POLITECHNIKA OPOLSKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY

Inżynieria Środowiska

Projekt odpylacza cyklonowego

Grzegorz Dudka

Rok III gr. 1

Zaprojektować odpylacz cyklonowy, oczyszczający strumień V_S, gazów spalinowych pochodzących z paleniska kotła ciepłowniczego. Stężenie pyłu w spalinach oczyszczanych wynosi S_p,k a wymagany stopień ich odpylenia η_c. Gęstość cząsteczek pyłu wynosi ρ_p, a temperatura oczyszczanych spalin w cyklonie t. Pomiary składu ziarnowego pyłu w spalinach dały następujące wyniki:

Dane do obliczenia:

VS	Sp,k	ηc	ρp	t	x1	x2	x3	x4	x5
m^3N / h	g / m^3N	-	kg / m^3	⁰C	-	-	-	-	-
4500	3	0,81	2100	170	0,21	0,24	0,18	0,21	0,16

Obliczenia

1. Parametry gazu zapylonego

1.1. Strumień spalin opuszczających palenisko.

V_S = 6000 m³_N / h = 1,25 m³_N / s

1.2. Stężenie pyłu w spalinach za kotłem (przed cyklonem).

S_p,k = 3 g / m³_N = 0,003 kg / m³_N

1.3. stężenie pyłu w spalinach oczyszczonych za cyklonem.

S_p,c = S_p,k (1 – η_c) = 0,003 kg / m³_N * (1 – 0,81) = 0,00057 kg / m³_N

1.4. Strumień pyłu usuwanego ze spalin.

G_p = S_p,k * η_c * V_S = 0,003*0,81*1,25= 0,00304 kg/s = 10,94 kg/h

1.5. Gęstość spalin w temperaturze oczyszczania. Dla powietrza w 170°C

ρ_s = 0,777 kg/m³

1.6. Lepkość spalin w temperaturze oczyszczania. Dla powietrza w 170°C

η_s = 24,558*10^-6 Pa*s

1.7. Skład frakcyjny i masowy pyłu w odpylonych spalinach. Naniesiony na wykresach.

Całkowite stężenie pyłu w spalinach na wlocie do odpylacza S_p,k = 5 g / m³_N

frakcja I 0,21 * 3 = 0,63 g

frakcja II 0,24 * 3 = 0,72 g

frakcja III 0,18 * 3 = 0,54 g

frakcja IV 0,21 * 3 = 0,63 g

frakcja V 0,16 * 3 = 0,48 g

1.8. Średnica ziarna granicznego koniecznego do usunięcia spalin.

Według wykresu, średnica ziarna granicznego ustalono jako równą :

d_pg = 27 μm

2. Geometria odpylacza cyklonowego

Przyjmujemy cyklon o następującej konstrukcji:

- z poziomym wlotem stycznym;

- z cylindryczną rurą odpływową;

- bez głowicy odwracającej.

Stosunki wymiarowe

r_o/r_c = 0,40,6

a/2r_c = 0,450,6

b/2r_c = 0,20,3

a/b = 22,5

h_s = 4,6 r_o (4 r_c /A_w)^1/3

h_s/2r_c = 3,44,6

h_c /2r_c = 1,52,2

r_s /r_c = 0,30,4

j = 1525 ^o

a < c

b < (r_c - r_o)

c < h_c

2.1. Prędkość wlotowa gazu dla cyklonu. Zakładamy w granicach 8 – 20 m/s; przyjęto

u_w = 10 m/s

2.2 Średnica części cylindrycznej cyklonu

- ilość obrotów strugi w cyklonie:

- prędkość kątowa strugi gazu:

- składowa styczna prędkości strugi gazu:

- przyjęto wg zalecanego stosunku (0,4 – 0,6), zakładam: 0,58

0,58

r_o = 0,58 r_c

m

- zakładam r_c = 0,55

d_c = 2*r_c = 2 * 0,542 = 1,084 m

3. Pozostałe wymiary cyklonu:

- wysokość kanału dolotowego (0,45 – 0,6), zakładam 0,5:

a = 0,5 *2*r_c = 0,5*2*0,571 = 0,542 m

- szerokość kanału dolotowego

Ponieważ ( wg stosunków wymiarowych powinno być w zakresie 2 do 2,5), a jest:

- średnica rury odpływowej, zakres (0,4 – 0,6), zakładam 0,58:

r_o = 0,58 *r_c = 0,58 *0,55 = 0,315 m

- wysokość części separacyjnej:

- stosunek h_s/2r_c musi być w granicach 3,4 do 4,6

h_s/2r_c = 3,807/2*0,57 = 3,46

- wysokość części cylindrycznej, (1,5 – 2,2), zakładam 2,2

h_c = 2,2*2*r_c = 2,2*2*0,542 = 2,386 m

- Długość wewnętrznej rury odpływowej ( warunek: c > a ); zakładam c = 1

H = h_s + c =3,746 +1 = 4,746 m

- Kąt rozwarcia części stożkowej

przy czym r_s = (0,3 – 0,4)r_c, zakładam 0,3:

r_s = 0,3*r_c = 0,3*0,7 = 0,163 m

- wysokość h_i

- wymiary cyklonu w mm

2rc	2ro	a	b	s	hc	hs	hi	c	H	ö	2rs
1085	629	542,3	230,5	657,5	2386	3746	1216	1000	4746	17	325,4

3. Całkowita sprawność odpylania cyklonu

3.1. Średnie średnice cząstek pyłu we frakcjach

d_p1 = 15 mikro m

d_p2 = 40 mikro m

d_p3 = 70 mikro m

d_p4 = 90 mikro m

d_p5 = 100 mikro m

3.2. Wielkości ziarna wydzielanego w cyklonie z prawdopodobieństwem 50%

d_p,50 = 0,187ç_s^0,152ń_s^0,695ń_p^-0,847r_o^2,542r_c^-1,54B^-0,155V_s^-0,155

gdzie:

= 0,9

d_p,50 = 0,187 * (24,558*10^-6)^0,152 * 0,777^0,695 * 2100^-0,847 * 0,32^2,542 * 0,54^-1,54 * 4,74^-0,155 * 1,25^-0,155 = 5,17 m

3. Sprawność frakcyjna odpylacza

3.4. Sprawność całkowita ( dla wszystkich frakcji)

ç_fc = Óç_f * x_i = 0,866*0,21 + 0,995*0,24+0,999*0,18+0,999*0,21+0,999*0,16 = 0,99

4.Opory przepływu spalin przez cyklon

gdzie:

5. Zapotrzebowanie mocy na odpylacza

N = ∆p * V_s = 152,37* 1,25 = 190,46 KW