Расчет оборудования для очистки атмосферного воздуха

Исходные данные

 

Тип циклона: ЦН-24_г=65000 м³/ч - количество очищаемого газа при рабочих условиях;

µ_г=25∙10^-6 Па∙с - динамическая вязкость газа при рабочей температуре;_m=30 мкм - медиальный диаметр, при котором масса всех частиц пыли меньше или крупнее d_m составляет 50%;

δ_ч=0,35 - стандартное отклонение величины;

ρ_ч=2400кг/м³ - плотность частиц;

ρ_г=0,68 кг/м³ - плотность газа при рабочих условиях;_вх=70∙10³ кг/м³ - запыленность газа;

δ_η= - требуемая эффективность очистки газа.

Расчет циклона ЦН-24

 

Конструкцию циклона рассчитываем методом последовательных приближений в последующем порядке.

. Выбрав тип циклона по таблице 4.3. определяем оптимальную скорость газа в аппарате ω_опт, м/с

ω_опт(ЦН-24) = 4,5 м/с

. Определяем необходимую площадь сечения циклона (в м²):

=V_г/ω_опт,

F = (65000/3600)/4,5 = 4,01 (м²)

 

. Определяем диаметр циклона, задаваясь числом циклонов N=1 (в м):

 

 (м)

 

Диаметр циклона округляем до 2400 мм = 2,4 м.

. Вычисляем действительную скорость газа в циклоне:

 

ω = V_г/0,785 ND², [12]

ω = 18,06/0,785∙1∙(2,4)² = 3,99 (м/с)

 

Скорость газа в циклоне не отклоняется более чем на 15% от оптимальной скорости.

,665 > 3,99 > 3,315

. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления циклона или группы циклонов:

 

ξ_ц = К₁К₂ ∙ ξ ^сп_ц500 + К₃,

 

где ξ ^сп_ц500 - коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм (табл. 4.4.), ξ^сп_ц500=80; К₁ - поправочный коэффициент, зависящий от диаметра циклона (табл. 4.5.), К₁=1; К₂ - поправочный коэффициент, учитывающий запыленность газа (табл. 4.6.), К₂=0,905; К₃ - коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу (для одиночных циклонов К₃=0).

ξ_ц = 1∙0,905∙80 = 72,4

. Определяем потери давления в циклоне (в Па):

 

∆p = ξ_ц∙ρ ω²/2,

∆p = 72,4∙(0,68∙(3,99)²/2) = 391,9 (Па)

. Определяем диаметр частиц, улавливаемых на 50%:

 

 

где индекс «т» означает стандартные условия работы циклона.

 = 8,5 мкм;

 = 0,6 м;

 = 1930 кг/м³;

 = 22,2 ∙ 10^-6 Па∙с;

 = 3,5 м/с

 (мкм)

 

. Определяем параметр х по формуле:

 

х = lg(d_m/d₅₀)/lg²δ_η+lg²δ_ч, [12]

lgδ_η = 0,308;

lgδ_ч = 0,35

х = lg(30/15,2)/lg0,308+lg0,35 = 1,43

 

. Определяем функцию распределения Ф(х) (табл. 4.7.) и полный коэффициент очистки газа по формуле (в %):

 

η_р=50∙[1+Ф(х)],

Ф(х) = 0,9234,

η_р = 50∙[1+ 0,9234] = 96,17% [12]

 

Показатель	ЦН-24	ЦН-24расч., мм
Диаметр циклона Внутренний диаметр выхлопной трубы d пылевыпускного отверстия d1 Ширина входного патрубка в циклоне (внутренний размер) b на входе (внутренний размер) b1 Длина входного патрубка l Диаметр средней длины циклона Dср Высота установки фланца hфл Угол наклона крышки и входного патрубка циклона α,град Высота входного патрубка а выхлопной трубы hт цилиндрической части Нц конической части Нк внешней части выхлопной трубы hв Общая высота циклона Н	0,59 0,3-0,4 0,2 0,26 0,6 0,8 0,1 24 1,11 2,11 2,11 1,75 0,4 4,26	2400 1420 720-960 480 620 1400 1900 240 24 2660 5060 5060 4200 960 10220

