Сопротивление тканевого фильтра аспирационной системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

24

СОПРОТИВЛЕНИЕ ТКАНЕВОГО ФИЛЬТРА АСПИРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Глебов И.Т.

На современных деревообрабатывающих предприятиях улавливание пыли, образующейся на станках, производят тканевыми фильтрами стружкоотсосов или рукавными фильтрами стационарных аспирационных систем.

Характеристика древесной пыли. Пыль - это аэрозоль двухфазной системы (твёрдое тело - газ). Размеры твердых частиц пыли изменяются до 300 мкм. Условно твердые выбросы по размерам делят на пять подгрупп: менее 1 мкм; мелкодисперсная пыль размером 1…10 мкм, среднедисперсная пыль 10…40 мкм; крупнодисперсная пыль 40…140 мкм; очень крупная пыль размером более 140 мкм [1]. Распределение частиц аэрозолей по размерам характеризует дисперсный состав пыли, который показывает, из частиц какого размера состоит данный аэрозоль, и массу или количество частиц соответствующего размера.

Расчет фильтрующей поверхности ткани фильтра. Фильтрующую поверхность ткани определяют по формуле, м²:

, (1)

где Q - объем воздуха, поступающего на очистку, м³/ч;

q - удельная газовая нагрузка фильтровальной ткани, скорость фильтрации, м³/(м²?мин).

Значение удельной газовой нагрузки для тканевых фильтров зависит от многих факторов и для древесных стружек, опилок, пыли определяется так [1]:

, (2)

где q_н- начальное значение удельной газовой нагрузки, м³/(м²?мин);

с₁ - коэффициент, характеризующий особенность регенерации фильтрующих элементов; при встряхивании рукавов с₁ =0, 7…0, 85;

с₂ - коэффициент, учитывающий концентрацию пыли; значение с₂ в зависимости от величины концентрации древесных частиц пыли, г/м³, принимают по следующим данным:

с₃ - коэффициент, учитывающий влияние дисперсного состава пыли в газе: при медианном диаметре пыли d₅₀ = 39, 1 мкм с₃ = 1; при d₅₀ = 69, 7 мкм с₃ = 1, 1; с₄ - коэффициент, учитывающий влияние температуры газа; при t =20 °С с₄= 1;

с₅ - коэффициент, учитывающий требования к качеству очистки; для получения ПДК пыли 6 мг/м³ принимают с₅ = 0, 95.

Обследование пылеулавливающих аппаратов УВП-СЦ и УВП-СТ, выпускаемых ЗАО “КОНСАР” позволило установить зависимость значений газовой нагрузки рукавных тканевых фильтров (рис. 2) [3] от их производительности по воздуху.

Для стружкоотсосов ЗАО “КОНСАР” расчетные данные приведены в табл. 4. и на рис. 3.

Таблица 4 Характеристика стружкоотсосов ЗАО “КОНСАР”

Рис. 3. Зависимость удельной газовой нагрузки фильтра стружкоотсоса от его производительности

По рис. 2 и 3 получены выражения для определения удельной газовой нагрузки, м³/(м²?мин):

- для рукавных тканевых фильтров, работающих с древесными опилками, стружками ;

- для рукавных тканевых фильтров, работающих с шлифовальной пылью ;

- для тканевых фильтров стружкоотсосов .

Начальное значение удельной газовой нагрузки по формуле (2) . Знаменатель дроби при очистке воздуха от древесных частиц равен 0, 786 или .

Таким образом, можно определить значение , м³/(м²?мин):

- для рукавных тканевых фильтров, работающих с древесными опилками, стружками ;

- для рукавных тканевых фильтров, работающих с шлифовальной пылью ;

- для тканевых фильтров стружкоотсосов .

Пример 1. Стружкоотсос, подключенный к станку ЦА-2А, имеет производительность по воздуху Q = 1200 м³/ч. Определить поверхность фильтровального тканевого мешка.

Решение. 1. Удельная газовая нагрузка для лавсановой фильтровальной ткани

.

Значения = 20, 87 (м²?мин), с₁ =0, 8; при обслуживании станка ЦА-2А образуется пыли 32, 5 кг/ч или концентрация пыли в воздушном потоке равна м'= 32, 51000/1200=27, 1 г/м³, тогда с₂ = 0, 94; с₃ = 1, 1; с₄ = 1, 0; с₅ = 0, 95.

