Расчет комплексной схемы очистки загрязненных газов
Геометрический напор Потери давления в трубном пространстве Потери давления в межтрубном пространстве Коэффициенты, определяющие давления при внешнем обтекании пучка труб. Расчет центробежного пылеуловителя Перерасчет исходных данных для циклона после пылеосадительной камеры Таблица № 3. Исходные данные для циклона. N = 210 шт Расположение труб — прямоугольник 15×14 труб Внутри очищаемые газы… Читать ещё >
Расчет комплексной схемы очистки загрязненных газов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Исходные данные.
Вариант. | |
Параметры. | |
Состав и размер пыли. d, мкм: | |
1,0. | |
1,6. | |
2,5. | |
4,0. | |
6,3. | |
10,0. | |
16,0. | |
25,0. | |
40,0. | |
63,0. | |
Средний медианный диаметр пыли, dm. мкм. | рассчитать. |
Объём очищаемых газов при нормальных условиях, м3/с. | |
Температура газов, 0С. | |
Динамическая вязкость газов при рабочих условиях Па*с*106. | |
Плотность газа при рабочих условиях, кг/м3. | 1,3. |
Плотность частиц пыли, кг/м3. | |
Среднеквадратичное отклонение распределения пыли. | 3,1. |
Начальная запылённость газа, г/м3. | |
Разряжение в скруббере, кПа. | |
Напор жидкости на орошение, кПа. | |
Коэффициент В*10−3. | 0,028. |
Коэффициент Х. | 0,86. |
Содержание фенола, г/м3. | 1,4. |
Содержание ацетона, г/м3. |
1. Расчет пылеосадительной камеры Определение расхода газа в рабочих условиях.
Определение площади дна камеры Примем диаметр частиц пыли.
Определение площади поперечного сечения камеры Зададим скорость газа в камере.
Определение ширины камеры Примем высоту камеры.
Определение длины камеры.
Установка полок Зададим количество полок.
Получим площадь одной полки.
Примем расстояние между полками.
Определение новых геометрических параметров камеры.
Построение кривой фракционной эффективности пылеосадительной камеры Определение скорости витания частиц.
ур. Стокса Определение высоты, которую преодолевает частица в пылеосадительной камере.
Определение доли осевших частиц.
Таблица № 1. Данные фракционной эффективности пылеосадительной камеры.
d, мкм. | Щ, %. | м/с. | h, м. | г. |
0,413. | 0,156. | 0,625. | ||
1,6. | 0,1 058. | 0,400. | 0,1 600. | |
2,5. | 0,2 582. | 0,977. | 0,3 906. | |
0,6 610. | 0,2 500. | 0,10 000. | ||
6,3. | 0,16 400. | 0,6 202. | 0,25 000. | |
0,41 310. | 0,15 625. | 0,63 000. | ||
0,110 000. | 0,40 000. | 0,160 000. | ||
0,260 000. | 0,97 656. | 0,391 000. | ||
0,660 000. | 0,250 000. | |||
0,16 400 000. | 0,620 156. |
очистка загрязненный газ выброс.
Рисунок № 1. Кривая фракционной эффективности пылеосадителной камеры.
Определение остаточной запыленности Таблица № 2. Данные о размерах и количестве осевших в камере и прошедших через камеру частиц.
d, мкм. | Щ, %. | г. | Масса частиц до камеры, г/м3. | Масса осевших частиц, г/м3. | Масса частиц после камеры, г/м3. |
0,625. | 3,4. | 0,002. | 3,398. | ||
1,6. | 0,1 600. | 11,05. | 0,018. | 11,032. | |
2,5. | 0,3 906. | 5,95. | 0,023. | 5,927. | |
0,10 000. | 7,65. | 0,077. | 7,573. | ||
6,3. | 0,25 000. | 8,5. | 0,211. | 8,289. | |
0,63 000. | 11,05. | 0,691. | 10,359. | ||
0,160 000. | 6,8. | 1,088. | 5,712. | ||
0,391 000. | 10,2. | 3,984. | 6,216. | ||
1,0. | 11,05. | 11,05. | |||
1,0. | 9,35. | 9,35. |
2. Расчет центробежного пылеуловителя Перерасчет исходных данных для циклона после пылеосадительной камеры Таблица № 3. Исходные данные для циклона.
d, мкм. | Масса частиц после камеры, г/м3. | Щ, %. |
3,398. | 5,8. | |
1,6. | 11,032. | 18,9. |
2,5. | 5,927. | 10,1. |
7,573. | 12,9. | |
6,3. | 8,289. | 14,2. |
10,359. | 17,7. | |
5,712. | 9,8. | |
6,216. | 10,6. | |
Запыленность газа на входе в циклон 58,5. |
Выбор циклона Выберем тип циклона СДК-ЦН-33.
