Примеры решения заданий

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