Осаждение газовых систем под действием центробежных сил

Эффективность центробежного разделения неоднородных систем характеризуется центробежным критерием Фруда Fi-ц, представляющим соотношение центробежной силы и силы тяжести:

где w - скорость потока (газа или жидкости); R - радиус аппарата; g - ускорение свободного падения.

Величина Fr„ часто называется фактором разделения и обозначается Кр.

Циклоны. Эти аппараты широко применяют для разделения неоднородных систем газ-твердое тело под действием центробежной силы (рис. 9.25). Циклон имеет цилиндрический корпус 1 с коническим днищем. Пылегазовая система вводится в циклон тангенциально через патрубок 2 со значительной скоростью (20...25 м/с), при этом прямолинейное движение газового потока преобразуется во вращательное. Поток запыленного газа движется в циклоне вниз по спирали. Частицы пыли, как более тяжелые, прижимаются к внутренней поверхности стенок циклона и сползают вниз через патрубок 4 в пылесборник, который соединен с этим патрубком. Газ, дойдя до конца конической части циклона и не находя выхода (пылесборник закрыт), меняет направление, закручивается по меньшему радиусу и выходит по трубе 3.

С точки зрения гидравлики, циклон представляет собой некоторое местное сопротивление, и гидравлическое сопротивление Др циклона можно представить как долю скоростного напора газового потока:

где н»ф - фиктивная скорость газа, отнесенная к полному поперечному сечению цилиндрической части циклона; С- коэффициент сопротивления; р - плотность газа.

Фиктивную скорость газа определяют по формуле

Значения С и Др/р имеются в справочной литературе [18] (опытные данные для циклонов различных конструкций). Затем определяют диаметр цилиндрической части циклона из уравнения расхода:

где V- расход газа, м3/с.

Все остальные размеры стандартизированы в зависимости от D.

Рис. 9.25. Схема циклона: 1 - корпус; 2 - входной патрубок; 3 - выхлопная труба; 4 - пылеотводящий патрубок

Гидравлическое сопротивление высокопроизводительных циклонов составляет примерно 1080 Па.

Циклоны применяют для очистки запыленных газовых потоков (Г > 6 м3/с) с содержанием твердой фазы до 400 г/м3

В промышленности обычно применяются одиночные циклоны с диаметром D до 1 м. Если требуются большие производительности по газу (Г до 140 м3/с), то используют батарейные циклоны (рис. 9.16), состоящие из параллельно работающих циклонных элементов (D до 250 мм), смонтированных (п до 120) в общем корпусе. В эти элементы одновременно сверху подается запыленный газ, который, проходя по винтовым лопастям (или другому устройству), закручивается. Эти лопасти закреплены на выводных трубах циклонов. Процесс разделения осуществляется, как и в одиночном циклоне, под действием центробежной силы (содержание пыли в потоке газа менее 250 г/м3, размер частиц от 10 мкм и выше).

Степень очистки газа в циклонах зависит от величины фактора разделения Кр = w2 /(Rg). Из этого выражения следует, что степень очистки газа в циклонах может быть повышена либо путем уменьшения радиуса R вращения потока запыленного газа, либо путем увеличения скорости газа w. Однако повышение скорости газа вызывает значительное возрастание гидравлического сопротивления циклона и увеличение турбулентности газового потока, ухудшающей очистку газа от пыли. Уменьшение диаметра циклона приводит к снижению его производительности. Поэтому часто для очистки больших количеств запыленного газа применяют батарейные циклоны. Их элементы имеют небольшие диаметры, что улучшает степень очистки при заданной производительности.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >