Курсовая Выбор и расчёт пылеуловителя
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
РЕФЕРАТ
В состав проекта входит пояснительная записка объёмом 23 листа формата А4, из них графическая часть занимает один лист формата А4. Пояснительная записка содержит 4 таблицы, 5 рисунков, список использованной литературы из 4 источников.
АЭРОЗОЛЬ, ПЫЛЬ, ТУМАН, ДЫМ, ДИСПЕРСНОСТЬ, КЛАССИФИКАЦИОННАЯ ГРУППА ПЫЛИ, ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ, ЦИКЛОН, ДИАМЕТР ЦИКЛОНА
Целью курсового проекта является расчет и выбор циклона для улавливания пыли отходящих газов.
Методологическая основа: литературные источники и справочники.
Методы: анализ литературных источников, метод сравнения, метод подбора и оценки полученных данных.
Реферат ………………………………………………………………………2
Введение ……………………………………………………………………..4
1. Определение классификационного состава пыли ……………………..6
2. Определение медианного диаметра ……………………………………11
3. Требования к очистке воздуха, выбрасываемого в атмосферу ………14
4. Выбор и расчет пылеуловителя ………………………………………..16
4.1 расчет диаметра циклона СКЦН-34 ……………………………….18
4.2 расчет конструктивных данных циклона СКЦН-34 ……………...18
Заключение…………………………………………………………………..22 Список использованных источников ………………………………………23
Основным видом воздействия промышленных объектов на состояние воздушного бассейна является загрязнение атмосферного воздуха выбросами загрязняющих веществ, которое происходит в результате поступления в него продуктов сгорания топлива, выбросов газообразных и взвешенных веществ от различных производств, выхлопных газов автомобильного транспорта, испарений из емкостей для хранения химических веществ и топлива, пыли из узлов погрузки, разгрузки и сортировки сыпучих строительных материалов, топлива, зерна и т.п.
В соответствии с требованиями федерального закона «Об охране атмосферного воздуха» юридические лица, имеющие источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, должны разрабатывать и осуществлять мероприятия по охране атмосферного воздуха. Производство и использование на территории Российской Федерации технических, технологических установок, транспортных средств допускаются только при наличии сертификатов, устанавливающих соответствие содержания вредных (загрязняющих) веществ в их выбросах техническим нормативам выбросов. Запрещается выброс в атмосферный воздух веществ, степень опасности которых для жизни и здоровья человека и для окружающей природной среды не установлена.
Виды и количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу промышленным предприятием, зависят от технологических процессов производств.
Основные направления воздухоохранных мероприятий для действующих производств включают технологические и специальные мероприятия, направленные на сокращение объемов выбросов и снижение их приземных концентраций.
К специальным мероприятиям, направленным на сокращение объемов и токсичности выбросов объекта и снижение приземных концентраций загрязняющих веществ, относятся очистка и обезвреживание вредных веществ из отходящих газов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. определить состав и количество выбрасываемых загрязняющих веществ от котельной;
2. определить классификационную группу пыли;
3. определить эффективность пылеулавливания;
4. подобрать циклон, соответствующий необходимой степени очистки.
Методологической основой для выполнения курсового проекта явились литературные источники и справочники.
При выполнении курсового проекта были использованы следующие методы: анализ литературных источников метод сравнения метод подбора и оценки полученных данных.
Важным качественным показателем аэрозолей является их дисперсный состав – совокупность всех размеров первичных частиц и агрегатов, образующихся в процессе коагуляции в пылегазовых трактах и после выделения частиц из данной аэродисперсной системы.
Дисперсный состав (зерновой гранулометрический) характеризует долю по массе, объему поверхности и количеству частиц в любом диапазоне их размеров, т.е. характеризует «тонкость» дисперсной фазы и физико-механические свойства, а также скорость оседания частиц пылей, что имеет решающее значение при расчете и выборе пылеулавливающего оборудования. Существуют различные формы (таблица, графическое или аналитическое описание функций распределения частиц) представления дисперсного состава, из которых наиболее удобной является графическое изображение в частности с помощью классификационной номограммы, которая строится в вероятностно-логарифмической системе координат (ВЛСК).
