旋风分离器简捷设计计算方法.pdf
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1、 旋 高 鸯 , 高 设 弋 篝 。 e z en z 眺 跃 速 度 概 惫 ,导 出 旋 风 分 离 的 计 方 法 。 方 法 镝 捷 , 实 用 ,且 能 聚 证 最 好 的 分 离 技 率 。 旋风分离器 , 作 为气态非均一系分离设备 , 在 诸多工业部 门获 得广泛应 用。但是 ,旋 风分 离器的设计仍存在一些 问题 。首先是研究工作 尚有缺陷 ,在压 降 及分离效 率等 关键参数 的计 算上存在一定 的局 限性 ;其 次是计 算工作繁 琐 不 论 “ BMS法 还是 LL法 结构参 数确 定之后 , 既要反复校验压 降, 又要反复校验 分离 效 率, 尤其后 者, 计算异 常繁
2、琐 ;另外 设计条件 变化大 , 有些参 量 例如进 口气 流含尘浓度 ,固 体颗粒直径及其分 布情 况等 ,要获得齐全准确 的资料并不容 易 ,由此 导致设计、检验工作 的 困难 为了寻求较 为简捷 的设 计方法 ,下面从实 用角度考 虑 ,对 旋风分离 器气 流九 口速度及有 关参数作 简要分析。 旋风分 离器 必须 同时满足 压降及分离效率 两项基本要求 两者都与气流进口速度有关, 一 般情 况下 ,提高速度可 以提 高分离效 率 但不 可避免地会 导致压 降同时增大。如 何使 两者 统 一 起来 ,既保证 高效 率 , 又能满足压 降要求 , 这 便是 问唐 的核心。 Ka l e n
3、及 Z e n z提出了 “ 跳跃 速 度 概 念 , 并指 出气流 进 口速度与跳跃 速 度 之 比 为 1 2 5 时 ,旋风分离器可 获得 最高分离效率。跳跃速 度 由下式 计算 : 6 2 0 5 5 W 6 B f 【 s( 1 ) 1一 其 中 w 为 当 量 速 度 : = 备垃r f t s 式 中: b旋风分离器进 口宽 度 ,f D旋风分 离器 内直径 ,f t u I 气流进 口速度,f t s g重力加 速度 ,3 2 2 f t s 气体动力粘度 ,l b f t s ,p f 分剐为固体 颗 粒 及 气 体 的 密 度 , l b f t 。 显 然 , 如 以 u
4、 1 2 5代 替 ,由式 ( 1 ) 即可 得到 最 高分 离效 率时 的气流进 口 速 度, S I 单 位 制 表示为: m s ( 2 ) 另外 ,气流进 口速度又可 表示为: 导 a b m s( 3 ) 一 一 ( 百 D “ 从而得到 D _ 赤 l “ ) 将 式( 2 ) 代入式 ( 4 ) ,经整理最 得到最高 分离 效率时分 离器直径。 , b 262 毋 式 中,0为气体流量 , m。 , 。为气流进 口 高度 , m。 其它符 号意义 同前 , 全部 采用 S I 单位 制, 长度为 m , 密度为 k g m , 牯度为 P a 一 J 9 一 一 一 一 方 一
5、一 算 一 一 捷 一 器 舡 O 鱼 p 佃一 一 勰 一一 维普资讯 可以壹接以式( 5 计算旋风分离嚣直径( 对 于标准设计, d D、 b i D均为给定值, 见表 1 ) 。 它 有 声个褒 的 特点: 一、 保持旋周 1分离器的 分 1 帮 袭率枉最智点上,可以省略效率校验,使设 计工作 大为简化 I二 、 如前所述 , 即使在缺少 气 流含尘浓度及粒级数据 的情况下 ,照样可 以设 计出高效率分离器。 一 必缓注 意 , D确 定之后 ,以式 ( 3 ) 计算 的入 口速度 有时过高 , 压降也会远远超出允许范 围, 这就需要谓整流量0或气流进 口尺寸, 使压 降达到要求的限度。
