Решение. 1. Плотность газов при рабочих условиях:

1. Плотность газов при рабочих условиях:

r _г = r ₀ 273(Р_бар - Р_г)/ [101,3 (273 + Т_г)],

r _г = 1,31[273(101,3 -2) /101,3(273 + 180)] =0,77 кг/м³.

2. Расход газов при рабочих условиях:

V_г = V₀ × r ₀ / r _г ×3600

V_г = (160×10³×1,31)/(0,77×3600) = 76 м³/с.

3. Необходимая площадь поперечного сечения электрофильтра при скорости газа в электрофильтре w_г = 1 м/с:

F’ = V_г / w_г = 76 / 1 = 76 м².

4. Вследствие высокой дисперсности пыли выбираем электрофильтр типа УГ2-4-74 с активным сечением F = 74 м² и поверхностью осаждения 6300 м² (см. Приложение 9). Тогда фактическая скорость газа в электрофильтре:

w _г = V_г / F = 76 / 73,4 =1,03 м/с.

5. Относительная плотность газов при стандартных условиях (Р_ст = 101,3 кПа, Т_ст = 20 ⁰С):

b = [(Р_бар ± Р_г) 293] / [ 101,3(273 + T_г)]

b =(101,3-2) 293/ 101,3(273+180) = 0,63.

6. Критическая напряженность электрического поля:

Е_кр = 3,04 [(b + 0,0311(b / R ₁)^1/2] 10⁶ ,

Е_кр = 3,04 [(0,63 + 0,0311(0,63 / 0,001)^1/2] ×10⁶ = 4,28 ×10⁶ В/м,

где R ₁- эквивалентный радиус игольчатого коронирующего электрода (принимаем R ₁= 1 мм).

7. Критическое напряжение короны для пластинчатого электрофильтра типа УГ:

U_кр = Е_кр R₁ [(pH/S) - ln (2p R₁ /S)],

U_кр = 4,28 ×10⁶×0,001×[(3,14×0,1375/0,18 - ln (2×3,14×0,001/0,18)] = 24,6×10³ В,

где H - расстояние между плоскостями коронирующих и осадительных электродов (H = 0,275/2 = 0,1375 м); S - шаг коронирующих электродов (S = 0,18 м).

8. Подвижность ионов газа при нормальных (К ₀)и рабочих (К) условиях:

К ₀ = 0,13×0,96 + 0,165×0,57 + 0,065×1,84 + 0,64×1,84= 1,518×10^{-4 м2} / В×с;

К = [ K ₀ (273+ T _г) 101,3] / [273 (P _бар ± P _г)],

К = [1,51810^-4× (273 + 180) × 101,3×] / [273×(101,3 - 2)] = 2,57×10^{-4 м2} / В×с.

9. Линейная плотность тока короны:

i ₀ = CU (U - U _кр),

где С = 4 p² К f / {9×10⁹ [(p H / d) - ln (2p R ₁/ d)]};

f = 0,042 при Н/ S = 0,275/(2×0,18) = 0,76.

i ₀ = U (U - U _кр) 4 p² К f / {9×10⁹ [(p H / S) - ln (2p R ₁/ S)]},

i ₀ = 80×10³(80×10³-24,6×10³)×4×3,14²×2,57×10^-4×0,042/{9×10⁹×[(3,14×0,275/2×0,18)-

-ln (2×3,14×0,001/0,18)]} = 0,12×10^-3 А/м.

10. Напряженность электрического поля:

Е = [ (8 × i ₀ ×H) / (4 ×p×K×e ₀ ×S)] ^1/2,

Е = [ (8 ×0,12 × 10^-3×0,1375)/(4 × 3,14 × 2,57 × 10^-4 × 8,85 × 10^-12 × 0,18)] ^1/2 = 1,78 × 10⁵ В/м.

11. Вязкость компонентов, входящих в состав дымовых газов при рабочих условиях, определяется по формуле

m = m ₀ (273 + С)(Т _абс/273)^1,5 / (Т _абс + С)= m ₀ (273 + С)(453/273)^1,5 /(453 + С);

Подставляя различные значения Т _абс и С для каждого компонента i, находим вязкость компонента, Па×с:

m _СО2 = 21,9×10^-6 Па×с; m _О2 = 30×10^-6 Па×с;

m _Н2О = 18,6×10^-6 Па×с; m _N2 = 24,6×10^-6 Па×с.

12. Относительная молекулярная масса газов:

М = å а_i m_i = 0,13×44 + 0,065×32 + 0,165×18 + 0,64×28 = 28,69 кг×моль.

13. Вязкость дымовых газов m находим из выражения:

М / m = å(а_i М_i /m_i )

М / m =[(0,13×44/21,9)+(0,065×32/30)+(0,165×18/18,6)+(0,64×28/24,6)]×10⁶=1,22×10⁶,

откуда m = М / (М / m) = 287/(1,22×10⁶) = 23,6×10^-6 Па×с.

14. Скорость дрейфа частиц размером свыше 1 мкм:

w_д = 0,118×10^-10 Е² × r /m

w_д = 0,118×10^-10×(1,7810 ⁵)²× r /23,6×10^-6=1,59×10 ⁴× r м/с

15. Скорость дрейфа частиц размером менее 1 мкм (принимаем А =1; l = 10^-7):

w‘_д = 0,17×10^-11 ЕС_к /m

w‘_д = 0,17×10^-11×1,78×10 ⁵(1+10^-7/ r) /23,6×10^-6= 0,013(1+10^-7/ r) м/с.

16. Удельная поверхность осаждения:

f = F_э / V_г = 6300 / 76 = 83 м²×с/м³.

17. Фракционный коэффициент очистки определяется по формуле:

h_i = 1 - exp (- w_{д i} × f)

Для частиц отдельных размеров действительная скорость дрейфа и фракционные коэффициенты равны:

Размер частицы, мкм	<1	1-2	2-15	15-30	>30
Средний радиус, мкм	0,25	0,75	4,25	11,25
Скорость дрейфа, м/с	0,073	1,24	7,0	18,6
Коэффициент очистки, hi	0,05	0,55	0,987	1,0	1,0

18. Общий коэффициент очистки:

h = å(h_i Ф_i / 100)

h = 0,05×5/100+0,55×10/100+0,987×70/100+1,0×10/100+1,0×5/100» 0,90.

Задание 5.2. Произвести выбор электрофильтра серии ЭГА и определить с помощью приближенной методики эффективность его работы при очистке газов мартеновской печи емкостью 600 т для следующих исходных данных: расход влажного газа при нормальных условиях V ₀=160 тыс. м³ / ч; плотность газов при нормальных условиях r₀ =1,31 кг/м³; температура газов Т_г = 180 ^ОС; разрежение газа Р_г = 2000 Па; рабочее напряжение U = 50 кВ; состав дымовых газов, % (по объему): 13,0 СО₂; 16,5 Н₂О; 6,5 О₂; 64 N₂. Концентрация пыли перед электрофильтром z ’ = 4 г/м³; дисперсный состав пыли характеризуется следующими данными: d _m = 2 мкм, s _n = 4.

Дата добавления: 2015-07-11