Муравьева Е.В., Романовский В.Л. Прикладная техносферная рискология. Экологические аспекты

Подождите немного. Документ загружается.

341

Решение задачи 2

Пользуясь данными по парциальным коэффициентам очистки ή

, оп-

ределяем дисперсный состав пыли на выходе из аппарата,

для этого:

1. дополняем таблицу дисперсного состава частиц пыли до 100%;

2. определяем содержание каждой фракции Δg

в долях:

Δg

(при d <2,5) = (100-98)/ 100=0,02,

342

Δg

(при d =2,5) = (98-96)/100=0,02,

Δg

(при d =4,0) = (96-92)/100=0,04,

Δg

(при d =6,3) = (92-83)/100=0,09,

Δg

(при d =10) = (83-67)/100=0,16,

Δg

(при d =16) = (67-42)/100=0,25,

Δg

(при d =25) = (42-19)/100=0,23,

Δg

(при d =40) = 1- (0,02+0,02+0,04+0,09+0,16+0,25+0,23)=0,19;

3. пересчитываем содержание каждой фракции в кг, приняв массу пыли

на входе в аппарат равной 100 кг:

=100·Δg

, кг;

4. в вероятностно-логарифмической системе координат строим линию

дисперсного состава потока частиц пыли на входе в газоочистное устройство;

5. находим по графику значения фракционных коэффициентов очистки

фi

;

6. массу каждой фракции, осажденной в аппарате, рассчитываем как про-

изведение фракционных коэффициентов очистки на начальную массу фракции:

·ή

фi

, кг.

7. определяем количество пыли каждой фракции, уносимой потоком из

аппарата:

-g

, кг.

8. считаем суммарную массу пыли, прошедшую через аппарат, за 100%,

находим дифференциальное распределение частиц пыли по фракциям после

аппарата Δg

iнов

,%:

14,24 кг – 100%

1,952 кг – х, тогда х=1,952·100/14,24=13,74%,

1,6 кг – х, тогда х=1,6·100/14,24=11,23%,

2,38 кг – х, тогда х=2,38·100/14,24=16,71%,

3,402 кг – х, тогда х=3,402·100/14,24=23,88%,

2,72 кг – х, тогда х =2,72·100/14,24=19,09%,

1,65 кг – х, тогда х =1,65·100/14,24=11,58%,

343

0,46 кг – х, тогда х =0,46·100/14,24=3,23%,

0,076 кг – х, тогда х =0,076·100/14,24=0,54%;

9. получаем интегральное распределение частиц пыли g

iнов

,% , прошед-

шей через газоочистной аппарат по фракциям:

iнов

(при d<2,5)=100 %,

iнов

(при d=2,5)=100-13,74=86,26 %,

iнов

(при d=4,0)=86,26-11,23=75,03 %,

iнов

(при d=6,3)=75,03-16,71=58,32 %,

iнов

(при d=10)=58,32-23,88=34,44 %,

iнов

(при d=16)=34,44-19,09=15,35 %,

iнов

(при d=25)=15,35-11,58=3,77 %,

iнов

(при d=40)=3,77-3,23=0,54 %;

10. результаты оформляем в виде таблицы и кривых в вероятностно-

логарифмических координатах:

, мкм <2,5 2,5 4,0 6,3 10 16 25

iмас

,% 100 98 96 92 83 67 42

0,02 0,02 0,04 0,09 0,16 0,25 0,23

, кг 2 2 4 9 16 25 23

фi

0,021 0,20 0,405 0,622 0,83 0,934 0,98

, кг 0,042 0,40 1,62 5,598 13,28 23,35 22,54

, кг 1,958 1,6 2,38 3,402 2,72 1,65 0,46

iнов

,% 13,74 11,23 16,71 23,88 19,09 11,58 3,23

iнов

,% 100 86,26 75,03 58,32 34,44 15,35 3,77

344

345

Задача 3

Определить диаметр и действительную скорость движения газа в ци-

клоне СДК-ЦН-33, если известны:

1. оптимальная скорость движения газа в сечении циклона

опт

=2 м/с;

2. объемный расход очищаемого газа

L=55,6 м

/с.

