Примеры решения заданий. Пример 1. Рассчитать полый скруббер для очистки газа, содержащего пыль, медианный диаметр которой составляет 15 мкм

Пример 1. Рассчитать полый скруббер для очистки газа, содержащего пыль, медианный диаметр которой составляет 15 мкм, если концентрация пыли равна 3 г/м³, а расход очищаемого газа V составляет 15 000 м³/ч.

Решение. 1. Определяем диаметр аппарата по уравнению расхода, подставляя в него значения скорости газа в расчете на все сечение аппарата в рекомендованных пределах 0,6–1,2 м/с. Принимаем скорость газа в расчете на все сечение аппарата w_г равной 1 м/c. Площадь сечения скруббера, м²

.

Диаметр скруббера, м

.

2. Принимаем ближайший типовой диаметр D = 2,4 м и определяем фактическую скорость газа в сечении аппарата, м/с

.

Полученное значение не выходит за пределы интервала рекомендованных значений.

3. Высота полых скрубберов H обычно составляет 2,5 D, м

.

4. Определяем расход жидкости на орошение Q_ж. Удельный расход жидкости q_ж обычно составляет в пределах 0,5–8 л/м³ очищаемого газа. Принимаем q_ж = 5 л/м³, тогда

Q_ж = q_ж· V = 5·15000/3600 = 20,85 л/с.

Так как медианный размер частиц улавливаемой пыли составляет
15 мкм, степень очистки η принимаем равной 90%.

4. Концентрация пыли на выходе из скруббера составит, г/м³

.

Так как выбранный скруббер работает без каплеуловителя, его гидравлическое сопротивление не превышает 250 Па.

Пример 2.Рассчитать насадочный скруббер для очистки газов от пыли с размерами частиц более 2 мкм и определить концентрацию пыли на выходе из аппарата, если расход газа составляет 8000 м³/ч, концентрация пыли в газе равна 7 г/м³. Температура газа на входе в аппарат равна 60ºС, плотность газа равна 1,06 кг/м³, температуру газа на выходе принять равной 30ºС. Скруббер работает при атмосферном давлении.

Решение.. 1. Принимаем к установке противоточный скруббер. Определяем диаметр аппарата по уравнению расхода, подставляя в него значения скорости газа в расчете на все сечение аппарата в рекомендованных пределах 1,5–2 м/с. Принимаем скорость газа в расчете на все сечение аппарата w_г равной 2 м/c. Площадь сечения скруббера, м²

.

Диаметр скруббера, м

.

2. Принимаем ближайший типовой диаметр D = 1,2 м и определяем фактическую скорость газа в сечении аппарата, м/с

.

Полученное значение не выходит за пределы интервала рекомендованных значений.

3. Определяем расход жидкости на орошение Q_ж. Удельный расход жидкости q_ж для противоточных скрубберов обычно составляет
1,3–2,6 л/м³ очищаемого газа. Принимаем q_ж = 2 л/м³, тогда

Q_ж= q_ж· V = 2·8000/3600 = 4,44 л/с.

Так как размер частиц улавливаемой пыли более 2 мкм, степень очистки η принимаем равной 90%.

4. Рассчитываем объем газа на выходе из скруббера, учитывая, что он работает при атмосферном давлении, т.е. давление на входе в аппарат и на выходе из него можно считать одинаковым, м³/ч

.

5. Из формулы (30) определяем концентрацию пыли на выходе из скруббера, г/м³

.

6. Принимаем в соответствии с рекомендациями толщину слоя насадки равной 1,5D = 1,5·1,2 = 1,8 м. Насадка регулярная, кольца керамические, правильно уложенные100 100 10 мм. Гидравлическое сопротивление слоя насадки определяем по формуле (64), Па

.

7. Общая высота скруббера, если принять высоты h₁ и h₂ равными 1 м, составит, м

= 1,8 + 1 + 1 = 3,8.

Пример 3.Подобрать пенный аппаратс провальными решетками для улавливания пыли глины плотностью 2700 кг/м³, если расход газа составляет 7200 м³/ч, концентрация пыли в воздухе равна 2 г/м³, дисперсный состав пыли приведен в таблице:

Решение. 1. Принимаем в соответствии с рекомендациями скорость газа в аппарате равной 2 м/с и определяем необходимую площадь поперечного сечения пенного аппарата, м²

.

2. Выбираем круглый в сечении аппарат, определяем его диаметр, м

.

Принимаем аппарат с ближайшим стандартным диаметром 1,2 м, определяем фактическую скорость газа в аппарате v_г, м

.

3. Определяем массу каждой из фракций пыли на входе в аппарат, г

, где m₀ – масса пыли в 1 м³ газа на входе в аппарат; x_i – массовая доля каждой из фракций пыли.

; ; ;

4. Пользуясь номограммой для определения степени очистки пенных аппаратов (рис.42) определяем фракционные степени очистки, принимая в качестве диаметра частиц пыли среднее значение для каждой из фракций, промежуточные значения рассчитываем путем интерполяции

.

5. Определяем массу каждой из фракций пыли на выходе из аппарата

;

;

;

.

Общая масса пыли на выходе m _вых равна 0,1382 г.

Общая степень очистки аппарата

или 93,1%.

Пример 4.Рассчитать скруббер Вентури для очистки отходящих газов от вагранки, если расход газа равен 1,32 м³/с, температура газа 850ºС, плотность газа равна 0,35 кг/м³, концентрация пыли в газе равна
12,1 г/м³.