6、故压降的校验量必不可步 的,当然这比效率校验要筒单得多。 压降 由下式计算 : AP ; 旦 Pa ( 6 ) 式 中 为阻力系数 , 由下式 计算 1 3 ( 等) + 3 3 3 式中d 为排气管直径,m 比值 u t U 必要时也要有所调整。经验算、 U 口 1 2 3 到1 2 7范 围内, 分离效 率仍 然接近 于 临界值 ( 文 3 G 报道 , 口 口 超 过 1 3 6时, 分 离 效率会 明显 下降 ) , 而 P 相应的变化范 围为 1 O 左右。 按照 以上分析 ,可 以总结 出 下面的计算方 法 , 它简捷、 实 用, 且能保证 最好 的分 离效 率 : 1 首先 确定
7、 旋风分离器型式 从而 确定各 主要 尺寸之问 的关系。 表 列 出了两种标准设 计旋风分离器尺寸关系。 2 确 定负荷 0, 即单位时 间处理气体 的能 力。控制单台负荷0在 2 m。 s 左右, 如果处理 气 量较 大 ,可考 虑多 台并联。 : 由式 ( 5 ) 计 算旋 风分 离器直径 , 由式 ( 3 ) 计 算入 口风速。 4 由式 ( 6 ) 校验压降。 P与给定压降 相对 偏差( 以计 算值 为基 准) 应 控制在 1 O 以 内 : ( 1 )满足此 要求 且 A P P, , D 值计 算 完 成 。 ( 2 ) 莳 足此要求, 且 P P r ,将D乘以 一 2 O 一
8、, - 一 l 表 l 再种标准设计麓只分离一尺寸关桑 修 正因 子1 ) 作 为 实际 直 径 3 朱满足要求 , 需调整0或 6值,_鼢 计 算。由于选用标准设计,进 口尺寸诃整幅度不 宜过大, 一般情况 , 6 不应小于 0 I D, 如仍不满 足 压降要求 , 则应考 虑进一 步减小流 量 0。 增大 d 也能降低压降, 但会 降低分离效率。需要注 意, 进 口尺寸是计算 的敏感 因素 ,尤 其是 b值 对 于设备尺寸及性能影 响是很显著 的。 5 D 值确定之后 , 按所选型式尺寸关系计 算其 它尺寸。 计算 示捌 1 ,已知 条件 处理 气量 0;5 9 0 0m。 h, 气体 密
9、 度 p , = 0 8 6 k g l m , 颗粒密度 P , =1 6 9 0 k g m , 气体牯 度 =2 4 1 0 P a s , 允许压降 尸 - 8 8 0 P a 。 选用表 1中的 S L a i r ma n d高 效 型 旋 风 分 离器。 由式 ( 5 ) 计 算直径 : D : 0 0 2 6 2 3 6 0 0 5 0 0 0 O 8 6 丽 1 0 2 :O 0 2 6 2 2 6 7 6 55 5 2 7 8 =0 7 2 l q l 由式 ( 3 ) 计算气流入 l = i 速度 : 一 而 - 7 2 。=2 6 7 9 m3 6 0 0 0 5 0
10、2 9 7 2 s 一 2 由式( 6 ) 计算压降: 维普资讯 ( = ) + 。 -。 s 旦 旦 堡:1 5 8 5 6 5 P 由于 A PA P f , 将 b z ) 调整为 0 1 7 , 重新 计算。 D _ 0 0 2 6 2 e 7 e 研 鬻矿 0 8 6 1 3 1 3 6 0 o o 器 0 - 2 2 0 9 m s 6 O O O 孤 1 0 6 z “ 。 0 。 ( 0 1 7 2 + 3 3 3 _0 - 一 9 7 2 8 1 Pa 由于 0 9 A P=8 7 5 5 3 P a 6 O 6 4 9 9 9 5 6 4 0 总除尘教章 口 牟 9 2 3
11、 0 注:文 1 例题厦主要结构计算结果: D=O 4 m,a =o 2 m,b 鼍0 1 皿,进口风速 口 1 8 m, 5 6 P一 1 7 0 皿m O。 参 考 文 献 1化工设备设计全书编辑委员舍,化工设备设计全书除尘 设备设计, P P 4 4 - 6 5 , 上海科学技术出版社, 1 9 8 8 1 1 2 t 化学工程手册 编辑蚤员会, 化学工程手册 5 , P P 2 1 - 9 0 1 0 5 , 化 学工世 出版 社, 】 9 1 0 8 Ad a m ,De t e r mi a i a g a i ri n l e t e 1 o c h f 0 fc y l o n