= 16, 4 м³/(м²?мин).

2. Фильтрующая поверхность ткани, м²:

= 1, 22 м².

У существующего стружкоотсоса 1, 6 м² (см. табл. 4).

Гидравлическое сопротивление фильтра. Гидравлическое сопротивление фильтра (рис. 4) складывается из сопротивления корпуса Др_к (сопротивления воздуха на входе и выходе), сопротивления ткани Др_т и сопротивления осевшей на ткань пыли Др_пл, Па [1]:

. (3)

Гидравлическое сопротивление корпуса аппарата определяется величиной местных сопротивлений, Па:

, (4)

где ж_мс - сумма гидравлических коэффициентов местного сопротивления; при конструировании фильтров принимают ж_мс =1, 0…1, 2;

V - скорость воздуха во входном патрубке, м/с;

- плотность воздуха, = 1, 2 кг/м³.

Размещено на http://www.allbest.ru/

24

Гидравлическое сопротивление ткани фильтра Др_т вычисляют по выражению, Па:

(5)

где К_п - коэффициент сопротивления экспериментальный, зависимый от размеров частиц и проницаемости ткани; для рукавных фильтров из лавсановой ткани и твердых частиц можно принять:

- для древесной пыли с медианным диаметром d₅₀=39, 1 мкм

м^-1; (6)

- для d₅₀=69, 7 мкм

 м^-1; (7)

- для стружкоотсосов

м^-1.

м₁ - коэффициент динамической вязкости воздуха, Пас; его значение для воздуха находят по формуле Милликена, Нс/м²

₁ = 17, 11845 10^-6 + 49, 3443 10^-9t, (8)

при t = 20 С

₁ = 17, 11845 10^-6 + 49, 3443 10^-9 20 = 18, 1 10^-6 Нс/м².

q - удельная газовая нагрузка, равная скорости фильтрования, м/мин.

Потери напора в осевшей на ткань пыли Др_пл рассчитывается по уравнению, Па:

, (9)

где Т - продолжительность фильтровального цикла (продолжительность работы до момента регенерации), с; м₂ - объемная концентрация пыли на входе в фильтр, кг/м³; К₁ - экспериментальный параметр сопротивления слоя пыли м/кг. В зависимости от объемной концентрации пыли в воздухе м₂ и продолжительности работы фильтра до регенерации Т = 3600 с можно принять значение К₁ приблизительно так:

Для стружкоотсосов К_1ст = 0, 014К₁.

Пример 2. Стружкоотсос для удаления опилок и пыли от станка ЦА-2А по примеру 1 имеет производительность по воздуху Q = 1200 м³/ч. Продолжительность фильтровального цикла Т = 30 мин. Скорость воздуха во входном патрубке V = 18 м/с. Определить мощность вентилятора при его КПД з = 0, 6.

Решение. 1. Гидравлическое сопротивление на входе в стружкоотсос

= 194, 4 Па.

2. Гидравлическое сопротивление ткани мешка при удельной газовой нагрузке q = 16, 4 м³/(м²?мин).

=247, 4 Па.

3. На станке ЦА-2А образуется пыли 32, 5 кг/ч; концентрация пыли равна м_п= 32, 5/1200= 0, 0271 кг/м³; гидравлическое сопротивление слоя пыли на ткани

=323, 2 Па.

4. Гидравлическое сопротивление стружкоотсоса

194, 4+247, 4+323, 2 = 765, 0 Па.

Мощность вентилятора

Р=0, 425 кВт.

В действующем стружкоотсосе использован пылевой вентилятор с электродвигателем мощностью 1, 1 кВт, n = 3 000 мин^-1.

Пример 3. Рассчитать фильтр аспирационной установки УВП-СЦ-4 (ЗАО Консар), к которой подсоединены круглопильные деревообрабатывающие станки. Производительность по воздуху Q = 32000 м³/ч, количество перемещаемой пыли М =374, 5 кг/ч, скорость пыле-воздушного потока при входе в фильтр V = 18, 5 м/с. Период встряхивания рукавов Т= 1ч.

