МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЦИКЛОНА

Расчет циклонов ведут методом последовательных приближений

Таблица 1. Параметры, определяющие эффективность циклонов

Параметры	Тип циклона
ЦН-24	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СДК ЦН-33	СКЦН-34	СК ЦН 34М
ω_оп, м/с	4,5	3,5	3,5	3,5	2,0	1,7	2,0
, мкм	8,50	6,00	4,50	3,65	2,31	1,95	1,13
	0,308	0,283	0,352	0,352	0,364	0,308	0,340

ω_оп – скорость движения газа в циклоне, м/с.

– оптимальный диаметр частиц, осаждаемых с эффективностью 50 %, мкм.

– стандартное отклонение функции распределения парциальных коэффициентов очистки.

Расчет начинают с циклона, для которого диаметр частиц пыли должен быть ориентировочно в 2 раза больше, чем .

d _м > 2d^т₅₀,

где – медианный размер частиц, то есть такой размер, при котором количество частиц крупнее d_м равно количеству частиц мельче d_м.

Диаметр циклона вычисляется по формуле:

, (1)

где Q – количество очищаемого газа, м³/с;

N – количество циклонов.

Полученное значение диаметра D округляется до ближайшего типового значения внутреннего диаметра циклона D_ц (табл. 2).

При диаметре циклона более 2,0 м увеличиваем количество циклонов. Количество циклонов принимается кратное 2. Типовые значения внутреннего диаметра циклона представлены в таблице 2.

Таблица 2. Типовые значения внутреннего диаметра циклона

D_ц, м

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

По выбранному диаметру циклона находится действительная скорость движения газа в циклоне:

, м/с, (2)

Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на

При отклонении более чем 15 % выбирают другой тип циклона.

Параметр d₅₀ определяют следующим образом.

d₅₀– диаметр частиц, осаждаемых с эффективностью при рабочих условиях.

Величина d₅₀ определяется по формуле:

. (3)

Значение соответствует следующим типовым параметрам работы циклона:

ω_т = 3,5 м/с;

D_т = 0,6 м;

ρ_чт = 1930 кг/м³;

μ_т = 22,2·10^-6 Па·с.

С учетом этих значений формула (3) принимает вид:

(4)

Полученное значение должно быть меньше (заданного). Если это не выполнятся, то необходимо выбрать другой циклон с меньшим значением .

Расчет параметра определяют по формуле:

, (5)

где – стандартное отклонение функции распределения парциальных коэффициентов очистки (табл. 1);

– стандартное отклонение размеров частиц пыли (параметр из табл. 7).

По величине параметра X определяют значение нормальной функции распределения Ф(Х) – полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях:

(6)

Определятся эффективность очистки газа в циклоне (η):

(7)

Полученное значение сопоставляют с требуемым. Если η окажется меньшетребуемого, то необходимо выбрать другой тип циклона с меньшим значением ω _опи .

Определение коэффициента гидравлического сопротивления циклона:

ζ = K₁ · K₂ · ζ₅₀₀, (8)

где К₁ –поправочный коэффициент на диаметр циклона (табл. 3);

К₂– поправочный коэффициент на запыленность газа (табл. 4);

ζ₅₀₀– коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм(табл. 5).

Определение поправочного коэффициента К₁ – по таблице 3.

Таблица 3. Определение поправочного коэффициента К₁

D _ц, м	ЦН-11	ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24	СДК ЦН-3, СДК ЦН-34, СДК ЦН-34М
0,2	0,95	0,90	1,00
0,3	0,96	0,93	1,00
0,4	0,99	1,00	1,00
≥0,5	1,00	1_:00	1,00

Определение поправочного коэффициента К₂ производим по таблице 4

Таблица 4. Определение поправочного коэффициента К₂

Тип циклона	Запыленность на входе, (г/м³)

ЦН-11	1,00	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	0,85
ЦН-15	1,00	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-15У	1,00	0,93	0,92	0.91	0,89	0,88	0,87
ЦН-24	1,00	0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,86
СДК ЦН-33	1,00	0,81	0,785	0,78	0,77	0,76	0,745
СК ЦН-34	1,00	0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
СК ЦН-34М	1,00	0,99	0,97	0,95	–	–	–

Определение коэффициента гидравлического сопротивления ζ₅₀₀ производим по таблице 5.

Таблица 5. Определение коэффициента гидравлического сопротивления ζ₅₀₀

Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15, ЦН-15У	ЦН-11	СДК ЦН-33	СК ЦН-34, СК ЦН-34М

Вычисление гидравлического сопротивления (ΔP, Па) циклона производят по формуле

, (9)

где ρ – плотность газа, кг/м³;

ω_p – скорость газа в циклоне, м/с.

Расчет мощности привода подачи газа. Величина гидравлического сопротивления и объемный расход (Q, м³/с) очищаемого газа определяют мощность (N, Вт) привода устройства для подачи газа к циклону:

, (10)

где К_з – коэффициент запаса мощности (K_з );

– КПД передачи мощности от электродвигателя к вентилятору ();

– КПД вентилятора ().

Определение концентрации пыли на выходе из циклона, г/м³:

С _вых = С _вх(1 − 𝜂). (11)

РАСЧЕТ

Исходные данные

Оборудование – крекинг-установка.

Q = 10 м³/с;

ρ = 1,29 кг/м³;

d = 16 мкм;

lgδ₄ = 0,25;

C_вх = 20 г/м³;

ρ_ч = 2600 кг/м³;

η = 0,8;

μ = 17,3·10^-6.

Исходя из заданного размера частиц пыли (d_м= 6 мкм), вычисляем d^T₅₀ – диаметр частиц, осаждаемых с эффективностью 50 %:

d₅₀^T = 16/2 = 8 мкм

Округляем до ближайшего типового значения d^T₅₀ в таблице 1:

d^T₅₀ = 4,6 мкм

Выбираем циклон, соответствующи этому значению: ЦН-15 (табл. 1).

ω_оп = 3,5 м/с; d^T₅₀ = 4,6 мкм; lg δ_η^T = 0,352

Определяем диаметр циклона по формуле (1):

По таблице 2 выбираем ближайшее значение типового диаметра:

D_ц= 2 м.

По выбранному диаметру циклона находим действительную скорость движения газа в циклоне по формуле (2):

Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15 %.

Определяем d₅₀– диаметр частиц, реально осаждаемых с эффективностью 50 % при рабочих условиях по формуле (4):

Полученное значение d₅₀ должно быть меньше d_м (заданного). Если это не выполнятся, то необходимо выбрать другой циклон с меньшим значением d₅₀^T.

d₅₀ = 7,4 < d_м = 16 мкм

Расчет параметра X по формуле (5):

где lg^T_η – стандартное отклонение функции распределения парциальных коэффициентов очистки (табл. 1);

lg^T_ч – стандартное отклонение размеров частиц пыли (параметр из табл. 7).

По величине параметра Х определяем значение нормальной функции распределения Ф(Х), Ф(Х) – полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях по формуле (6):