Определение необходимой площади циклона.
Определение количества циклонов и их диаметров Зададим количество циклонов.
Округлим диаметр циклона до величины, выбранной из ряда стандартных циклонов.
Определение действительной скорости газа в циклоне.
Определим отклонение от оптимальной скорости.
Скорость в циклоне отклоняется меньше чем на 15%, т. е. циклон подобран верно.
Определение коэффициента гидравлического сопротивления группы циклонов Таблица № 4. Поправочные коэффициенты.
Влияния диаметра циклона. | К1 = 1. |
Запыленности газов. | К2 = 0,78. |
Для групп циклонов (прямоугольная компановка, циклонные элементы расположены в одной плоскости, отвод из общей камеры чистого газа). | К3 = 35. |
Гидравлического сопротивления одиночного циклона. | ос = 520. |
Определение потерь давления в циклоне.
Потери давления в циклоне не превышают допустимых 1500 Па Определение медианного диаметра частиц, осаждаемых в аппарате на 50%.
Определение параметра Х Определение медианного диаметра частиц на входе в циклон Определение dm аналитической аппроксимацией (проверка).
- 6,3 мкм — 52,3%
- 4 мкм — 47,7%
- 2,3 мкм — 4,6%
- 1,15 мкм — 2,3%
- 6,3−1,15=5,15 мкм — 50%
- 4+1,15=5,15 мкм — 50%
Таблица № 5. Состав и размер пыли.
Определение коэффициента очистки газа При.
Таблица № 6. Данные о размерах и количестве осевших в циклоне и прошедших через него частиц.
d, мкм. | Щ, %. | Масса частиц до камеры, г/м3. | Масса осевших частиц, г/м3. | Масса частиц после камеры, г/м3. | |
5,8. | 0,115. | 3,39. | 0,39. | 3,00. | |
1,6. | 18,9. | 0,184. | 11,06. | 2,03. | 9,02. |
2,5. | 10,1. | 0,2875. | 5,91. | 1,70. | 4,21. |
12,9. | 0,46. | 7,55. | 3,47. | 4,08. | |
6,3. | 14,2. | 0,7245. | 8,31. | 6,02. | 2,29. |
17,7. | 0,99. | 10,35. | 10,25. | 0,10. | |
9,8. | 0,99. | 5,73. | 5,68. | 0,06. | |
10,6. | 0,99. | 6,20. | 6,14. | 0,06. |
Рисунок № 3. Графическое определение степени очистки газа от частиц разного размера
3. Расчет скруббера Вентури
Общий расход энергии, отнесенный к 1000 м³ очищенных газов Зависимость между коэффициентом очистки газов и затратами энергии.
Зададим степень очистки.
Определение общего гидравлического сопротивления аппарата Зададим удельный расход жидкости.
Определение гидравлического сопротивления трубы.
Зададим коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы Определение гидравлического сопротивления каплеуловителя.
Зададим скорость газов в циклоне-каплеуловителе.
Рассчитаем диаметр диклона.
Примем.
Пересчитаем скорость газов в каплеуловителе.
Рассчитаем высоту каплеуловителя Пересчитаем плотность газа в условиях скруббера.
Расчет скорости газа в скруббере Вентури.
Определим диаметр горловины трубы Вентури.
Зададим скорость газа на входе/выходе трубы Вентури.
Определим диаметр на входе и выходе трубы Вентури.
Определим длину горловины трубы Вентури Зададим и.
Исходные данные Степень очистки.
Разряжение в системе.
Допустимая температура ткани.
Определение действительного расхода газов.
Определение расхода воздуха, подаваемого на разбавление Зададим температуру воздуха.
Определение воздуха, подаваемого на продувку.
Определение площади поверхности фильтрации Зададим удельную нагрузку тканевого фильтра по газу.
Выбираем фильтр ФРО-7000−2.
