Задание 1. Расчет пылевой камеры 1.1. Расчет траектории движения частицы пыли размером d, мкм, в камере: Исходные данные: Q=17 м3/ч, d= 16 мкм, L=10 м, B=2,5 м, H=3,1 м, t= 700C, pм= 2100 кг/м3. Рис.1. Схема пылевой камеры Решение: Определяем коэффициент динамической вязкости, Па∙с. 1,71105 4,93 108 70 2,055 105 Па∙с 2. Определяем скорость воздуха в осадительной камере, м/с. 1. U 17000 0,61 м/с 3600 3,1 2,5 3. Находим время релаксации частиц пыли заданного размера и плотности: 16 10 2100 0,0015 с 6 2 18 2,055 10 5 4. Определяем координаты зависимости от времени: t i x U ti 1 e t i y H g ti 1 e ti i t частицы пыли в пылевой камере в t 10 1,64 0,61 10 Таблица 1. Пространственно временные координаты полета траектории частицы 1.2. Расчет минимального размера частицы, улавливаемой пылевой камерой: Q= 17 м3/ч, L=10 м, B=2,5 м, H= 3,1 м, pм=2100 кг/м3, V=15 м/с. Решение: Определяем величину b, м: 1. b 17000 0,22 м 2,5 15 2100 Вычисляем значение минимального диаметра частицы: 2. y ( H b) , ti 9 t , принимая е 9t →0, получим: 0 0,22 9,8 9 1,64 9,8 2 Найдем дискриминант квадратного уравнения: D = b2 - 4ac = (-144,6)2 - 4·9,8·0,22 = 20909,16 – 8,624 = 20900,5 Так как дискриминант больше нуля то, квадратное уравнение имеет два действительных корня: 1 2 = 144,6 - √20900,5·(9,8) = 72398 - 1490√13062835 ≈ 0,0015 = 144,6 + √20900,5·(9,8) = 72398 + 1490√13062835 ≈ 14,75 d min 18 2,055 105 0,0015 16,2 мкм > 16 мкм, следовательно, частица не 2100 осаждается. Рис.2. Расчетная схема пылевой камеры 1.3. Расчет эффективности пылевой камеры: Q= 17м3/ч, L= 10м, B= 2,5 м, H=3,1 м, pм= 2100 кг/м3, V=15 м/с, с= 500 кг/м3. Определяем скорость потока в камере, м/с: 1. U 17000 0,61 м/с 3600 3,1 2,5 2. Рассчитываем относительную скорость витания частиц, улавливаемых в камере с эффективностью 50%. U 50 1,5 3,1 0,5 U 10 3. Определяем U50, м/с. U 50 1,5 3,1 0,61 0,48 м/с 10 4. Находим диаметр частицы, улавливаемой камерой с эффективностью 50 %, мкм. 18 0,48 2,055 105 d50 93,3 мкм 2100 9,8 5. Выбираем дополнительные соотношения для U`/U и U``/U, при этом U ` U 50 U `` , (разница в соотношениях не больше 30-40%). U U U U` U `` 0,3 , 0,7 . U U 6. Определяем d1 и d2, мкм: d1 18 0,3 0,61 2,055 105 74,8 мкм 2100 9,8 d2 18 0,7 0,61 2,055 105 114,4 мкм 2100 9,8 Для каждой точки определяем x1, x2. h L U` H H U x1 L 7 10 3 H h L U` 1 H H U x2 L 7 10 3 H 1 Таблица 2. Параметры для определения концентрации в точках 7. Значение n и nср вычисляем по следующим формулам: ni Ф( x1 ) Ф( x2 ) 1 nср 8. 4,55 0,91 5 Определяем Ni 100 (1 0,91) 9% 9. Аналогично находим значение Ni для U``/U. Таблица 3.