Решение. 1. В соответствии с расходом газа по таблице прил. 5 выбираем к установке скруббер Вентури ГВПВ–0,10 производительностью 0,86–1,81 м³/с. Диаметр горловины трубы Вентури составляет 115 мм, площадь сечения – 0,010 м².

2. Определяем скорость газа в горловине, м/с

.

3. Гидравлическое сопротивление сухой трубы определяем, принимая в соответствии с рекомендациями [8] ζ_с = 0,14, Па

.

4. Принимаем в рекомендуемом диапазоне удельный расход жидкости q_ж = 1,5 л/м³ = 1,5∙10^–3 м³/м³.

Тогда объемный расход жидкости W_ж, м³/с

.

5. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления трубы, обусловленный вводом жидкости,

.

6. Рассчитываем гидравлическое сопротивление трубы, обусловленное вводом жидкости, Па

.

7. Определяем общее сопротивление трубы Вентури, Па

.

8. Находим суммарную энергию соприкосновения, давление жидкости перед форсункой p_жпринимаем в соответствии с прил. 5

равным 200 кПа

.

9. Степень очистки скруббера Вентури рассчитываем энергетическим методом, приняв в соответствии с [16] значения для ваграночной пыли B = 1,355∙10^–2, n = 0,6210

.

10. Концентрация пыли в очищенном газе, г/м³

.

Тесты

1. Мокрые пылеуловители нельзя использовать:

1) при высокой температуре газов и повышенной влажности газов; 2) при опасности возгораний и взрывов очищенных газов или улавливаемой пыли; 3) для улавливания тонкодисперсной пыли; 4) для улавливания пыли, обладающей вяжущими свойствами.

2. К средненапорным аппаратам относятся такие, гидравлическое сопротивление которых составляет, Па:

1) 700–1000; 2)1000–1500; 3) 1500–3000; 4) 3000–5000; 5) 5000–10 000.

3. Оросители в мокрых аппаратах предназначены для:

1) равномерного распределения жидкости по стенке или всему сечению аппарата; 2) тонкого распыления жидкости; 3) увеличения поверхности контакта фаз; 4) охлаждения газа.

4. К высоконапорным аппаратам относятся:

1) ротоклоны; 2) тарельчатые газопромыватели; 3) дисковые скрубберы;

4) циклон с водяной пленкой.

5. Для обеспыливания газов используют полые скрубберы преимущественно:

1) с поперечным подводом жидкости; 2) противоточные; 3) прямоточные.

6. Максимальная степень очистки газов в полых скрубберах наблюдается при размере капель воды, мм:

1) 0,2; 2) 0,4; 3) 0,6; 4) 0,8; 5) 1

7. В форсуночных скрубберах, работающих без каплеуловителей, скорость газа в расчете на все сечение аппарата находится в пре-делах, м/с

1) 0,2–0,5; 2) 0,6–1,2; 3) 1,2–1,6; 4) 1,6–2,0; 5) 2–4.

8. Гидравлическое сопротивление насадки Δр не зависит от:

1) плотности газа; 2) высоты слоя насадки; 3) плотности жидкости; 4) скорости газа; 5) удельной поверхности насадки.

9. Расход орошающей жидкости в насадочных скрубберах обычно составляет, л/м³:

1) 1,3–2,6; 2) 0,3–0,6; 3)0,7–0,9; 4) 1,0–1,2.

10. Скорость газа в расчете на все сечение в скрубберах с подвижной насадкой составляет, м/с

1)1,5–2,0; 2) 2,0–3; 3)5–6; 4) 6–8; 5) 3–4.

11. Удельный расход жидкости в скрубберах Вентури состав-
ляет, л/м³:

1) 0,05–0,1; 2) 0,4–1,7; 3)0,2–0,4; 4) 2,0–2,5; 5)3–4.

Вопросы для повторения

1. Какие достоинства и недостатки имеют аппараты мокрой очистки?

2. Как классифицируются аппараты мокрой очистки по способу действия?

3. Какие функции выполняют в аппаратах мокрой очистки форсунки и оросители?

4. Как влияет на процесс осаждения пыли размер капель жидкости?

5. Как работают полые скрубберы и каково их назначение?

6. Какие факторы влияют на степень очистки в форсуночных скрубберах?

7. Какие режимы работы наблюдаются в насадочных скрубберах и какие из них используются в пылеулавливании?

8. Какие основные характеристики имеют насадки?

9. От каких факторов зависит сопротивление насадки и как оно рассчитывается?

10. Как работают газопромыватели с подвижной насадкой?

11. Что общего и в чем отличие барботажных и тарельчатых пылеуловителей?

12. Какие недостатки присущи пенным и насадочным аппаратам?

13. Какие аппараты относятся к аппаратам ударно-инерционного действия и принцип их работы?

14. Как работают аппараты центробежного действия и их конструкции?

15. Каков принцип работы турбулентных промывателей, их достоинства и недостатки?

16. Как классифицируют скрубберы Вентури?

17. Какие каплеуловители могут использоваться в скрубберах Вентури?

18. Как рассчитывается степень очистки скруббера Вентури и от каких факторов она зависит?

19. Как устроен эжекционный скруббер и каковы основные его характеристики?

20. Когда можно использовать дисковые скрубберы какое у них гидравлическое сопротивление?

21. В каких случаях использование аппаратов мокрой очистки нежелательно и по каким причинам?

22. Какие достоинства у коагуляционно-центробежного мокрого пылеуловителя (КЦМП)?

6. Электрическая очистка газов