Uproszczony dobór głównych wymiarów konstrukcyjnych
Transkrypt
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 = 0,450,6 szerokość: b / 2 rc = b / dc = 0,20,3 a / b = 2,02,5 promienia lub średnicy wlotu do rury wewnętrznej: ro / rc = do / dc = 0,40,6 wysokości rury wewnętrznej: c / 2 rc = c / dc = 0,50,75 wysokości części cylindrycznej: hc / 2 rc = hc / dc = 1,52,2 wysokości separacji: hs / 2 rc = hs / dc = 3,54,5 średnicy wylotu stożka: ds / 2 rc = ds / dc = 0,30,4. Rys. 1. Oznaczenia podstawowych wymiarów konstrukcyjnych cyklonu Średnica części cylindrycznej (dc) powinna mieścić się w zakresie 0,11,0 m, a kąt rozwarcia stożka () w przedziale: 1525o. 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 0,10,3 m