Примечание: для циклонов принят следующий ряд внутренних диа-

метров:

D, мм 200, 300, 400, …1000 (через 100),

1200, 1400, … 2000 (через 200),

2400, 3000.

Решение задачи 3

1. вычисляем диаметр циклона по формуле:

D=√ (4·L / (3,14· W

опт)

), м,

D=√ (4·55,6 / (3,14· 2))=5,95 м,

расчетный диаметр циклона больше его максимально допустимого

значения (D

max

=3 м), поэтому необходимо применять 2 или более парал-

лельно установленных циклона.

Расчет 2-х циклонов:

D=√ (4·L / (3,14· W

опт

·N)), м,

где N– количество циклонов,

D=√ (4· 55,6 / (3,14· 2· 2))=4,2 м,

данный расчетный диаметр больше его максимально допустимого

значения (D

max

=3 м).

346

Расчет 4-х циклонов:

D=√ (4· 55,6/( 3,14· 2· 4))=2,98 м,

ближайшее типовое значение внутреннего диаметра циклона D=3 м.

2. по выбранному диаметру циклона определяем действительную ско-

рость движения газа в циклоне, при этом учитываем, что действительная ско-

рость движения газа в циклоне не должна отличаться от оптимальной более чем

на15 %:

W= 4· L/ (3,14 · D

· N), м/с,

W = 4· 55,6/ (3,14· 3

· 4)=1,97 м/с,

разница между W и W

опт

1,5%.

Окончательный результат: подобраны 4 параллельно установленных ци-

клона СДК-ЦН-33 с диаметром D=3 м и скоростью движения газа W =1,97 м/с.

Задача 4

Подобрать по таблице батарейный циклон с оптимальным числом ци-

клонных элементов и определить действительную скорость потока в элементе.

Исходными данными являются:

1. оптимальная скорость газа в циклонном элементе

опт

=4,5 м/с,

2. внутренний диаметр циклонного элемента

D=0,25 м,

3. общий расход газа

L=55,6 м

/с.

Таблица:

тип ци- число элементов в секции W

опт

, м/с

347

клона

ЦБ-254Р 25, 30, 40, 50, 60, 80 4,5

ЦБ-231У 12, 16, 20, 25, 30, 42, 56,

4,5

ЦБ-2 20, 25, 30, 36, 42, 56 4,5

ПБЦ 24, 36, 48, 96, 116, 140 3,5

Решение задачи 4

1. определяем расход газов, при котором обеспечиваются оптимальные

условия работы циклонного элемента, по формуле:

опт

=0,785· D

· W

опт

, м

/с,

опт

=0,785· (0,25)

· 4,5=0,22 м

/с.

2. рассчитываем число циклонных элементов, необходимое для опти-

мальных условий работы батарейного циклона по формуле:

опт

= L / q

опт

=55,6 / 0,22=252 шт.

3. по таблице подбираем батарейный циклон с ближайшим к n

опт

числом

циклонных элементов n (разница между n и n

опт

не должна превышать 10%).

Вариант 1

Выбираем 3 параллельно установленных циклона ЦБ-254Р с числом эле-

ментов в секции 80 шт, тогда

n=3·80=240 шт,

разница между n и n

опт

4,76%.

Определяем действительную скорость потока в элементе батарейного ци-

клона ЦБ-254Р по формуле:

W = L / (0,785· n· D

), м/с,

W = 55,6 / (0,785· 240· (0,25)

)=4,7 м/с,

348

что близко к оптимальной скорости W

опт

=4,5 м/с.

Вариант 2

Выбираем 4 параллельно установленных циклона ЦБ-231У с числом

элементов в секции 63 шт, тогда

n=4·63=252 шт,

n = n

опт

= 252.

