Промислова екологія - Апостолюк C.O. - 3.6.2. Технологічний та конструктивний розрахунки системи імпульсної регенерації рукавних фільтрів

Для забезпечення ефективної регенерації рукавних фільтрів потрібно, щоб по вітряно-пило вий потік, що надходить з ежектора, зупинив потік, який виходить із фільтрувального елемента. Цей потік повинен створити всередині елемента такий тиск, який спричинив би коливання фільтрувальної перегородки та забезпечив зворотне продування.

Розрахунок ежектора класичним методом є досить складним, тому в інженерній практиці рекомендують приблизні методи розрахунків за допомогою графічних залежностей (рис. 3.42).

Рис. 3.42. Залежність витрати повітря через ежектор від тиску, що створюється ежектором: І — характеристика ежектора; 2 — характеристика ежектора з урахуванням залишкового опору рукавів; 3,4 — характеристики рукавів

Вздовж осі абсцис відкладають тиск, створений ежектором, а вздовж осі ординат — витрати повітря, що виражаються через коефіцієнт ежекції:

де О0 — витрата робочого повітря, що витікає із сопла, кг/с; п •— коефіцієнт ежекції.

Прямими лініями на графіку (див. рис. 3.42) відображена робота рукавів із різною проникністю перегородок. Перетин кривої ежектора та прямої перепаду тисків на рукаві є робочими точками підчас регенерації. Тиск, що розвивається ежектором при відсутності потоку, тобто в закриту камеру, відповідає нульовій продуктивності; при цьому буде максимальний перепад тиску в ежекторі. Максимальний коефіцієнт ежекції спостерігатиметься при мінімальному перепаді тисків.

Рівняння прямої лінії, що є характеристикою ежектора, можна подати у вигляді формули

де АРе — перепад тисків на ежекторі, який може бути виражений через перепад тисків на фільтрувальній перегородці

де АР'^ — перепад тисків між камерами очищеного та запиленого повітря під час регенерації, Па; АРр— перепад тисків під час регенерації між камерою запиленого повітря і внутрішньою порожниною рукава, Па; &Ретах — максимальний перепад тиску на ежекторі, Па.

Витрату повітря, що надходить у змішувальну камеру ежектора, можна визначити через витрату очищуваного повітря за допомогою рівняння матеріального балансу

де / — коефіцієнт, що характеризує проникливість перегородки (/" и>/АРп); Рр — площа регенерованого фільтрувального елемента.

Розв'язуючи разом рівняння (3.35) і (3.37), отримуємо перепад тисків під час регенерації у такому вигляді [19]:

де Єо — витрата повітря, що надходить у змішувальну камеру ежектора, м3/с; птая — максимальний коефіцієнт ежекції (див. рис. 3.42); со — швидкість фільтрування, м/с.

Із формули (3.40) видно, що зменшення швидкості фільтрування та зниження перепаду тисків сприятливо впливають на умови регенерації.

Максимальний перепад тисків (Па), що розвивається ежектором, можна визначити за формулою [19]

де Р0 — повний тиск стиснутого повітря в продувальній трубі, Па; Р'к — повний тиск у камері очищуваного повітря, Па; 0, — геометричний параметр ежектора (відношення площі /"с отвору сопла до площі перетину /Л (камери змішування)), визначають за формулою

де <іе і Вк — діаметри сопла та камери змішування, м.

Унаслідок особливостей імпульсивної регенерації розрахунок максимальної величини коефіцієнта ежекції за загальноприйнятими формулами не є достатньо точним.

На основі багаторічних експериментів Б.С. Косоуров [19] запропонував точнішу формулу для визначення максимального коефіцієнта ежекції:

де к — показник адіабати (для повітря 1,4); По — відношення повного тиску ежектуючого повітря (газу) до ежекційного (П = = Рт/Р'^ Я() ~~ газодинамічна функція, що є відношенням густини забрудненого повітря при його адіабатному струмені до густини при критичній швидкості (вибирають з табл. 3.11).

Кількість бо стиснутого повітря (кг), що витікає через отвір з гострою крайкою, на 18—20 % менша, ніж при течії із зведеного сопла, і визначається за формулою

де т — час подачі імпульсу, с; £ — прискорення земного тяжіння, м/с2; рл — густина повітря, г/см8; иотв — коефіцієнт витрати

Таблиця 3.11. Значення газодинамічних функцій при показнику адіабати повітря k = 1,4

стиснутого повітря через отвір сопла; при Р'К /Рв, що дорівнює критичному, приймають хото = 0,85; /е — площа отвору сопла, мм2.

Для практичних розрахунків при Р0/Р'К > 3 формула (3.44) може бути спрощена:

де С — коефіцієнт для повітря та азоту 0,002, для вуглекислого газу 0,0023.

Після розрахунку перепаду тиску на ежекторі, використовуючи вирази (3.37) і (3.38), можна розрахувати коефіцієнт ежекції за формулою

Необхідно зауважити, що коефіцієнт ежекції є несталим протягом всього циклу регенерації. На початку процесу, коли перепад тисків на ежекторі малий (відповідає перепаду тисків на дифузорі в режимі фільтрування), коефіцієнт ежекції наближається до максимуму. Якщо тиск у порожнині рукава фільтра збільшується, коефіцієнт ежекції зменшується і досягає мінімуму при перепаді тиску в рукаві АР"; ця величина визначається за розрахунком.

Діаметр сопла може бути визначений із виразу (3.47). Відстань від зрізу сопла до змішувальної камери ежектора (м) може визначитися за формулою

де £>к — діаметр змішувальної камери ежектора, мм; сіс — діаметр отвору сопла, мм.

Діаметр підвідної трубки до клапанних секцій визначають за формулою

де йс — діаметр отвору сопла, мм; N — число соплових отворів.

При розрахунку об'єму ресивера рукавного фільтра використовують формулу

де Ув — об'єм одночасно регенерованих фільтрувальних елементів, м3; к — коефіцієнт заповнення рукавів стиснутим повітрям; Р'Т — відношення мінімального необхідного абсолютного тиску стиснутого повітря в ресивері до атмосферного (приймають 4—в); Рост — відношення абсолютного тиску стиснутого повітря в ресивері в кінці циклу регенерації до атмосферного (приймають 2,5— 3,0); и) — швидкість повітря в підвідному патрубку, м/с (приймають 20—30 м/с); 7?т — площа поперечного перерізу патрубка, що підводить стиснуте повітря, м2; р' — відношення густини прохідного повітря до густини атмосферного (приймають 2,5—3,5).

Якщо відома витрата повітря через сопла, формулу (3.49) можна записати в такому вигляді:

Потужність електродвигуна компресора (кВт) визначають за формулою

де к' — коефіцієнт запасу потужності електродвигуна = 1,1); п — показник політропи (для поршневих компресорів приймають 1,20—1,25); Рг Рг — початковий і кінцевий тиски в компресорі, Па; V — витрата втиснутого повітря, приведена до нормальних умов, м3/с.

Розрахунок електроенергії, необхідної для отримання заданої кількості стиснутого повітря, а отже, і для регенерації фільтрів з імпульсним продуванням, проводиться за формулою (3.51) без урахування коефіцієнта запасу потужності.