Технологический расчет мокрых центробежных циклонов и скрубберов

 

 

Расчет мокрых центробежных аппаратов заключается в определении их основных размеров, расхода воды, гидравлического сопротивления и эффективности по очистке газа. Диаметр цилиндрической части циклонов и скрубберов рассчитывают по формуле

где V – количество газа, подлежащего очистке при рабочих условиях, м^3/c;

υ – средняя скорость газа в сечении цилиндрической части аппарата, м/с.

Расход воды, необходимой для орошения стенок аппаратов, определяется в зависимости от их диаметра по формуле

 

Gв=0,14?D, л/с (2)

 

При таком расходе воды толщина пленки будет не менее 0,3 мм, что исключит разрывы на пути ее движения по стенкам.

Гидравлическое сопротивление циклонов и скрубберов находят по формуле

 

 

где р – плотность газа в рабочих условиях, Нсм,

       υ - скорость газа во входном патрубке, м/с;

       ξ – коэффициент местного сопротивления аппарата.

Значение коэффициента местного сопротивления циклонов зависит от диаметра:

 

Диаметр циклона, м.    0,6 0,8 1,0  1,2  1,4  1,6

ξ                 3,4  3,0  2,9  2,8  2,7  2,6

 

Значение скрубберов типа МП – ВТИ?=9, а для типа ЧС – ВТИ?=2,6ч2,8.

Если в формуле (3) принять скорость газа в цилиндрической части корпуса аппарата, то значение коэффициента гидравлического сопротивления следует принимать для циклонов?=30ч32? для скрубберов?=33,5ч35,2.

Чтобы определить степень очистки газа или воздуха в циклонах и скрубберах, необходимо знать их фракционную эффективность. Для мокрых центробежных циклонов и скрубберов диаметром 1 м, по данным ВТИ, фракционная эффективность в зависимости от скорости витания частиц пыли приведена в табл. 2.

 

Таблица 2

Фракционная эффективность очистки газа от пыли в мокрых циклонах и скрубберах диаметром 1м, %

 

Скорость газа во входной патрубке,м/с	Фракционная эффективность при скорости витания частиц, см/с
	0 - 0,5	0,5 - 2	2 - 5	5 - 10	10-15	15-20	>20
15 17 19 21 23	65,5 75,7 81,5 85 87,4	80 85,2 88,2 90,3 91,6	88 90 91,5 92,8 93,7	91 92 93,2 94,3 95,3	92,7 93,7 94,5 95,5 96,4	94 95 95,8 96,7 97,6	98 98,5 99 99,5 100

 

Скорость витания частиц в зависимости от их размера и плотности находят по номограмме. По этим данным общую степень очистки газа определяют по формуле (4).

Для циклонов другого диаметра D м степень очистки газа может быть уточнена по формуле

 

 

В некоторых случаях требуется знать конечную температуру газа на выходе из циклона или скруббера. Ее можно определить по эмпирической формуле

 

 

где             t_ВЫХ- температура газа на выходе из аппарата, С;

t_ВХ - температура газа перед аппаратом, С;

t_Н - температура воды, поступающей на орошение, С;

t_К -температура волы на выходе из аппарата, принимаемая на 5 – 10 С меньше температуры мокрого термометра газа, С;

с - теплоемкость газа, Дж/(кг· С);

- плотность газа перед аппаратом, кг/м?.

 

Расчет полого скруббера

Количество тепла, которое необходимо отнять от газа в процессе его охлаждения и передать жидкости (воде), рассчитывают по формуле

Q=V₀(c+f₁c_П)(t₁-t₂); Дж/с            (1)

 

где V₀ - количество сухого газа при нормальных условиях, м?(н)/с;

       с – объемная теплоемкость сухого газа при нормальных условиях, Дж/(м?(н)·°C);

с_П - теплоемкость водяного пара, Дж/(кг·°C);

f₁ - начальное влагосодержание газа, кг/м?(н);

t₁, t₂- соответственно начальная и конечная температуры газа на выходе в скруббер и на выходе из него, °C.

 

Пренебрегая теплопотерями в окружающую среду, полезный рабочий объем скруббера рассчитывают по формуле

 

 

где k – объемный коэффициент теплопередачи в скруббере, Вт/(м?·°С);

      ?t – средняя разность температур газа и жидкости, °C.

 

Зависимость объемного коэффициента теплопередачи от плотности орошения и массовой скорости в скрубберах была получена Г.Ф. Алексеевым и В.А. Оленевым опытным путем при исследованиях охлаждения и очистки доменного газа водой:

 

ккал/(м³*ч*⁰С),          (3)

 

где U – плотность орошения, кг/(м?·ч);

       ρ_Г – плотность газа, кг/м?;

       υ_Г – скорость газа, м/с.

 

Таблица 3