Параметры для определения концентрации в точках 0,0446 0,009 5 Ni 100 (1 0,009) 99,1% nср 10. Определяем общую эффективность камеры, %. 0,01 (1 8 1 6 1 53 1 7 2 9 45 17) 8,6% 11. Вычисляем концентрацию пыли после пылевой камеры, мг/м3. Cв ых 500 (100 8,6) 457 мг/м3 100 Рис.3. График зависимости Ni f (d ) . Задание 2 Расчет укрытия места пылеобразования. Рис.4. Схема укрытия 2.1. Расчет траектории движения частиц пыли в укрытии: Qасп=2200 м3/ч, B=0,5 м, d=90 мкм, t= 180C, Uвх=0,8 м/с, L=1,25∙B=0,625 м, H=0,75∙B=0,375 м. Решение: 1. Определяем скорость движения воздуха внутри укрытия, м/с: U0 2. 2200 0,85 2,77 м/с 3600 0,375 0,5 Вычисляем время релаксации, с: 90 10 2100 0,05 с 6 2 18 1,79 10 5 где 1,71105 4,93 108 18 1,79 105 , Па/с. 3. Находим длину аспирационной воронки, м: а 2200 1,5 м 3600 0,8 0,5 Определяем величину n: 4. n 4 0,05 2,77 0,4 1,5 Находим координаты x, y: 5. при n<1 x 2,77 1,5 (13,9 e13,9t (2,77 1,5 (13,9) e 6,1t 1,5 (13,9 6,1) (13,9 6,1) где k1 1 1 4 0,05 2,77 1 13,9 2 0,05 2 0,05 1,5 где k2 1 1 4 0,05 2,77 1 6,1 2 0,05 2 0,05 1,5 9,8 0,01 0,625 9,8 0,01 0,375 9,8 0,01 0,625 9,8 0,01 0,375 1,9 0,375 21,9 0,3 9,8 0,01 9,8 0,01 2 , 77 0 , 8 2,77 0,8 21, 9t y e e1,9t (102,6 2,6) (102,6 2,6) 9,8 0,01 0,375 0,26 0,8 где k1 1 2 0,05 1 0,8 21,9 2 4 0,05 0,05 0,375 где k2 1 2 0,05 1 0,8 1,9 2 4 0,05 0,05 0,375 где t=i∙∆t, при i=0…9 t 0,625 0,023 с 10 2,77 Таблица 4. Значения координат точек траектории движения Рис.5. Траектория полета частицы Частица улавливается. 2.2. Определения dmax частиц, уносимых в аспирацию: Исходные данные: B=0,5 м, pм=2100 кг/м3, Uвх=0,8 м/с, L= 0,625 м, H=0,375 м. Решение: d max 5780 0,8 0,8 0,625 2100 1 0,08 2,77 0,375 115,6 мкм 2.3. Определение дисперсионного состава пыли, аспирируемой из укрытия. Таблица 5. Массовое содержание пыли. 0-5 16,5 5-10 10 10-20 15 20-40 22 40-60 16,5 >60 20 Задание 3 Расчет циклона Рис. 5. Схема циклона Расчет траектории движения частиц пыли в циклоне: 2.1. Исходные данные: Q= 2200 м3/ч,B=0,5 м; d= 90 мкм, рм= 2100 кг/м3, V=3,5 м/с. Решение: 1. Определяем R1, R2, Hк, а. R2 2200 0,31 м 3,14 3,5 3600 R1 0,59 0,31 0,18 м H k 5,52 0,31 1,71м a 1,34 0,31 0,42 м 2. Рассчитываем время релаксации для частицы, с: 2 2100 90 10 6 0,048 с 18 2,055 10 5 3. К tk 4. Находим величину К м2/с и время tк, с: 2200 / 3600 2,78 м2/с 0,31 0,42 ln 0,18 3,14 0,312 0,182 1,71 0,58 2200 / 3600 Определяем ∆t: t 0,58 0,058 с 10 Вычисляем координаты частицы в полярных координатах: 5. R 4 0,184 4 2,782 0 0,048 0,18 0,184 4 2,782 0 0,048 0,182 0,12 2 2,78 0,048 2 2,78 0,048 Таблица.6. Значение координат частиц 0,54>0,31 при t=0,058<tk=0,58 , частица улавливается циклоном. Расчет минимального размера частицы пыли, улавливаемой циклоном: 2.2. Исходные данные: R1=0,18 м, R2=0,31 м, pм= 2100 кг/м3, K=2,78 м2/с, tk=0,58 с. Решение: R2 4 R14 4 K 2 t k 2 R24 R14 p м d min 4 K 2 tk 18 d min 2.3. 