Общая площадь поверхности. | Число секций. | Число рукавов. | Диаметр | Длинна. |
F', м2. | n, шт. | z, шт. | d, мм. | L, м. |
Проверка выбора фильтра
Количество рукавов, работающих одновременно на продувку в фильтрах с обратной продувкой.
Общая площадь поверхности рукавов, требуемая для нормальной работы.
т. е. данный фильтр имеет достаточную площадь фильтрации Проверка на допустимую запыленность Зададим допустимую удельную запыленность ткани.
, т. е. данный фильтр подходит.
5. Расчет электрофильтра
Определение действительного расхода газов Зададим температуру на входе в электрофильтр
Определение расхода воздуха, подаваемого на разбавление Зададим температуру воздуха.
Определение площади сечения активной зоны Зададим скорость газа в электрофильтре.
Примем коэффициент запаса, учитывающий подсосы атмосферного воздуха.
Выбираем электрофильтр УГ2−3-53.
Площадь сечения. | Температура на входе в фильтр | Степень очистки. | Удельный расход энергии. | Параметры электродов. | ||
fэ, м2. | t, °С. | з. | Nуд, кВт•ч. | L, м. | R, м. | R1, м. |
0,99. | 0,3. | 2,5. | ; | 0,0015. |
Расход электроэнергии.
Определение критической напряженности поля Относительная плотность газа.
Зададим расстояние между пластинами и расстояние между электродами.
Определение линейной плотности тока короны для пластинчатых осадительных электродов Зададим подвижность ионов воздуха.
Зададим напряжение на электродах.
Определение напряженности электрического поля.
При.
При.
dч, мкм. | rч, м. | Kч. | щч. |
0,5. | 1,2. | 0,051. | |
1,6. | 0,8. | 1,125. | 0,071. |
2,5. | 0,125. | 1,08. | 0,084. |
0,2. | 0,092. | ||
6,3. | 0,315. | 0,101. | |
0,5. | 0,128. | ||
0,8. | 0,205. | ||
0,125. | 0,321. |
Определение степени очистки Коэффициент, характеризующий геометрические размеры аппарата и скорость газа в нем.
dч, мкм. | rч, м. | Kч. | щч. | з. | Rч. |
0,5. | 1,2. | 0,051. | 0,881. | 0,192. | |
1,6. | 0,8. | 1,125. | 0,071. | 0,948. | 0,227. |
2,5. | 0,125. | 1,08. | 0,084. | 0,970. | 0,242. |
0,2. | 0,092. | 0,978. | 0,199. | ||
6,3. | 0,315. | 0,101. | 0,985. | 0,133. | |
0,5. | 0,128. | 0,995. | 0,003. | ||
0,8. | 0,205. | 0,999. | 0,004. | ||
0,125. | 0,321. | 0,999. | 0,001. |
6. Расчет оборудования для каталитического обезвреживания газовых выбросов
Исходные данные
Диаметр частиц катализатора АП-56.
Длина частиц катализатора.
Форма катализатора цилиндрическая Порозность.
Требуемая степень очистки по веществу меньше ПДК.
ПДК фенола = 0,01 мг/м3.
ПДК ацетона = 0,35 мг/м3.
Температура газов перед реактором.
Расчет процессов массообмена с участием химической реакции Удельная поверхность слоя катализатора.
Эквивалентный диаметр каналов.
Коэффициент кинематической вязкости воздуха.
Допускаемое гидравлическое сопротивление слоя.
Скорость фильтрования, отнесенная к полному сечению слоя.
Критерий Рейнольдса.
Мольный объем обезвреживаемого компонента — фенола Мольный объем воздуха.
Коэффициент диффузии.
Критерий Шмидта.
Диффузионный критерий Нуссельта Коэффициент массопередачи.
Принимаем коэффициент доступной поверхности по графику K = 0,86.
Удельная доступная поверхность Число единиц переноса массы Необходимая толщина слоя катализатора.
Рабочая толщина слоя катализатора Действительный объем очищаемых газов.
Необходимая поверхность фильтрования.
Принимаем соотношение.
Рабочая высоты кольцевой корзины.
Средний диаметр кольца.
Объем катализатора Тепловые процессы в термокаталитических аппаратах.
Коэффициент, учитывающий потери тепла рекуператора в окружающую среду
Теплоемкость газов, поступающих из каталитического реактора.
