Методика расчетов циклона

Циклоны предназначены для сухой очистки газов от пыли со средним размером частиц более I0...20 мкм. Все практические задачи по очистке газов от пыли с успехом решаются циклонами НИИОГАЗа: цилиндрическими серии ЦН и коническими серии СК. Избыточное давление газов, поступающих в циклоны, не должно превышать 2500 Па. Температура газов во избежание конденсации паров жидкости выбирается на 30...50°С выше температуры точ­ки росы, а по условиям прочности конструкция - не выше 400°С. Производительность циклона зависит от его диаметра, увеличи­ваясь с ростом последнего. Цилиндрические циклоны серии ЦН предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных сис­тем. Их рекомендуется использовать для предварительной очист­ки газов при начальной запыленности до 400 г/м³ и устанавли­вать перед фильтрами и электрофильтрами.

Конические циклоны серии СК, предназначенные для очистки газов от сажи, обладают повышенной эффективностью по сравне­нию с циклонами типа ЦН за счет большего гидравлического со­противления. Входная концентрация сажи не должна превышать 50 г/м³.

Для расчетов циклонов необходимы исходные данные: объем очищаемого газа Q, м³ /с; плотность газа при рабочих условиях r, кг/м³, вязкость газа при рабочей температуре m, Па*с;

диаметр и дисперсный состав пыли dп и lgs_п; входная концен­трация пыли с_вх, г/м³; плотность частиц пыли, r_п, кг/м³; требуемая эффективность очистки газа h.

Расчет циклонов ведется методом последовательных прибли­жений в следующем порядке:

1. Задавшись типом циклона, определяют оптимальную ско­рость газа Wопт в сечении циклона диаметром Д по следующим данным:

Тип циклона ЦН-24 ЦН-15 ЦН-11 СКД-ЦН-33 СК-ЦН-34 СК-ЦН-34М

Wопт, м/с 4,5 3,5 3,5 2,0 1,7 2,0

2. Определяют диаметр циклона Д, м, по формуле

Полученное значение Д округляют до ближайшего типового значения внутреннего диаметра циклона. Если расчетный диа­метр циклона превышает его максимальное допустимое значение, то необходимо применять два или более параллельно установлен­ных циклонов. В РФ для циклонов принят следующий ряд внутрен­них диаметров Д, мм: 200, 300, 400, 500. 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000.

3. По выбранному диаметру циклона находят действительную скорость газа в циклоне, м/с, по формуле:

W = 4Q/(p*n*Д²) (2.2)

где n - число циклонов. Действительная скорость в циклоне не должна отличаться от оптимальной более чем на 15%.

4. Вычисляют коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона по формуле

x =К₁*К₂*x₅₀₀ (2.3)

где К₁ - поправочный коэффициент на диаметр циклона (табл. 2.1);

К₂ - поправочный коэффициент на запыленность газа (табл. 2.2); x₅₀₀ - коэффициент гидравлического сопротивле­ния одиночного наклона диаметром 500 мм (табл. 2.3).

Таблица 2.1. Поправочный коэффициент на диаметр циклона

Тип циклона	Значение К1 для Д, мм
				>=500
ЦН-11	0,94	0,95	0,96	0,99	1,00
ЦН-15, ЦН-24	0,85	0,90	0,93	1,00	1,00

5. Определяют гидравлическое сопротивление циклона. Па, по формуле

Dp=x*r*W²/2 (2.4) где =r и W - соответственно плотность и скорость газа в расчетном сечении циклона;

x - коэффициент гидравлического сопротивления.

6. По табл. 2.4 находят значения параметров пыли d^T₅₀ и lgs_п для выбранного типа циклона.

7. Ввиду того, что значения d^T₅₀,, приведенные в табл. 2.4, определены по условиям работы типового циклона (Дт= 0,6 м; r= 1930 кг/м³ ; m=22,2х10^-6 Па*с; W_Т = 3,5 м/с), необ­ходимо учесть влияние отклонений условий работы от типовых на величину d₅₀, мкм, по формуле:

а по табл. 2.5 находят параметр Ф(х).

Таблица 2.5. Значения параметра Ф(х)

х	-2,7	-2,0	-1,8	-1.6	-1,4	-1.2	-1,0	-0,8
Ф (х)	0,0035	0,0228	0,0359	0,0548	0,0808	0,1151	0,1587	0,2119
х	-0,6	-0,4	-0.2		0,2	0.4	0,6	0,8
Ф (х)	0,2743	0,3446	0,4207	0,5000	0,5793	0,6554	0,7257	0,7881
х	1,0	1.2	1.4	1,6	1,8	2,0	2,7
Ф (х)	0,8413	0,8849	0,9192	0,9452	0.9641	0,9772	0,9965

9. Определяют эффективность очистки газа в циклоне по формуле

h = 0.5(1 + Ф(х)). (2.7)

где Ф(х) - табличная функция от параметра х, рассчитанного по формуле (2.6).

10. Если расчетное значение h окажется меньше необходи­мого по условиям допустимого выброса пыли в атмосферу, то нужно выбрать другой тип циклона с большим значением коэффици­ента гидравлического сопротивления. Для ориентировочных рас­четов можно пользоваться формулой

где индексы 1 и 2 соответствуют двум разным циклонам.