Расчет скрубберов Вентури

Расчет пылеулавливания скрубберов Вентури проводят обычно энергетическим методом.

Гидравлическое сопротивление скруббера Вентури (Д/;₀) находят как сумму гидравлических сопротивлений трубы Вентури (Ар,) и циклона-каплеуловителя (Ар_к):

Потеря давления в трубе Вентури (Ар_Т) определяется как сумма гидравлического сопротивления сухой трубы Вентури (Ар_с) и гидравлического сопротивления трубы Вентури, обусловленного выделением жидкости (Ар_ж):

Гидравлическое сопротивление сухой трубы Вентури определяется выражением.

где — коэффициент сопротивления сухой трубы Вентури (справочная величина); w_T — скорость газов в горловине при рабочих условиях, м/с; р, — плотность газов при рабочих условиях.

Гидравлическое сопротивление, обусловленное введением жидкости Ар_ж, определяется из выражения.

где — коэффициент сопротивления, обусловленный вводом жидкости; m — удельный расход орошающей жидкости, м³/м³; р_ж — плотность орошающей жидкости, кг/м³.

Для определения коэффициента сопротивления, обусловленного вводом жидкости ^_ж для нормализованных труб с центральным вводом жидкости в конфузор, можно воспользоваться эмпирическим выражением

Значение Ь,_ж для других способов подвода приведено в справочниках.

Гидравлическое сопротивление каплеуловителя Ар_к определяется из выражения.

где ?, — коэффициент сопротивления циклона принимается: = 30—33 — для прямоточных циклонов, = 70 — для циклонов ЦН24; w_u — скорость газов в циклоне, должна находиться в пределах 2,5—4,5 м/с.

Необходимый диаметр каплеуловителя d_n определяется по формуле.

Активная высота каплеуловителя /Д, в зависимости от скорости принимается, но приведенным данным: при да = Н, Н_у

= 2,5—3 м/с ~г =2,5; при да = 3—3,5 м/с —г = 2,8; при да =.

Мц (1ц

Я, _ И,.

= 3,5—4,5 м/с ~г = 3,8; при да = 4,5—5,5 м/сj- = 4,5.

а_п Цц Для определения основных размеров нормализованных труб пользуются следующими соотношениями:

• 1) длина горловины /₂ = 0,15й (₂ (диаметр горловины);
• 2) угол сужения конфузора, а = 25—28°;

d — d'2

3) длина конфузора Д = х——7×7, где сД — диаметр вход;

*Щк^аи^)

ного сечения конфузора;

4) угол расширения конфузора а₂ = 6—8°;

dз — d₂

5) длина диффузора /₃ = —7×7, где я₂ ^— диаметр вход;

ного сечения диффузора.

Рассмотрим примеры решения задач.

Задача 7.2. Выбрать и рассчитать скруббер Вентури для очистки отходных газов закрытой ферросплавной печи, выплавляющей силикомаргансц, определить размеры скруббера, эффективность его работы и гидравлическое сопротивление при следующих данных: расход газа при нормальных условиях У₀ = 2000 м³/ч, ^ = 32 — коэффициент сопротивления циклона, температура газа Т_т = 60 °C, разрежение перед трубой Вентури Р, = = 1,2 кПа, плотность газа при нормальных условиях р_ц = 1,26 кг/м³, концентрация пыли в газе г' =1 r/м³, температура воды, поступающей на орошение под напором Р₂ = 300 кДж, Т" = 20 °C, необходимая концентрация пыли на выходе из аппарата z" = 20 мг/м³, удельный расход воды на орошение m = 1,2 дм/м³.

Решение.

1. Необходимая степень очистки газа:

2. Число единиц переноса:

3. Удельную энергию, кДж/1000 м³, затрачиваемую на пылеулавливание, определяют из уравнения N_r = Вк'_г, подставив численное значение N_r и взяв значения коэффициентов В и у из приложения 8:

откуда k_r=2 900 кДж/1000 м³.

4. Общее гидравлическое сопротивление скруббера Вентури (Па):

где т = 0,0012 м³/м³ — удельный расход воды на орошение.

5. Плотность газа на входе в трубу Вентури при рабочих условиях (кг/м³):

6. Объемный расход газа, поступающего в трубу Вентури при рабочих условиях (м³/г):

7. Расход орошающей воды (дм/с):

8. Температура газов на выходе из трубы Вентури (°С):

9. Плотность газов на выходе из трубы Вентури (считаем, что газы насыщены влагой (X = 0,063 кг/м³)) (кг/м³):

где АР_т — сопротивление трубы Вентури предварительно принимаем равным 12 кПа (на основании аппаратов-аналогов).

10. Объемный расход газа на выходе из трубы Вентури (м³/с):

11. Диаметр циклона-каплеуловителя (м):

где ю_ц — скорость газа в циклоне-каплеуловителе (принимаем равной 2,5 м/с).

12. Высота циклона-каплеуловителя (м):

13. Гидравлическое сопротивление циклона-каплеуловигеля (Г1а):

14. Гидравлическое сопротивление трубы Вентури (Па):

15. Коэффициент сопротивления, обусловленный вводом орошающей жидкости, для нормализированной трубы Вентури:

где ?,<. — коэффициент сопротивления сухой трубы, принимаем равным 0,145.

16. Необходимая скорость газов в горловине трубы Вентури (м/с):

17. Диаметр горловины трубы Вентури (м):

18. По полученному диаметру горловины находим все остальные размеры нормализированной трубы Вентури, используя данные приложения 11.

Задача 7.3. Определить необходимые размеры, гидравлическое сопротивление и концентрацию ныли на выходе из скруббера Вентури, очищающего газы вагранки, при следующих исходных данных: расход сухого газа при нормальных условиях Н_0с = = 20 000 м³/ч, температура газа 7) = 180 °C, температура жидкости.

Т_ж = 35 °C, разрежение перед трубой Вентури Ар = 0,5 Па, плотность сухого газа при нормальных условиях р_0с =1,2 кг/м³, концентрация пыли на входе в трубу Вентури г' = 5 г/м³, удельный расход воды на орошение m = 1,1 дм³/м³, давление воды перед форсункой р" = 300 к11а, скорость газов в горловине трубы принимают равной w_r =120 м/с (по условиям выхода).

Решение.

• 1. Предварительно (на основании аналогов) задаем гидравлическое сопротивление трубы Вентури: Др", = 9 кПа.
• 2. Температура газов на выходе из трубы Вентури (°С):

3. Плотность газа (по условиям выхода), считая его насыщенным влагой (при X = 0,118 кг/м³) (кг/м³):

4. Расход газа на выходе из трубы Вентури (м³/с):

5. Расчетный диаметр горловины трубы, определенный по условиям выхода (м):

6. Выбираем ближайшую типовую трубу ГВПВ-0,060−400 с диаметром горловины 280 мм (см. приложение 11). Тогда фактическая скорость газа в горловине этой трубы (м/с):

7. Коэффициент сопротивления, обусловленный вводом жидкости для орошения:

где ?,_г = 0,15 — коэффициент сопротивления сухой трубы.

8. Гидравлическое сопротивление трубы Вентури (Па):

рассчитанное значение гидравлического сопротивления мало отличается от принятого предварительного, поэтому пересчет можно не производить.

9. Главный энергетический параметр скруббера Вентури (кДж/1000 м³):

10. Степень очистки газа:

постоянные В и / для ваграночной пыли выбираем по приложению 8:

11. Концентрация пыли на выходе из скруббера при z' = 10 мг/м³ (мг/м³):