Методичні вказівки з розрахунку тканинних фільтрів - Екологія - реферат
5.1 Загальні положення
У промисловості найбільшого застосування отримали рукавні фільтри. Зазвичай з комбінованою регенерацією матеріалу. Зернисті фільтри знаходять обмежене застосування в основному в цементній промисловості. Їх недолік - високий гідравлічний опір та складності регенерації. Вартість очищення у фільтрах різної конструкції змінюється у різних межах. Очищення рукавних фільтрах оцінюється в 19-43 руб/1000 м3, зернисті фільтри 25-40 руб. Електрофільтрація обходиться в 70-150 руб, а очищення мокрими пиловловлювачами в 50-150 руб / 1000 м3. Таким чином, рукавні та зернисті фільтри найбільш ефективні по уловлюванню тонкого пилу та за техніко-економічними показниками. Нижче наводяться характеристики ряду рукавних та зернистих фільтрів.
Таблиця 5.1 – Фільтри типу УРФМ з регенерацією зворотним продуванням та струшуванням
Площа поверхні, що фільтрує. м2
Габаритні розміри LxBxH
Примітка: діаметр рукавів 220 мм, висота 4.063 м, тканина-нітрон (130оС)
Таблиця 5.2 – Нормальний ряд фільтрів ФРО (фільтри рукавні з зворотним продувкою)
Площа поверхні, що фільтрує, м2
Примітка: тканина-лавсан (130оС) або склотканина (220оС)
Таблиця 5.3- Технічні характеристики насипних фільтрів із зворотним продуванням та вібрацією
Площа поверхні, що фільтрує
Фільтри розглянутих типів мають досить хорошу ефективність. Ступінь очищення досягає 99,5%, у тому числі для дрібнодисперсних (100 мкм).
50 20мкм. Необхідна тривалість періоду фільтрації між регенераціями визначається за формулою: (5.6)
де - коефіцієнт, м/кг; z – початкова запиленість газів, кг/м3. Фактична в'язкість газу обчислюється за формулою: (5.7)
Де С-константа Сюзерленд (для повітря С = 124); t-температура газу, оС.
Визначають значення коефіцієнтів за формулами: (5.8)
(5.9)
де εп і εтк – пористість шару пилу та тканини відповідно, частки одиниць; h0 - питомий опір тканини, віднесений до товщини 1м при швидкості 1 м/с, Па; ρч -щільність частинок пилу, кг/м3; -Середньомедіанний діаметр частинок пилу, м; для визначення величин εтк і hо можна скористатися табл.5.2 чи довідковою літературою.
Таблиця 5.2 – деякі властивості фільтрувальних матеріалів
Пористість εтк,частки одиниць
Питомий гідравлічний опір hо,Па
Пористість шару пилу приблизно визначається виразом: (5.10) Для вибору апарату визначається площа поверхні фільтрації за формулою: (5.11) де Vг–заданий витрата газу, що йде на фільтрування, м3/год; Vр -попередньо розрахована величина витрати повітря на регенерацію, м3/год, яка визначається при припущенні, що швидкість зворотного продування дорівнює швидкості фільтрування. визначається за формулою: (5.12) Де tp - час відключення секції на зворотну продування (приймається в межах 15-20 с); np – кількість регенерацій протягом 1:00. Вибір фільтра проводиться за каталогом відповідно до прийнятих умов фільтрації (тип тканини, спосіб регенерації) із запасом 10-15% за площею фільтрації. Потім уточнюються параметри фільтра. Площа поверхні фільтрації, що відключається на регенерацію протягом 1 год: (5.13)
де Nc-число секцій обраного апарату; Fc-площа фільтрування однієї секції, м2. Уточнюється витрата повітря, що подається на зворотне продування протягом години (5.14)
де ωбор-швидкість зворотного продування, (5.15)