Таблица 1
Дисперсный состав пыли
по «частным остаткам»
| Размер частиц, мкм | < 5 | 5-10 | 10-20 | 20-40 | 40-60 | > 60 |
| Содержание фракций по «частным остаткам» R( d), % по массе | 2 | 9 | 18 | 17 | 15 | 39 |
Для определения классификационной группы пыли рассчитываем дисперсный состав пыли по «полным проходам».
Дисперсный состав пыли по «полным проходам»
| Размер частиц, мкм | < 5 | 5-10 | 10-20 | 20-40 | 40-60 | > 60 |
| Содержание фракций по «полным проходам» D( d), % по массе | 2 | 11 | 29 | 46 | 61 | 39 |
Откладывая текущий размер частиц по оси абсцисс (представляющей логарифм диаметра частиц), а на оси ординат (строится путем вычисления интеграла вероятности) – относительную долю частиц с размером меньше
Рис. 1. Определение группы пыли по классификационной номограмме
Принимая распределение частиц по размерам внутри каждой фракции равномерным, можно построить ступенчатый график (гистограмму). По оси абсцисс откладываем размеры частиц, а по оси ординат – относительные содержания фракций (% содержание фракции, отнесенное к массе всего материала) (рис. 2).
Рис. 2. Графическое изображение дисперсного состава пыли по фракциям
Разделив процентное содержание каждой фракции на разность размеров частиц, принятых в качестве граничных, и отложив полученные значения в системе координат как ординаты точек, абсциссы которых равны среднему для соответствующих фракций размеру частиц, то через полученные точки можно провести плавную дифференциальную кривую распределения частиц по размерам (рис. 3). Дифференциальная кривая распределения частиц по размерам построена по данным, приведенным ниже.
Таблица 3
Дисперсный состав пыли
| Размер частиц, мкм | < 5 | 5-10 | 10-20 | 20-40 | 40-60 | > 60 |
| Содержание фракций по «частным остаткам» R ( dч), % по массе | 2 | 9 | 18 | 17 | 15 | 39 |
| Разность размеров частиц, принятых в качестве граничных | 5 | 5 | 10 | 20 | 20 | 30 |
| Ф ( dч) = R ( dч)/разность размеров частиц, принятых в качестве граничных | 0,4 | 1,8 | 1,8 | 0,85 | 0,75 | 1,3 |
Рис. 3. Дифференциальная кривая распределения
На оси ординат откладывают значения Ф(dч) в единицах, полученных делением соответствующих значений R(dч) на разность между наименьшим и наибольшим размером частиц данной фракции, а на оси абсцисс – средний размер соответствующей фракции частиц. Фракцию размером > 60 мкм (25%) условно относим к диапазону 60-90 мкм, что не вносит существенной погрешности в расчет, поскольку эти частицы эффективно улавливаются.
Наиболее удобным из графических представлений распределения частиц по размерам является – в виде интегральных функций распределения
Рис. 4. Графическое изображение дисперсного состава пыли в линейном масштабе
координат
Для определения медианного диаметра необходимо построить интегральную функцию распределения частиц по размерам в ВЛСК по данным дисперсного состава пыли, приведенным ниже (рис. 5).
| Размер частиц, мкм | < 5 | < 10 | < 20 | < 40 | < 60 | > 60 |
| Содержание фракций по «полным проходам» D( d), % по массе | 2 | 11 | 29 | 46 | 61 | 39 |
Рис. 5. Интегральная функция распределения частиц по размерам в ВЛСК
Медианный диаметр dm определяется из условия, что масса частиц более крупных и более мелких, чем dm, составляет по 50%, т.е. искомое значение в ВЛСК определяется пересечением построенного графика с осью абсцисс D = 50%, что соответствует dm = 36 мкм.
