Рассчитать циклон для улавливания пыли. Объем пыльного воздуха Q=12000 м3/ч, объемный вес пыли y2=2600 кг/м3, входная скорость воздуха в циклон равна 16 м/с. Вес отдельных фракций пыли в процентах от общего веса следующий: при размерах пылинок до 3u весовое отношение фракции пыли составит 1,8 %; до 5u – 4,4 %; до 5u – 5,8 %; до 11u – 6,2 %; до 15u – 10%; выше 15u – 71,8%. Степень очистки циклона должна составлять около 90 %. Скорость в выхлопной трубе циклона обычно принимается равной 6 м/сек, поэтому площадь выхлопной трубы
fвых=12000/ 3600 * 6 = 0,555 м2
откуда ее диаметр D1=840мм, следовательно R1=420 мм.
Площадь трубы, подводящей пыльный воздух к циклону, определится из условия
f=12000 / 3600 * 16 = 0.209 м2
откуда её диаметр d=165мм.
Перед самым входом в циклон круглое сечение подводящей трубы переходит в прямоугольное, при этом отношение высоты этого сечения к ширине обычно принимается равным 1,5, поэтому
f= 0.209 = ab = 1.5 bb
откуда а = 560 мм, b = 370 мм.
Наружный радиус циклона
R2 = R1 + b = 420 + 370 = 790 мм
Средний радиус циклона
R0 = (420 + 790)/2 = 605 мм
Средняя окружная скорость воздух в циклоне бывает меньше скорости в нагнетательной трубе перед циклоном. На основании практических данных принимают
w = v= 16 = 11.4 м/сек.
1,4 1,4
В этом случае угловая скорость вращения частицы в средней части циклона, вокруг оси, будет равна
Qв.о. = 11,4 / 0,605 = 18,85 1/сек
При обычной температуре воздуха поступающего в циклон, t = 150 С, y1= 1.226 кг/м3 кинематическая вязкость воздуха l= 14,4 * 10-6 м2/сек.
Объемный вес пылинок по условию задачи равен y2=2600 кг/м3, степень очистки воздуха должна быть не менее 90 %. При данной степени очистки в циклоне должны осаждаться все пылинки, имеющие диаметр более 10u = 1*10-5 м.
Подставляя все полученные величины в уравнение (9), получим время, в течение которого частица пыли с минимальным диаметром и наиболее невыгодно расположенная, т.е. находящаяся у внутренней стенки циклона, дойдет до наружной его стенки
t = 18*14.4*1010*1.226 ln 790
106 * 18.852 * 2600 420
или
t = 3.42 ln 1.88 = 3.42 lg 1.88 = 2 сек.
При окружной скорости w = 11,4 м/сек длина пути невыгодно расположенной пылинки
lпуть = wt = 11.4 * 2 = 22.8 м
Средняя длина пути каждого витка приближенно может быть принята равной длине средней окружности
2nR0 = 2*3.14*0.605 = 3.8 м
Тогда необходимое число витков
N = 22.8/3.8 = 6
Высота каждого витка может быт принята равной высоте прямоугольного канала перед входом в циклон, поэтому высота в цилиндрической части циклона
H = an = 0.56 * 6 =3.36 м
Принимая 15% запаса, получим окончательно
Н = 1,15* 3,36 = 3,9 м
Диаметр d3 отверстия для удаления осажденной пыли в циклоне принимается около 250 мм.
Коническая часть циклона принимается с углом между его образующими в 30 – 40 0;выбирая среднее значение a=350, высоту конической части получим из условия
H2= (d2/2 – d3/2) ctg a/2 = (790 – 125) ctg 17.50 = 2100 мм = 2,1 м
Выхлопная туба опускается до начала конической части. В верхней части выхлопной трубы устраивается колпак для защиты от атмосферных осадков.