де kp-коефіцієнт регенерації тканин, kp =1,6-2.0 м/хв. Остаточна площа фільтрації повинна дорівнювати або близька до площі фільтрації обраного апарату, (5.17)
Знаходиться уточнене газове навантаження: (5.18)
яка має бути близька до розрахункової. Тривалість періоду фільтрування між двома регенераціями завжди повинна бути більшою за сумарну тривалість регенерації інших секцій: tф>(Nc-1)tp(5.19)
5.3 Приклад розрахунку
Розрахувати і вибрати фільтрувальний агрегат УРФМ для наступних умов: - об'єм очищуваного газу =34000м3/год за нормальних умов, температура газу =150оС, газова фаза за складом подібна до повітря, підсмоктування повітря з температурою для охолодження газу до допустимої по застосування нітрону tг=130оC - пил-летюча зола із середньомедіанним діаметром dm=1 мкм, - щільність матеріалу пилу ρч=2900кг/м3, - початкова запиленість при нормальних умовах zо=15.2 г/м3, -марка тканини фільтра - нітрон; -регенерація зворотна продування з струшуванням;
Рішення 1) Повний обсяг очищуваного газу з урахуванням підсмоктування повітря. Необхідного для створення допустимої температури для тканини нітрон: 2) Повний обсяг очищуваного газу з урахуванням підсмоктування повітря за нормальних умов: 3) Витрата газу, що йде на фільтрацію за робочих умов: 4) Початкова запиленість газу перед фільтром за робочих умов: =8.24 г/м3 5) Допустиме газове навантаження за формулою 5.1: qф=1,7·0.8·0.71·0.95 = 0.771м3 /(м2·хв) 6) Гідравлічний опір корпусу апарату при прийнятому коефіцієнті гідравлічного опору корпусу ξ=2 та швидкості на вході ωвх = 8 м/с за формулою (3.9): Δрк=2·82·0.833 / 2 = 53.3 Па 7) Коефіцієнт динамічної в'язкості газу за робочих умов(Коефіцієнт динамічної в'язкості за нормальних умов =17,5·10-6 Па·с і константа Сюзерленда С =124) за формулою (5.7):
8) Пористість шару пилу за формулою 5.9 εп=1-79(1·10-6)0.47=0.880 9) Питомий гідравлічний опір нітрону за табл. 5.2 ho = 0,83 · 105 10) Пористість нітрона за табл. 5.2 εтк=0,830 11) Швидкість фільтрації за формулою 5.1: ωф=0,771/60=0,0129 м/с 12) Коефіцієнт А за формулою (5.8):
Коефіцієнт за формулою (5.9):
13) Постійний гідравлічний опір фільтрувальної перегородки з урахуванням пилу, що залишився на ній після регенерації за формулою (5.5): Δр1=4.87·108·24,5·10-6·1.29·10-2=154 Па
14) Гідравлічний опір шару, що накопичується на фільтрі, перед регенерацією з умов його стійкості Δр2=700 Па (для дрібного пилу з dm 5) Загальний гідравлічний опір апарату за формулами 5.2: Δр=53.3+154+700=9
15) Тривалість періоду фільтрації між двома регенераціями за формулою (5.6):
16) Сумарний час регенерації: (Nc-1)tp= (14-1)30=390 c,
що менше тривалості часу фільтрування tф = 420 с. 17) Фактичне питоме газове навантаження за формулою (5.18) :
Так як отримані дані виконані за дотримання всіх умов, фільтр марки УРФМ-III обраний правильно.
5.4 Завдання на розрахунок
Розрахувати та вибрати фільтрувальний агрегат для наступних умов: -об'єм очищуваного газу Vго!, норм. м3/год; --температура газу tг! ,З; -газова фаза за складом подібна до повітря, - пил летуча зола з середньомедіанним діаметром dm=1 мкм; - щільність матеріалу пилу ρч=2900кг/м3; - початкова запиленість за нормальних умов zо, г/м3. Розрахунок провести відповідно до варіанта. Номер варіантавизначається останньою цифрою номера залікової книжки студента. Відсутні дані для розрахунку наведені в таблиці 5.3.