Определяем действительную скорость потока в элементе батарейного ци-

клона ЦБ-231У по формуле:

W = L/ (0,785· n· D

), м/с,

W = 55,6 /( 0,785· 252· (0,25)

)=4,497 м/с,

что близко к оптимальной скорости W

опт

=4,5 м/с.

Вариант 3

Выбираем 4 параллельно установленных циклона ЦБ-2 с числом элемен-

тов в секции 56 шт, тогда

n=4·56=224 шт,

разница между n и n

опт

11,11%, что не допустимо, поэтому данный ци-

клон исключается из рассмотрения.

Результат: лучшим вариантом является установка 4-х батарейных цикло-

нов ЦБ-231У с числом элементов в секции 63 шт.

Задача 5

349

Определить потери давления в циклоне ЦН-15 с диаметром циклона

D=2,4 м при объемном расходе газа-носителя L=13,9 м

/с и плотности газа

ρ=1,128 кг/м

Дополнительные данные:

=1 – поправочный коэффициент на диаметр циклона;

=0,968 - поправочный коэффициент на запыленность газа (при концен-

трации пыли на входе С

вх

= 5,36 г/м

);

500

=155 – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного

циклона диаметром 500 мм (при выхлопе в атмосферу для циклона ЦН-

15).

Решение задачи 5

1. потери давления в циклоне определяем по формуле:

Δp= ζ· (ρ· W

) / 2, Па,

где ζ - коэффициент гидравлического сопротивления одиночного

циклона,

ρ – плотность газа-носителя, кг/м

W – скорость движения газа в циклоне, м/с.

2. скорость движения газа в циклоне определяем по формуле:

W= 4· L / (3.14· D

), м/с,

где L – объемный расход газа-носителя, м

/с,

D – диаметр циклона, м,

W= 4· 13,9 / (3,14· (2,4)

)=3,07, м/с.

3. коэффициент гидравлического сопротивления одиночного

циклона вычисляем по формуле:

ζ = k

· k

· ζ

500

ζ = 1· 0,968· 155 = 150,04.

4. определяем потери давления в циклоне ЦН-15:

Δp= 150,04· ( 1,128· (3,07

) ) / 2 = 798 Па.

350

Результат: потери давления в циклоне ЦН-15 Δp=798 Па.

Задача 6

Определить концентрацию загрязнений по взвешенным веществам и по

БПК

полн

в сточных водах, поступающих на городские очистные сооружения.

В городе имеется два района с различной степенью благоустройства.

Норма водоотведения для первого района 150 л/(чел.·сут), а для второго 300

л/(чел.·сут). В городе находятся хлопчатобумажный комбинат, химико-

фармацевтический и машиностроительный заводы. Расход бытовых сточных

под, поступающих из первого района, 18000 м

/сут, из второго 40 000 м

/сут.

Расход производственных сточных вод, м

/сут, поступающих в городскую ка-

нализационную сеть, составляет от хлопчатобумажного комбината 15000, хи-

мико-фармацевтического завода 3000 и машиностроительного завода 6000;

концентрация загрязнений, мг/л, по взвешенным веществам и по БПК

полн

равна

в сточных водах хлопчатобумажного комбината 150 и 250, химико-

фармацевтического завода 100 и 1200, машиностроительного завода 200 и 100.

Решение задачи 6

По таблице (см. ниже) содержание загрязнений и бытовых водах в расче-

те на одного жителя составляет по взвешенным веществам 65 г/сут и по БПК

полн

75 г/сут.

Определим концентрацию загрязнений в бытовых водах по формуле (1.1):

по взвешенным веществам:

для первого района Р

1в

=65·1000/150=433 мг/л;

для второго Р

2в

=65·1000/300=217 мг/л

по БПКполн:

для первого района Р

1БПК

=75·1000/150=500 мг/л;

для второго Р

2БПК

=75·1000/300=250 мг/л