Среднее квадратичное отклонение характеризует диапазон размеров частиц (чем меньше sч, тем однороднее пыль по дисперсному составу) и определяется по формуле
где
В правом верхнем углу рис. 5 нанесена номограмма для графического определения значения lgsч, который определяется по соответствию наклона интегральной функции распределения частиц по размерам наклону линий на номограмме. В данном случае lgsч = 0,43.
Определенный по номограмме d15,9 = 13,5, таким образом, sч = 36/13,5 = 2,67, соответственно lg sч = lg2,67 = 0,43.
С цельюзащиты атмосферы выбросы вентиляционных систем должны очищаться с максимально возможной по технико-экономическим условиям эффективностью улавливания, т.е. концентрация аэрозолей (Ск) в воздухе, прошедшем очистку, не должна превышать величины
где
Эффективность улавливания – это значение степени очистки, которая определяется по следующим формулам:
или
где G1 – масса, задержанной в пылеулавливателе пыли;
G2 – масса пыли в воздухе, поступающем в пылеуловитель для очистки;
Сн – концентрация пыли в воздухе, поступающем на очистку, мг/м3;
Ск – конечная концентрация пыли в воздухе прошедшем очистку.
На практике под эффективным улавливанием понимается такое улавливание, при котором эффективность > 95% (т.е. близка к 100 %), а конечная концентрация Ск не превышает ПДК.
Значения коэффициента
k
в зависимости от величины ПДК
| Предельно допустимая концентрация пыли в воздухе рабочей зоны, мг/м3 | < 2 | 2,1-4,0 | 4,1-6,0 | 6,1-10 |
| Коэффициент | 0,3 | 0,6 | 0,8 | 1,0 |
kсажа = 0,8
L = 17,64 м3/ч
Определим допустимую концентрацию пыли в воздухе:
Ссажа = (160 – 4 ∙ 17,64) ∙ 0,8 = 71,55 мг/м3
Определим эффективность улавливания:
Указанные значения были получены в курсовой работе по дисциплине «Промышленная экология» на тему «Инвентаризация источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельной».
Е = (3000 – 71,55)/3000 ∙ 100% = 97,6%
Основной задачей проектирования является удовлетворение требований по эффективности очистки выбросов по остаточной концентрации (Ск) с наименьшими затратами, обеспечение надежности работы пылеуловителей и удобство их эксплуатации.
Определив группу пыли по её дисперсности, выбираем класс пылеуловителя, необходимый для достижения требуемой эффективности пылеулавливания.
Для очистки от выбросов от выбросов III группы по второй ступени выбираем одиночный циклон типа СКЦН-34. Для первой ступени – ЦН-11.
Эффективность улавливания пыли в циклонах повышается с уменьшением диаметра корпуса, но при этом снижается их пропускная способность. Для обеспечения соответствующей производительности пневмотранспортной установки небольшие циклоны группируют в батарею.
Коэффициент пылеулавливания батареи циклонов составляет 0,76-0,85 и несколько повышается с увеличением входной скорости (с 11 до 23 м/с).
При выборе типа пылеуловителя учитывают следующие показатели:
- степень пылеулавливания, равную отношению количества пыли, задержанной пылеуловителем, к количеству пыли, содержащейся в воздухе при его поступлении в пылеуловитель;
- сопротивление пылеуловителя, от которого зависит экономичность процесса пылеулавливания;
- габаритные размеры и масса пылеуловителя, надежность и простота его обслуживания.
Циклоны рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед высокоэффективными аппаратами (например, фильтрами или электрофильтрами) очистки.
бункер. Газ поступает в верхнюю часть корпуса через входной патрубок, приваренный к корпусу тангенциально. Улавливание пыли происходит под действием центробежной силы, возникающей при движении газа между корпусом и выхлопной трубой. Уловленная пыль ссыпается в бункер, а очищенный газ выбрасывается через выхлопную трубу.
В зависимости от производительности циклоны можно устанавливать по одному (одиночные циклоны) или объединять в группы из двух, четырех, шести или восьми циклонов (групповые циклоны).
