§ 4. Расчет эффективности циклонов

Полученные выше теоретические уравнения (4.5) и (4.6) позволяют проследить качественное влияние различных факторов на эффективность циклонного процесса. Расчет циклонов по теоретическим формулам практически невозможен. Большой опыт, накопленный при испытаниях циклонов в промышленных условиях и на специальных стендах, позволил разработать методы расчета циклонов, основанные на полученных экспериментальных данных. Для облегчения расчетов широко используют графические методы с применением специально построенных графиков и номограмм. Однако наиболее обобщенным и надежным является расчет эффективности с использованием элементов теории вероятностей.

Как известно, в вероятностно-логарифмических координатах дисперсный состав большинства пылей аппроксимируется прямой линией и характеризуется двумя параметрами: среднемедианным размером d_m и среднеквадратическим отклонением lgσ_n функций распределения. Среднемедианный размер d_m представляет собой такой размер частицы, при котором суммарная масса всех частиц размером более d_m равна суммарной массе всех частиц размером менее d_m. Среднеквадратическое отклонение lgσ_n находят из следующего соотношения, которое является свойством интеграла вероятности:

, (4.12)

где d_84,1 и d_15,9 — абсциссы точек, ординаты которых имеют значения 84,1 и 15,9 % и определяются по заданному распределению пыли по размерам (рис. 4.6).

Рис. 4.6. График распределения частиц пыли по размерам

Кривые парциальной эффективности циклонов также могут быть охарактеризованы двумя аналогичными параметрами и , численные значения которых для различных типов циклонов конструкции НИИОгаза могут быть приняты следующими:

Приведенные данные соответствуют следующим условиям работы циклонов (значения табличные): w_т = 3,5 м/с; D_т = 0,6 м; _чт-= 1930 кг/м³; _т = 22,2·10^-6 Па-с.

На основании математической обработки уравнения для вероятностных функций было получено следующее выражение для полной очистки в циклоне:

 = ф(х). (4.13)

Величина х применительно к циклонам может быть определена по следующей формуле

. (4.14)

Численное значение функции ф(х) находят в зависимости от величины х по табл. 4.2.

Входящая в формулу (4.14) величина d₅₀ представляет собой размер частиц, осажденных при фактических условиях работы выбранного циклона с эффективностью 50%. Эта величина может быть найдена из выражения

, (4.15)

где D_Т, _чТ, _Т, w_T — параметры, соответствующие условиям, при которых получены табличные значения и ; D, _ч, , w — параметры, соответствующие фактическим условиям работы циклона.

Таблица 4.2. Значения нормальной функции распределения

При очистке газов с высокой концентрацией пыли (z>10 г/м³) степень очистки газа в циклоне обычно несколько увеличивается и может быть определена по следующей эмпирической зависимости:

´ = +(100-)0,12z₁lg0,1z₁/100, (4.16)

где z₁ — начальная концентрация пыли в газе, г/м³;  — степень очистки газа в циклоне при начальной запыленности его 10 г/м³.

В случае, когда полученная в результате расчета эффективность оказывается недостаточной, следует уменьшить размеры циклона, т.е. повысить скорость и гидравлическое сопротивление. При этом степень очистки газа в циклоне возрастает. Если и этого окажется недостаточно, следует переходить на другой, более эффективный тип циклона, например с ЦН-24 на ЦН-15 или с ЦН-15 на ЦН-11. При этом следует повторить как расчет гидравлического сопротивления, так и расчет эффективности.