Uproszczony dobór głównych wymiarów konstrukcyjnych

-1-
Uproszczony dobór głównych wymiarów konstrukcyjnych cyklonu
Przy projektowaniu odpylaczy cyklonowych należy uwzględniać następujące zalecenia dotyczące głównych wymiarów cyklonu (oznaczenia zgodne z rys. 1):
 dla zapobieżenia tzw. krótkiemu spięciu (tj. przepływowi gazu bezpośrednio z otworu
wlotowego do wylotu cyklonu):
a<c

dla wyeliminowania gwałtownej
kontrakcji strugi wlotowej gazu:
b < rc – ro

aby wirowanie gazu odbywało się tyko
wewnątrz cyklonu i nie przenosiło się do
zasobnika pyłu:
H > c + hs min
1
gdzie:
 4 r 3
hs min = 4,6 ro  c 
 ab 
Ponadto wysokość rury wewnętrznej powinna być
niższa od wysokości części cylindrycznej cyklonu:
c < hc.
Przy doborze wymiarów głównych cyklonu
można wykorzystać następujące najkorzystniejsze
i najczęściej stosowane zakresy stosunków wymiarowych dla:
 wlotu gazu do cyklonu:
 wysokość: a / 2 rc = a / dc = 0,450,6
 szerokość: b / 2 rc = b / dc = 0,20,3
a / b = 2,02,5
 promienia lub średnicy wlotu do rury
wewnętrznej:
ro / rc = do / dc = 0,40,6
 wysokości rury wewnętrznej:
c / 2 rc = c / dc = 0,50,75
 wysokości części cylindrycznej:
hc / 2 rc = hc / dc = 1,52,2
 wysokości separacji:
hs / 2 rc = hs / dc = 3,54,5
 średnicy wylotu stożka:
ds / 2 rc = ds / dc = 0,30,4.
Rys. 1. Oznaczenia podstawowych
wymiarów konstrukcyjnych cyklonu
Średnica części cylindrycznej (dc) powinna mieścić się w zakresie 0,11,0 m, a kąt
rozwarcia stożka () w przedziale: 1525o. W przypadku dużego strumienia objętości odpylanych gazów zamiast zwiększania gabarytów pojedynczego cyklonu stosuje się odpowiednią
liczbę bardziej skutecznych, mniejszych cyklonów połączonych równolegle, z równomiernym
-2rozdziałem strumienia gazów (przewodowym w przypadku baterii cyklonów1 i komorowym
w przypadku multicyklonów2).
Przy bardziej rygorystycznych wymaganiach podczas projektowania odpylaczy cyklonowych wykorzystuje się szczegółowe wyliczenia geometrii i pola prędkości gazu w cyklonie
pod kątem osiągnięcia wymaganej (maksymalnej) wielkości ziarna granicznego, skuteczności
odpylania i wielkości strat ciśnienia gazu w cyklonie. Kluczową rolę odgrywają tutaj promień
części cylindrycznej (rc) i prędkość wlotowa gazu do cyklonu (vw). W obliczeniach uwzględnia się ponadto strumień objętości gazu i jego własności (gęstość, lepkość, stężenie pyłu) oraz
własności pyłu (gęstość, skład ziarnowy), a także przyjmuje określone rozwiązania konstrukcyjne wlotu (poziomy lub pionowy, ze spiralą dolotową lub nie bądź z łopatkami zawirowującymi) czy kształtu rury wewnętrznej (cylindryczna lub stożkowa). Wymiary zaprojektowanego cyklonu muszą zostać dodatkowo zweryfikowane eksperymentem fizycznym (badaniami).
Straty ciśnienia w cyklonie wynoszą mogą być obliczone zgodnie z wzorem Wheeldona i Burnarda:
P =
1
E u  g v c2
2
gdzie:
Eu – liczba Eulera:
Eu = Euo (1 – 0,02  S0,7)
Euo – liczba Eulera dla gazu czystego (liczona ze wzoru Lindena):
2
2r 2r  r  2rc
Euo = 27,9 c c  c 
b a  ro  H  c
vc – średnia prędkość gazu odniesiona do przekroju cylindrycznej części cyklonu:
vc =
V
.
 rc2
Przykłady obliczeniowe:
1. Obliczyć główne wymiary cyklonu z wlotem spiralnym poziomym dla wydatku gazu
610 m3/h, przy założeniu, że vw = 15 m/s i Ao = Aw.
2. Obliczyć straty ciśnienia (metodą Wheeldona i Burnarda) w zaprojektowanym cyklonie,
wiedząc, że gęstość odpylanego gazu wynosi g = 1 kg/m3, a stężenie pyłu w gazie
S = 10 g/m3.
3. Do cyklonu dopływa zapylone powietrze przewodem prostokątnym o wymiarach:
a = 0,20 m, b = 0,1 m. Jaką należy zastosować średnicę przewodu odprowadzającego, aby
liczba Reynoldsa nie zmieniła się po przejściu powietrza przez cyklon?
Literatura uzupełniająca:
1.
2.
3.
4.
1
2
Juda J., Chróściel S.: Ochrona powietrza atmosferycznego. WNT, Warszawa 1974.
Juda J., Nowicki M.: Urządzenia odpylające. PWN, Warszawa 1979.
Kabsch P.: Odpylanie i odpylacze. WNT, Warszawa 1992.
Mazur M.: Systemy ochrony powietrza. Wyd. AGH, Kraków 2004.
składających się przeważnie z kilku lub kilkunastu cyklonów (z reguły nie więcej niż 12) o dc > 0,4 m
składających się z wielu (nawet ponad 100) małych cyklonów o dc rzędu 0,10,3 m