2.4.1 Технологічні розрахунки циклонів
Для розрахунку циклонів необхідні такі початкові дані:
- джерело пилу (описання технологічного процесу, який спричинив
забруднення навколишнього середовища);
- кількість газу, що очищається при робочих умовах Q, м3/с;
- густина газу при робочих умовах ρ, кг/м3;
- динамічна в’язкість газу при робочій температурі μ, Па·с;
- дисперсний склад пилу, який задається двома параметрами dso, мкм, і lgσч;
- запиленість газу С', г/м3;
- густина частинок пилу рч, кг/м3;
- необхідна ефективність очищення газу η, %.
Розрахунок проводиться методом послідовних наближень в
такій послідовності.
1. Задаємося типом циклона і за табл. 2.5 чи 2.6 визначаємо оптима-льну швидкість газу в апараті υопт, м/с.
2. Визначаємо необхідну площу перерізу циклону S, м2:
(2.3) 3. Знаходимо діаметр циклону D, м:
(2.4) Знайдене значення D округляємо до величин: 200, 300, 400, 500, 600. 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400, 3000 мм. Якщо розрахунковий діаметр перевищує його максимально допустиме значення, то необхідно застосувати декілька N, паралельно встановлених циклонів.
Таблиця 2.5 – Параметри, які визначають ефективність циклонів
Параметри |
ЦН-24 |
ЦН-15У |
ЦН-15 |
ЦН-11 |
СКД-ЦН-33 |
СК-ЦН-34 |
СК-ЦН-34 М |
|
8,50 |
6,00 |
4,50 |
3,65 |
2,31 |
1,95 |
1,13 |
|
0,308 |
0,283 |
0,352 |
0,352 |
0,364 |
0,308 |
0,340 |
|
4,5 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
2,0 |
1,7 |
2,0 |
, мкм 
, м/с Таблиця 2.6 – Параметри, які визначають ефективність циклонів конструкції ВЦНДІОП і Гіпродеревопром
Параметри |
Марка циклона |
|||
СІОП |
ВЦНДІОП |
Ц |
„Клайпеда” |
|
|
2,6 |
8,6 |
4,12 |
3,1 |
|
0,28 |
0,32 |
0,34 |
0,25 |
|
1,00 |
4,00 |
3,3 |
1,1 |
|
1400 |
75 |
210 |
1300 |
, мкм 
, м/с 
4. За вибраним діаметром циклону знаходимо дійсну швидкість υ, м/с, в циклоні:
(2.5)
Дійсна швидкість газу в циклоні не повинна відхилятися від оптимальної більше ніж на 15%.
5. Приймаємо з табл. 2.6 чи 2.7 коефіцієнт гідравлічного опору, відповідний заданому типу циклона.
Для циклонів НДІОГАЗ (одиночних чи груп) вводяться уточнювальні поправки за формулою
, (2.6)
де 
- коефіцієнт гідравлічного опору одиночного циклону діаметром 500 мм (табл. 2.7). Індекс „с” означає, що циклон працює в гідравлічній мережі, а. „п” - без мережі, тобто безпосередній випуск в атмосферу;
K1 - поправочний коефіцієнт на діаметр циклону (табл. 2.8);
К2 - поправочний коефіцієнт на запиленість газу (табл. 2.9);
К3 - коефіцієнт, який враховує додаткові втрати тиску, зв’язані з компонуванням циклонів в групу (табл. 2.10). Дня одиночних циклонів К3 = 0.
Таблиця 2.7 – Значення коефіцієнтів опору циклонів типу НДІОГАЗ
(D = 500 мм, υ = 3 м/с)
Марка циклона |
|
Без додаткових пристроїв |
З вихідним равликом |
З відводом 900 |
||
|
|
l/d = 0…12 |
l/d > 12 |
|||
ЦН-11 |
0,59 |
245 |
250 |
235 |
245 |
250 |
6. Знаходимо втрати тиску в циклоні
(2.7)
Якщо втрати тиску ΔР виявилися допустимими (ΔРдоп ≤ 2500 Па), переходимо до розрахунку повного опору очищення газу в циклоні. При цьому приймається, що коефіцієнт очищення газів в одиночному циклоні та в групі циклонів однаковий. В дійсності коефіцієнт очищення газів в групі циклонів може виявитися трохи нижчий, ніж в одиночному циклоні. Це пояснюється можливістю виникнення перетікання газу через загальний бункер, що знижує коефіцієнт очищення газів в групі циклонів.
Таблиця 2.8 – Поправочний коефіцієнт К1 на вплив діаметра циклона
D, мм |
Марка циклона |
||
ЦН-11 |
ЦН-15, ЦН-15 У, |
СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, СК-ЦН-34 М |
|
150 |
0,94 |
0,85 |
1,0 |
7. Приймаємо з табл. 2.5 чи 2.6 два параметри 
і 
, які характеризують ефективність вибраного типу циклона. Знаходимо значення параметра (медіанна тонкість очищення) 
, мкм, при робочих умовах (діаметр циклона D, швидкість потоку υ, густина пилу ρг, динамічна в’язкість газу μ) за формулою
, (2.8)
де Dt = 0,6 м; 
= 1930 кг/м3; μt = 22,2·10-6 Па·c; υt = 3,5 м/с. - значення відповідно діаметра, густини пилу, в’язкості газу і швидкості потоку типового циклона.
Таблиця 2.9 – Значення поправочних коефіцієнтів К2 на запиленість газів (D = 500 мм)
Марка циклона |
Запиленість газу С',г/м3 |
||||||
0 |
10 |
20 |
40 |
80 |
120 |
150 |
|
ЦН-11 |
1 |
0,96 |
0,94 0,92 0.92 9,92 0,785 |
0,92 0,91 |
0,90 |
0,87 |
0,85 |
Таблиця 2.10 – Значення поправочних коефіцієнтів K3 для груп циклонів ЦН
Характеристика групового циклона |
K3 |
Кругова компоновка, нижнє організоване підведення |
60 |
Прямокутна компоновка, циклонні елементи розташовані в одній площині. Відведення із загальної камери чистого газу |
35 |
Таке саме, але равликове відведення із циклонних елементів |
28 |
Прямокутна компоновка. Вільне підведення потоку в загальну камеру |
60 |
8. Ефективність очищення газу в циклоні η, %, знаходимо зa формулою
, (2.9)
де 
– таблична функція від параметру х, рівного:
, (2.10)
тут 
– середній розмір частинок пилу, мкм;
lgσч – ступінь полідисперсності пилу.
Значення d50 і lgσч для деяких видів пилу наведені в табл. 2.11.
Таблиця 2.11 – Величини середнього розміру частинок (d50) і полідисперсності (lgσч) деяких видів пилу
Технологічний процес |
Вид пилу |
d50, мкм |
lgσч |
Заточка інструменту |
метал, абразив |
38 |
0,214 |
Розмелювання в кулястому млині |
цемент |
20 |
0,468 |
Сушіння вугілля вбарабані |
кам’яне вугілля |
15 |
0,334 |
Експериментальні дослідження |
кварцовий пил |
3,7 |
0,405 |
9. Знаходимо з додатка А параметр 
і за формулою 2.9 розрахункове значення ефективності очищення газу циклоном. Якщо розрахункове значення η виявиться меншим необхідного з умов допустимого викидання пилу в атмосферу, то необхідно вибрати другий тип циклона з більшим значенням коефіцієнта гідравлічного опору. Для орієнтувальних розрахунків необхідного значення 
рекомендується така залежність:
, (2.11)
де індекс 1 – відноситься до розрахункових, а індекс 2 – до необхідних значень параметрів циклона.