18 2,055 105 0,314 0,184 2,8 мкм 2100 4 2,782 0,58 Расчет эффективности циклона. Рис.6. График зависимости Ni-di Задание 4 Расчет трубчатого электрофильтра Рис.7. Схема электрофильтра 4.1. Расчет напряженности в межэлектродном пространстве. Исходные данные: R1=3 мм; R2=180 мм; Pa=101325 Па; Pp=100 Па; tp=90 0С; U=120 кВт. Решение: 1. Вычисляем : Р раб Рнорм 2,89 103 (101325 100) 0,81 273 90 2. Определяем критическую напряженность, при которой наступает коронный разряд, В/м: 0,81 106 4,02 106 Е0 3,04 0,81 0,0311 0,003 Находим критическую разность потенциалов U 0 : 3. U 0 4,02 106 0,003 ln 0,18 / 0,003 49325В Рассчитываем i-плотность тока коронного разряда А/м: 4. i 2,22 1010 0,0002 120000 (120000 49325) 0,003 А/м 0,18 2 0,18 ln 0,003 где k=0,0002 м2/(В∙с). 5. Находим напряженность в межэлектродном пространстве Е, В/м: 2 0,003 2 0,003 6 0,003 Е ( R j ) 4,02 10 1 4,02 106 12 0 , 003 2 3 , 14 8 , 85 10 0 , 0002 0 , 003 R j 0,003 0 0,0177 0,003 R (0,18 0,003) / 10 0,0177 Таблица 7. Значение напряженности в межэлектродном пространстве 6. Строим график Е f ( Ri ) Рис.8. График зависимости Е f ( Ri ) Определяем Еср В/м: 7. S j E j R Eср 171292 9,6 105 0,18 0,003 4.2. Расчет скоростей дрейфа частиц. Исходные данные: Еср=9,6∙105 В/м; рм=1500 кг/м3. Решение: 1. Вычисляем эффективность электрофильтра для следующих размеров частиц: 2,5; 7,5; 15; 30; 50; 60 мкм: qmax 3 3,14 8,85 1012 4 d 2 9,6 105 13,3 10 6 d 2 4 (4 2) 2. Еос 5,2 105 В/м 3. Рассчитываем время релаксации, с: 4. 5. Находим массу каждой частицы, кг: mч d 2 1500 4,0 106 d 2 18 2,055 105 3,14 d 3 1500 785,0 d 3 6 6) Определяем скорость дрейфа частиц, м/с: Vдр qmax Eос mч 4.3 Нахождение общей эффективности Исходные данные: Z=6 м; Vг=0,8 м/с; R2=180 мм. Решение: 1. Определяем фракционную эффективность цилиндрического электрофильтра для каждого значения: 2 Vдр Z nФi 1 exp R V 2 г Таблица 8. Значения расчетных параметров. Ср едний р азмер частиц 2,5 Вр емя р елаксации М асса частицы Эффективность электр офильтр а Скор ость др ейфа частицы Фр акционная эффективность 0,000025 1,23E-14 8,31E-17 0,09 0,9994 7,5 0,000225 3,31E-13 7,48E-16 0,26 1,0 15 0,0009 2,65E-12 2,99E-15 0,53 1,0 30 0,0036 2,12E-11 1,20E-14 1,06 1,0 50 0,01 9,81E-11 3,33E-14 1,76 1,0 60 0,0144 1,70E-10 4,79E-14 2,11 1,0 2. Определяем общую эффективность электрофильтра: 0,01 (16,5 0,99 10 1 15 1 22 1 16,5 1 20 1) 99,8%