Существуют батарейные циклоны. Конструктивной особенностью последних является то, что закручивание газового потока и улавливание пыли в них обеспечивается размещенными в корпусе аппарата циклонными элементами.
Диаметр циклона рассчитывается по формуле
Q – количество очищаемого газа при рабочих условиях, м3/с;
Wопт – оптимальная скорость очищаемого газа, м/с.
Q = 4,9 м3/с; Wопт = 3,5 м/с.
D = (4 ∙ 4,9/(3,14 ∙ 3,5))0,5 =
Полученное значение диаметра округляем до ближайшего к расчетному значению внутреннего диаметра циклона согласно параметрического ряда внутренних диаметров циклонов, принятого в России.
Таким образом, получаем D =
Расчет конструктивных данных циклона
ЦН-11
По диаметру циклона рассчитываем значения всех конструктивных параметров выбранного циклона.
Действительную скорость движения очищаемого газа в циклоне в соответствии с выбранным его диаметром находим по формуле
где n – число параллельно подключенных циклонов;
D – внутренний диаметр циклона, мм;
Q – количество очищаемого газа при рабочих условиях, м3/с;
W – действительная скорость очищаемого газа, м/с.
Действительная скорость не должна отличаться от оптимальной более чем на 15%.
W = 4 ∙ 4,9/(3,14 ∙ 1 ∙ 1,4 2) = 3,18 м/с.
где
К1 – поправочный коэффициент на диаметр циклона;
К2 – поправочный коэффициент на запыленность газа (табл. 7);
ρ– плотность воздуха, в расчете принимается равной 1,2 кг/м3;
W – действительная скорость движения очищаемого газа в циклоне, м/с.
Коэффициент гидравлического сопротивления
К1 = 1, К2 = 0,96, к(s) = 250
При подстановке данных получаем:
DР = [(1 ∙ 0,96 ∙ 250 + 0) ∙ 1,2 ∙ 3,172)]/2 = 1447,04 Па
Рассчитанная величина потери давления является приемлемой для данного типа циклона. Рассчитываем полный коэффициент очистки газов в циклоне.
Определив параметры dТ50 и lgsТh, которые характеризуют парциальную эффективность выбранного циклона при указанных условиях, определяем значение параметра d50 при рабочих условиях (диаметре циклон, скорости потока, плотности пыли, динамической вязкости газа) по уравнению:
d50 = dТ50
индекс означает, что данные берутся для типового циклона, а его отсутствие – данные для конкретных условий.
dТ50 = 3,65 ∙ 10-
D =
DT = 0,6;
r = 2,49 г/см3;
m = 22,2 ∙ 10-6Н/см2;
mТ = 22,1 ∙ 10-6Н/см2;
wT = 3,5;
w = 3,17.
Подставляя приведенные выше данные, получаем:
Эффективность очистки газа в циклоне hц определяем по формуле
hц = 0,5 ∙ [1 + Ф(х)],
где Ф(х) – табличная функция параметра х, определяемого по формуле
По таблице 12 [4] определяем значение Фх, представляющее собой полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях.
Подставляя данные, рассчитанные выше:
dm = 36 мкм; d50 = 3,8 мкм; lgsth = 0,352; lgsц = 0,42, получаем:
х = 0,9935
соответственно Ф(х) = 0,8413
На основе данных расчетов определяем эффективность очистки газа в циклоне:
hц = 0,5 ∙ [1 + 0,8413] = 0,926.
Эффективность очистки составила 92,6%.
Диаметр циклона рассчитывается по формуле
Q – количество очищаемого газа при рабочих условиях, м3/с;
Wопт – оптимальная скорость очищаемого газа, м/с = 1,7.
Q = 4,9 м3/с
D = (4 ∙ 4,9/(3,14 ∙ 1,7))0,5 =
Полученное значение диаметра округляем до ближайшего к расчетному значению внутреннего диаметра циклона в соответствии с параметрическим рядом внутренних диаметров циклонов, принятого в России: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400,
Таким образом, получаем D =
4.2 Расчет конструктивных данных циклона
СК-ЦН-34
По диаметру циклона рассчитываем значения всех конструктивных параметров выбранного циклона.