Температура газов на выходе из реактора.
Температура очищенных газов на выходе из рекуператора.
Теплоемкость газов, поступающих на очистку.
Температура очищаемых газов на входе в рекуператор
Температура очищаемых газов на выходе из рекуператора.
Рекуператор противоточный с продольным движением газов в межтрубном пространстве Перепады температур на входе и на выходе из рекуператора Температурный напор в рекуператоре.
Скорость газов в трубном пространстве.
Сечение для прохода газов в трубном пространстве.
Внутренний диаметр труб.
Толщина стенки труб S = 0,005 м. Площадь сечения одной трубы.
Количество труб.
n = 210 шт Расположение труб — прямоугольник 15×14 труб Внутри очищаемые газы (в реактор), в межтрубном пространстве — очищенный газ (из реактора).
Средняя температура в трубном пространстве.
Скорость газов в трубном пространстве при действительных условиях Принимаем из справочника коэффициент кинематической вязкости при действительных условиях трубного пространства.
Критерий Рейнольдса Принимаем из справочника коэффициент теплопроводности газов при действительных условиях трубного пространства.
Критерий Прандтля.
Pr = 0,6924.
Поправочный коэффициент при 50.
Коэффициент теплоотдачи со стороны нагретых (очищаемых) газов.
Наружный диаметр труб Шаг труб по длине рекуператора Длина рекуператора.
Шаг трубы по ширине рекуператора.
Ширина рекуператора.
Средняя температура в межтрубном пространстве.
Скорость газов в межтрубном пространстве при нормальных условиях.
Скорость газов в трубном пространстве при действительных условиях Принимаем из справочника коэффициент кинематической вязкости при действительных условиях трубного пространства.
Критерий Рейнольдса Принимаем из справочника коэффициент теплопроводности газов при действительных условиях трубного пространства.
Критерий Прандтля.
Pr = 0,6975.
Поправочный коэффициент при 200.
Коэффициент Kl = 1.
Коэффициент теплоотдачи со стороны греющихся (очищенных) газов.
Коэффициент теплопередачи.
Расход газа.
Количество тепла, воспринятое в рекуператоре газовыми выбросами.
Требуемая поверхность нагрева.
Средний диаметр труб.
Длина рекуператорных труб.
Теплоемкость воздуха.
Для фенола.
Для ацетона.
Температура газов на выходе из топки Теплоемкость воздуха при средней температуре Ср = 1,34 кДж/м3•К Расход газа в теплогенераторе.
Коэффициент избытка воздуха в газогорелочном устройстве б = 1,05.
Теоретическое количество воздуха, потребное для сжигания 1 м³ природного газа.
Объем продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 м³ природного газа.
Объем газов на входе в реактор
Расходуемая мощность на нагрев очищаемых газов в теплогенераторе электроэнергией Аэродинамика аппаратов каталитической очистки газов.
Плотность газов при рабочей температуре катализатора.
Сопротивление слоя катализатора при Re > 50.
Потери давления в трубном пространстве Плотность газов при их начальной температуре.
Коэффициент местного сопротивления при входе газа в трубы о1 = 2,5.
Потери давления при входе газов в трубе рекуператора
Плотность газов при средней температуре внутри труб.
Коэффициенты, определяющие коэффициент трения (для гладкой металлической стенки) А = 0,32.
n = 0,25.
Коэффициент трения.
Потери давления при входе газов в трубы рекуператора.
Коэффициент местного сопротивления при выходе газов из труб о2 = 1.
Плотность газов при их конечной температуре.
Потери давления при выходе газов из труб рекуператора.
Плотность воздуха при 200.
Геометрический напор Потери давления в трубном пространстве Потери давления в межтрубном пространстве Коэффициенты, определяющие давления при внешнем обтекании пучка труб.
Плотность газов при средней температуре межтрубного пространства.
Потери давления при внешнем обтекании пучка труб (коридорное расположение труб).
Скорость газов в подводящей коробке Потери давления в подводящей коробке.
Коэффициент сопротивления, определяющий потери давления в отводящей коробке.
Скорость газов в отводящей коробке.
Потери давления в межтрубном пространстве Потери давления в рекуператоре Общее сопротивления каталитической установки Список литературы.
1. С. И. Славин «Защита атмосфера от промышленных загрязнений», Москва 1995.