 

Расчет бункера

 

. Диаметр бункера:

 

D_б = 1,5D,

D_б = 1,5∙2400 = 3600 мм

 

. Высота цилиндрической части бункера:

 

,8D = 0,8∙2400 = 1920 мм [12]

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

С огромным ростом промышленности происходит существенное воздействие на окружающую среду. Негативным факторам со стороны предприятий и автомобильного транспорта подвергается атмосферный воздух, вода в больших объемах, а также огромные территории почв. Атмосфера испытывает на себе нагрузку от поступающих в нее вредных, токсичных веществ как неорганического, так и органического происхождения. Многие из газообразных выбросов способны образовывать кислотные осадки, вступая во взаимодействие с компонентами воздуха. Это приводит к закислению почв и водоемов, в результате чего может произойти гибель живых организмов. Кроме этого кислотные осадки пагубно влияют на конструкции строений, природных и культурных памятников. Находясь в воздухе, некоторые газы вызывают образование парникового эффекта, что, в свою очередь, ведет к изменению климата на планете. К тому же эти вредные компоненты приводят к ухудшению здоровья людей. Не менее опасными загрязнителями атмосферы являются аэрозоли и пыли. Они также изменяют состав воздуха и пагубно влияют на жизнедеятельность и здоровье людей.

В связи с этим было разработано множество методов и средств защиты атмосферы от вредных воздействий. Оборудование различается по назначению, принципу действия, конструктивным особенностям, а также по эффективности очистки. При выборе соответствующей техники необходимо изначально установить тип и состав вредных компонентов, после чего надо уделить большое внимание эффективности очистки выбираемого аппарата.

Для механической очистки от пылевых выбросов предназначены циклоны. Принцип их действия основан на центробежной силе и силе тяжести. При прохождении через аппарат поток очищаемого газа закручивается, а пылевые частицы под действием соответствующих сил выпадают в виде осадка в бункер. Эффективность очистки у такого оборудования составляет 50-90% и даже выше, причем ее величина зависит от конструкции циклона и диаметра осаждающихся частиц. Расчет параметров циклона ЦН-24 показал, что он очищает атмосферный воздух от пылевых загрязнений на 96,17%. Это дает основание использовать его в качестве очистного оборудования для защиты атмосферы от пыли.

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Edu.severodvinsk, ru. (2013). Edu.severodvinsk. Web

. Банников, А.Г. Основы экологии и охрана окружающей среды / А.Г. Банников. - 3-е изд. - М.: Колос, 1996. - 486 с.

. Ветошкин, А.Г. Процессы и аппараты защиты атмосферы от газовых выбросов / А.Г. Ветошкин. - Пенза: Издательство Пензенского технологического института, 2003. - 154 с.

4. Rudocs.exdat, com. (2000-2012). Rudocs.exdat. Web

5. Air-cleaning, ru. (2013). Air-cleaning. Web

. Аверкин, А.Г. Аппараты для физико-химической очистки воздуха. Абсорберы: Учеб. пособие в 2-хчастях Ч.1. / А.Г. Аверкин. - Пенза: ПГАСА, 2000. - 240 с.

7. Ogazah, ru. (2013). Ogazah. Web

8. Аверкин, А.Г. Аппараты для физико-химической очистки воздуха. Адсорберы: Учеб. пособие в 2-хчастях Ч.2. / А.Г. Аверкин. - Пенза: ПГАСА, 1999. - 240 с.

. Зиганшин, М.Г. Проектирование аппаратов пылегазоочистки / М.Г. Зиганшин, А.А. Колесник, В.Н. Посохин. - М.: Экопресс - 3М, 1998. - 505с.

. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1993. - 753 с.

. Охрана окружающей среды / под ред. С.В. Белова. - М.: Высшая школа, 2007. - 616 с.

12. Ecologylib, ru. (2001-2013). Ecologylib. Web