Определить площадь фильтровальной поверхности тканевых рукавов и гидравлическое сопротивление фильтра.

Решение. 1. Удельная газовая нагрузка для лавсановой фильтровальной ткани

.

Для рукавных тканевых фильтров, работающих с древесными опилками =

= 2, 31 м³/(м²?мин); с₁ =0, 8; при концентрации пыли в воздушном потоке равна м₂= 374, 51000/32000= 11, 7 г/м³, с₂ = 0, 99; с₃ = 1, 1; с₄ = 1, 0; с₅ = 0, 95.

= 1, 91 м³/(м²?мин).

2. Фильтрующая поверхность ткани рукавов, м²:

= 279 м².

У действующего фильтра м².

3. Гидравлическое сопротивление на входе в корпус рукавного фильтра = 205, 4 Па.

4. Гидравлическое сопротивление ткани фильтра

=230, 5 Па.

5. Гидравлическое сопротивление слоя пыли на ткани; при концентрации пыли в потоке м_2п= 374, 5/32000= 0, 0117 кг/м³

=448 Па.

6. Гидравлическое сопротивление установки УВП-СЦ-4

205, 4+230, 5+448 = 883, 9 Па.

Пример 4. Рассчитать фильтр установки УВП-СТ-14-ПН (ЗАО Консар) [3], работающей с пылью деревообрабатывающих шлифовальных станков (ШлПС-7 - 3 станка, ШлДБ-5 - 1 станок). Объем отсасываемого воздуха от станков Q = 14000 м³/ч, количество перемещаемой пыли М =25, 077 кг/ч, скорость пыле-воздушного потока при входе в фильтр V = 16, 5 м/с. Период встряхивания рукавов Т= 1ч.

Определить площадь фильтровальной поверхности тканевых рукавов и гидравлическое сопротивление фильтра.

Решение. 1. Удельная газовая нагрузка для лавсановой фильтровальной ткани

.

Для рукавных тканевых фильтров, работающих с пылью шлифовальных станков =

=1, 13 м³/(м²?мин); с₁ =0, 8; при концентрации пыли в воздушном потоке равна м₂= 25, 0771000/13524= 1, 85 г/м³, с₂ = 1, 3; для медианного диаметра пыли d₅₀ = 39, 1 мкм с₃ = 1; с₄ = 1, 0; с₅ = 0, 95.

= 1, 12 м³/(м²?мин).

2. Фильтрующая поверхность ткани рукавов, м²:

= 208, 3 м².

У действующего фильтра м².

3. Гидравлическое сопротивление на входе в корпус рукавного фильтра = 163, 4 Па.

4. Гидравлическое сопротивление ткани фильтра

=135, 1 Па.

5. Гидравлическое сопротивление слоя пыли на ткани; при концентрации пыли в потоке

м_2п= 25, 077/14000= 0, 00179 кг/м³;

= 592, 3 Па.

6. Гидравлическое сопротивление установки УВП-СТ-14-ПН

163, 4+135, 1+592, 3 = 890, 8 Па.

Выводы

фильтр деревообрабатывающий улавливание пыль

1. Пыль, полученная на шлифовальных станках, имеет медианный диаметр d₅₀ = 39, 1 мкм, а пыль, образующаяся при пилении и фрезеровании - d₅₀ = 69, 7 мкм.

2. Начальное значение удельной газовой нагрузки можно принять так:

- для рукавных тканевых фильтров, работающих с древесными опилками, стружками ;

- для рукавных тканевых фильтров, работающих с шлифовальной пылью ;

- для тканевых фильтров стружкоотсосов .

Библиографический список

1. Ветошкин, А.Г. Процессы и аппараты пылеочистки [Текст]/ А.Г. Ветошкин; Пенза: Пензенский гос. ун-т, 2005. 210 с.

2. Александров, А.Н. Пневмотранспорт и пылеулавливающие сооружения на деревообрабатывающих предприятиях [Текст]/ А.Н. Александров, Г.Ф. Козориз// М.: Лесн. пром-сть, 1988. 248 с.

3. Очистка воздуха от промышленных выбросов. Проектирование, изготовление, монтаж [Текст]; Саров: ЗАО Консар. 98 с.

Размещено на Allbest.ru