Лабораторна робота №16
ТЕМА: РОЗРАХУНОК ТУМАНОВЛОВЛЮВАЧІВ
Мета: набути практичних навиків розрахунку основних параметрів тумановловлювачів для очистки газоповітряних викидів від рідкої фази домішок.
Теоретична частина
Воснові роботи тумановловлювачів – принцип захоплення волокнами рідких частинок при проходженні туману через волокнистий шар і безперервне відведення вловленої рідини з нього.
Для вловлювання туманів масел, кислот і інших рідин використовують сіткові краплевловлювачі, якщо діаметр крапель рівний 5 мкм і більше, і волокнисті тумановловлювачі при діаметрі крапель менше 5 мкм. Останні класифікуються на низькошвидкісні (швидкість фільтрації wф від 5 до 20 см/с і високошвидкісні wф=2...2,5 см/с). При невеликих концентраціях рідкої дисперсної фази qр<0,5...1 мг/м3 можна використовувати фільтроматеріали ФП. Допустима гранична кількість рідини на квадратний метр поверхні фільтроелементу для задовільної роботи у таких тумановловлювачів не більше ніж 20...50 г. Сіткові краплевловлювачі зазвичай використовуються при концентрації qр рідкої фази в тумані не вище ніж 100...120 г/м3.
ВУкраїні широко використовуються волокнисті низькошвидкісні тумановловлювачі, які мають наступні характеристики:
набивний фільтрувальний шар: скловолокно з dв=7...30 мкм; полімерні волокна (лавсан, ПВХ, поліпропілен) з dв=12...40 мкм;
товщина шару Н=5...15 см;
швидкість газу wф=5...20 см/с;
перепад сухих рс=200...1000 Па;
перепад в режимі самоочищення рв=1200...2500 Па; |
|
|||
густина |
набивання |
60...150 кг/м3, |
а для синтетичних волокон |
|
менше відповідно до густини полімеру. |
|
|
||
На |
рис. 1 |
приведена |
конструкція |
самоочисного |
тумановловлювача для вловлювання туманів і розчинних сольових аерозолів. Для запобігання сольовим відкладенням у фільтр з газом вводиться пара, що забезпечує насичення газів вологою і конденсацію вологи в шарі.
Порядок виконання роботи:
1. Оптимальну швидкість фільтрації туманів через сітчастий краплевловлювач визначають за формулою:
w 0,107 |
р г |
, м/с (1) |
|
||
ф |
г |
|
|
|
де ρр і ρг – густина рідини і газу відповідно.
Оптимальне значення швидкості знаходиться в межах 0,9...6 м/с. Допускається відхилення швидкості фільтрації від розрахункової до 100%.
2. За заданою витратою туману Q і швидкістю фільтрації wф розраховуємо площу сіткового краплевловлювача:
F Q м2 . (2)
w
3. Задаємо діаметр дроту dдр (зазвичай dдр=100...250 мкм), тип сітки, пористість пакету сіток (в межах 0,85...0,99). Розраховуємо питому поверхню дроту в пакеті за формулою:
S |
4 |
1 П , м2/м3 |
(3) |
|
dдр
4.Задаємо товщину пакету Hм (в межах 100…200 мм) і число шарів сітки n.
5.Розраховуємо ефективність вловлювання крапель за формулою:
|
H S |
|
n |
|
1 1 0,2 |
|
|
, (4) |
|
n |
|
|||
|
|
|
|
|
де H – товщина пакету, м; S – питома поверхня дроту у фільтроелементі, м2/м3; n – число сіток в пакеті; η′а – ефективність інерційного захоплення крапель певного розміру однією сіткою.
Значення η′а визначається за залежністю на рис. 2, де параметр φ визначається за формулою:
18 г2 dдр w , (5)
р
акритерій Стокса за формулою (6):
|
|
d 2 |
|
р |
w |
С |
|
St |
|
ч |
|
|
|
, (6) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
18 d др |
|||||
де μ – в’язкість газу, Н∙с/м; dч – діаметр частинок рідини, м; dдр – діаметр дроту, м; C – поправка Кенмігема-Міллікена, що враховує підвищення рухливості частинок, розмір яких рівний або менше середньої довжини вільного пробігу газових молекул. Поправка обчислюється за формулою:
|
2 |
|
0,55 |
dч |
|
|
|
C 1 |
1,257 0,4e |
|
, |
(7) |
|||
|
|||||||
|
dч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
параметр λ розраховується за формулою:
|
|
|
M |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
, (8) |
|
|
||||
|
г |
|
|
|
|
|
|
2Rг T |
|
||
де М – маса 1 кмоль, кг; Rг – газова стала, Дж/кмоль∙град.
Для повітря при t=20°С і нормальному атмосферному тиску λ=6,5∙10-8 м. У табл. 1 приведені значення поправки для діаметрів частинок від 0,003 мкм до 10 мкм і більше.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблиця 1 |
|
Діаметр частинок dч |
0,003 |
0,01 |
0,03 |
0,1 |
0,3 |
1,0 |
3,0 |
10,0 і більше |
|
Поправка C |
90,00 |
24,50 |
7,90 |
2,90 |
15,70 |
1,16 |
1,03 |
1,00 |
|
7.Задаєм геометричні розміри (добуток ширини на довжину F1
–площа одного пакету сіток) і розраховуємо кількість таких пакетів:
N F . (9)
F1
Матеріалом дроту можуть служити корозійностійкі сталі, м’які сталі, мовель-метал, сплави на основі титану і ін. Сітки гофрують і укладають в плоскі пакети завтовшки 100...200 мм або згортають в циліндричні елементи. Габарити пакетів (добуток ширини на довжину) визначаються з умови технології виготовлення пакетів сіток і умовами монтажних робіт при встановленні пакетів.
Вихідні дані
Розрахувати сітковий краплевловлювач для вловлювання рідких частинок з концентрацією 60 г/м3. Продуктивність по газу Q=5000 м3/год. Температура туману 340 К. У розрахунках прийняти густину газу ρг=1 кг/м3, рідини ρр=1,1∙103 кг/м3, в’язкість газу
μ=250∙10-7 Н∙с/м, діаметр частинок туману dч=6 мкм. Діаметр дроту dдр=150 мкм. Пористість пакету сіток П=0,9. Товщина пакету Н=0,1 м, число шарів сітки n=70. Поправка Кенмігема-Міллікена
С=1.