12、 e , C h e m , Eh g, Vo I 9 1N o 6 , P 1 始 ,M吖1 9, 1 9 8 1 】 o B q n I 丑( s B I蛐d J o s e M a r t i ne z B e a e t ,A b e t e r 盯 t o e I c u l a t e c y c l o n e p r e f t t t e d r o p ,Ci c e roEn g , Vo l 9 0 No 2。 PP 9 0 - 1 0 0 , hn 2 垂 , 1 9 8 3 欢 迎 刊登 广 告 维普资讯 前 言 橱式精馏塔 的模拟计算长期 以来 是 以理论 板为基
13、础 进行 的。这是 由于板效率 的计 算一 直 未得到较 好 的解决。因而精馏塔 的模拟计算也 未能真实地反 映塔的实际操作情 况。 Ko z i o l 等人在 总结了前人关于 板 效 率 计 算的基础上 ,提 出了一种 新的计算板效率的方 法u 。在 此方法 中充 分考 虑了气液负荷 ,塔盘 结构尺 寸 液相混合 , 雾沐夹带 ,漏液等诸多 因 素。 其 中选用了 As a n o的方 法I 计算 。 。 ,用 Z u i d e r r e y的方 法I 来确定液相 混台条件 ,用 Ko z i o l 的方法 ” 计算 雾沐 夹带 量 ,用 Ko z i o I 的方法计 算确 定漏
14、液的影响。整套 计算共用 5 2个方程组成。 计算结果与大量卖验数据比较,相对误差 为 8 ,而在 通常 的塔 板负荷性 能范围 内 的 误 差更小 ,并对 常用的筛 橱 , 浮 闽 , 泡罩等塔盘型 式均有效 , 已基本 上满足 了工程 的要求。 为此 本 文采 用该计 算方 法结合 ME S H 方程 的 严 格 计算法 , 对实 际精馏塔进行模拟 , 得到了较满意 的结果 。 教 学 模 型 以理论 板为基 础 的严格计算法 的数学模型 是 MEs H 方 程组【 。 现对实际 板的严格计 算法 须对 原 MES H 方程组进行 修正 干 “ 补 充。参 见 图 1可 得到 以下方程 。
15、 物 料衡 算方程 ( M 方程 ) L川 , ,l + Y , J + l +Fs Z 一 ( 厶 +U, ) l , , 一( Vi +q ) Y 。 , =0 ( 1 ) , r j 一 1 1 1 I 口 卫 卜 旦 l 一 一 一 冉1 f Q + | “ r 二 r ; 一 I I 卫 r , 图 1 精馏塔的物料衡算 相 平衡 方程 ( E方程) , K 。 , , I J ( 2 ) 加和方程 ( S方程 ) 0 一1 =0 ( 3 ) f 一 1 Y l I J I=0 ( 4 ) f I 热 量衡 量方程 ( H 方程) 1H +V j + l H7 + l -i- F,
16、Hf+。 j 一 ( L j + Uj ) H 一( 4 - ) H =0 ( 5 ) 其 中 l , 1 , n 。m为组分数 , n为实 际 插数。 , 维普资讯 通常K = ( Pj , , y ) ( 6 ) H= 几 ( T j ,-P j , ) ( 7 ) H7 : o ( 7 1 , y ) ( 8 ) 现补充 板效率方程 式 g 5 弓 _ _ 把 E方程( 2 ) 代入式( 9 ) , 整趣得: 一 一 鼍等 + l ( o 本文采瑁三刺角矩阵 法 求 解 因此 把 式 ( 1 0 ) 代 入M方程 ( 1 ) , 得到 y为变量 的三对 角 矩 阵方程 , 其 统一 形式
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- 关 键 词:
- 旋风 分离器 简捷 设计 计算方法
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