Действительную скорость движения очищаемого газа в циклоне в соответствии с выбранным его диаметром находим по формуле
где n – число параллельно подключенных циклонов;
Q – количество очищаемого газа при рабочих условиях, м3/с;
W – действительная скорость очищаемого газа, м/с.
Действительная скорость не должна отличаться от оптимальной более чем на 15%.
W = 4 ∙ 4,9/(3,14 ∙ 1 ∙ 2,02) = 1,56 м/с.
По рассчитанным данным определяем величину потерь давления в циклоне:
где ΔР – потери давления в циклоне, Па;
К1 – поправочный коэффициент на диаметр циклона;
К2 – поправочный коэффициент на запыленность газа;
ρ – плотность воздуха, в расчете принимается равной 1,2 кг/м3;
W – действительная скорость движения очищаемого газа в циклоне, м/с.
Коэффициент гидравлического сопротивления
К1 = 1, К2 = 0,9, к(s) = 1050
DР = [(1 ∙ 0,9 ∙ 1150 + 0) ∙ 1,2 ∙ 1,562)]/2 = 1511,27 Па
Рассчитанная величина потери давления является приемлемой для данного типа циклона. Рассчитаем полный коэффициент очистки газов в циклоне.
Определив параметры dТ50 и lgsТh, которые характеризуют парциальную эффективность выбранного циклона при указанных условиях, определяем значение параметра d50 при рабочих условиях (диаметре циклон, скорости потока, плотности пыли, динамической вязкости газа) по уравнению:
d50 = dТ50
где индекс Т означает, что данные берутся для типового циклона, а его отсутствие – данные для конкретных условий.
dТ50 = 1,95 ∙ 10-
DT = 0,6;
rТ = 1,93 г/м3;
mТ = 22,2 ∙ 10-6Н/см2;
wT = 1,7;
D =
r = 2,35 г/см3;
m = 22,2 ∙ 10-6Н/см2;
w = 1,56.
Эффективность очистки газа в циклоне hц определяем по формуле
hц = 0,5 ∙ [1 + Ф(х)],
где Ф(х) – табличная функция параметра х, определяемого по формуле
Определяем значение Фх, представляющее собой полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях.
dm = 36 мкм; d50 = 2,47 мкм; lgsth = 0,308; lgsц = 0,42
х = 1,83
соответственно Ф(х) = 0,9664
На основе расчетов определяем эффективность очистки газа в циклоне:
hц = 0,5 ∙ [1 + 0,9664] = 0,9832.
Эффективность очистки составила 98,3%.
По данным расчета видно, что степень очистки газа является достаточной. Выбор данного типа циклона оправдан.
В курсовом проекте был проведен расчет и выбор пылеуловителя вида циклон СКЦН-34. Данный цикловой аппарат по проведенным расчетам соответствует необходимой степени пылегазоочистки.
При выборе метода и аппарата для очистки необходимо было установить происхождение газовой смеси, так как возможность разделения неоднородной газовой системы определяется главным образом размерами взвешенных частиц, а они зависят от условий образования взвесей.
Эффективная работа пылеулавливающего оборудования в значительной степени зависит от физико-химических свойств пылегазового потока. При проектировании и оценке работы свойств аппаратов и систем пылеулавливания учитывают ряд свойств подлежащей улавливанию пыли, основными из которых являются плотность пыли и дисперсный состав.
1. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. – СПб., НИИ Атмосфера, 2000. (с дополнениями).
2. Рекомендации по проектированию очистки воздуха от пыли в системах вытяжной вентиляции. (ЦНИИ Промизданий Госстроя СССР, 1985).
3. Алиев Г. М. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов: справочник. М.: Металлургия, 1986.
4. Белов С.В. и др. Безопасность жизнедеятельности. М., Высшая школа, 2004.
