гидравлическое сопротивление на входе в корпус рукавного фильтра = 163,4 Па.
4. Гидравлическое сопротивление ткани фильтра
=135,1 Па.
5. Гидравлическое сопротивление слоя пыли на ткани; при концентрации пыли в потоке μ2п= 0,00185 кг/м3;
=
= 592,3 Па.
6. Гидравлическое сопротивление установки УВП-СТ-14-ПН
163,4+135,1+592,3 = 890,8 Па.