Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

Глава X. ОЧИСТКА ВОЗДУХА ОТ ПЫЛИ

48. Назначение очистки. Пылеулавливающие устройства

Всасываемый компрессором воздух содержит пыль. В наружном, относительно чистом воздухе содержится 3-5 ыг/м пыли. Запыленность воздуха в производственных условиях достигает величины 50 мгЫ и больше. Всасываемый компрессорами воздух вносит в рабочие органы машины значительное количество пыли.

Обладая абразивной способностью, пыль вызывает быстрый износ трущихся деталей компрессора. В первую очередь износу подвергаются цилиндры, поршни, поршневые кольца. Лопатки турбокомпрессоров также подвержены износу частицами пыли. Чистота обработки поверхностей цилиндров, поршней, колец и т. д. нарушается, что ухудшает работу этих органов машины.

При соприкосновении с маслом частицы пыли дают отложения на клапанах, кольцах, цилиндрах, на рабочих лопатках ротационных турбокомпрессоров, в холодильниках, ресиверах и в коленах трубопроводов. В результате уменьшается производительность компрессоров, увеличивается износ и работа трения, уменьшается срок службы компрессоров.

Для устранения указанных недостатков необходима очистка всасываемого воздуха от пыли. Очистка воздуха производится пылевыми камерами, пылеулавливающими устройствами и фильтрами.

Пылеулавливающие камеры предназначены для улавливания крупной пыли и устанавливаются перед фильтрами тонкой очистки для их разгрузки.

При ОТСУТСТВИИ фильтров пылевые ""камеры освобождают воздух от наиболее крупной пыли, обладающей абразивными свой- ствами и поэтому пренебрегать установкой камер не следует.

Простейшее устройство для улавливания крупной пыли показано на фиг. 91. Шахта пылеуловителя устанавливается у наружной стены в месте всасывания воздуха компрессором. Высота шахты должна быть возможно больше, для того чтобы забор всасываемого воздуха происходил на значительной высоте, где в воздухе меньше пылинок. Навес над шахтой предотвращает попадание атмосферных осадков и обеспечивает двойной поворот всасываемого воздуха. При протекании воздуха с малой скоростью под навесом 154

до входа в шахту обеспечивается сепарация воздуха от крупных частиц пыли. Из шахты воздух поворачивает во всасывающий трубопровод, а более тяжелые пылинки по инерции устремляются вниз в пылесборник, откуда они должны систематически удаляться. Камера очень проста по устройству и, несмотря на то что она не дает очистки от тонкой пыли, установка ее вполне оправдывается. При использовании фильтров тонкой очистки целесообразно ставить

Фиг. 91. Шахтный пылеуловитель.

Фиг. 92. Гравитационная пылеулавливающая камера.

подобные предвключенные камеры для разгрузки фильтров и удлинения срока их эффективной работы.

Эффективна и вместе с тем довольно проста камера, использующая для улавливания пыли силы тяжести - гравитационная камера Виста (фиг. 92). Запыленный воздух проходит с малой скоростью (менее 1 м1сек) между полками камеры, расположенными друг от друга на расстоянии 100-200 мм. Поскольку скорость вихревого движения большинства пылинок больше скорости движения воздуха между полками, все тяжелые пылинки имеют наклонную траекторию между полками камеры. При достаточно малой скорости движения воздуха, небольшом расстоянии между полками и достаточной длине полок частицы пыли, увлекаемые силами тяжести вниз, успевают войти в соприкосновение с полками, откуда они скатываются вниз, в пылесборник.

Для полного использования всего объема камеры воздушный поток необходимо равномерно распределить по всему сечению камеры.

Движущаяся в воздухе пылинка испытывает силу сопротивления (динамического давления), равную

где W - относительная скорость воздуха и пылинки в м/сек; Qg - плотность воздуха в кг/м; Уд - удельный вес воздуха в кг/м;

F - площадь сечения пылинки, нормальной к направлению скорости воздуха (миделево сечение), в м";

g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек;

К - коэффициент сопротивления, зависящий от формы пылинки.

Для малых пылинок, размером от 2 до 100 мк, имеющих форму шара, коэффициент сопротивления выражается следующим уравнением

где Re = --число Рейнольдса;

диаметр шара в м;

коэффициент кинематической вязкости воздуха, равный его коэффициенту абсолютной вязкости ц, деленному на плотность:

ее .у в

После подстановки значения

24 24уе Re wdiig

в выражение силы сопротивления, получим

Р = Snwdii.

Приравнивая силу сопротивления силе тяжести круглой пылинки, получим

Зл = „dp = gQ„.

где Qn - плотность пыли. 156

Тогда скорость пыли определится по формуле

l8l •

Скорость Wn называется скоростью вихревого Движения; она равна такой скорости воздуха в вертикальном направлении, которая удерживает пылинку и не дает ей падать.

Диаметр пылинки, не оседающей при заданной скорости равен

I ,18ш„[х

Все пылинки диаметром меньше d„ будут уноситься при скорости w, а пылинки диаметром d >• с1ц будут прн данной скорости осаждаться; следовательно, скорость можно также назвать скоростью осаждения.

В гравитационной камере Виста пылинка будет падать вниз со скоростью

dSQn

18(1

И, кроме того, будет двигаться вдоль камеры со скоростью, близкой к скорости движения воздуха w. Для осаждения пылинки необходимо, чтобы она за время прохождения между полками достигла нижней полки. Наибольший путь проделает пылинка, находящаяся у верхней полки.

Обозначим: а - расстояние между полками в м; L - длина полок в м;

Время осаждения пылинки

сек.

Время прохождения воздуха (а с ним пылинки) в камере между полками равно

Для осаждения пылинки необходимо, чтобы врелш ее падения t„ было меньше или в крайнем случае равно времени прохождения воздуха в камере т:

Зная размеры камеры и количество проходящего через нее воздуха, можно определить скорость движения воздуха и его время

прохождения т, а по заданному расстоянию между полками а, величине вязкости воздуха р, плотности ()„ и размеру пылинок d можно определить скорость осаждения пылинок ку„. Приравняв скорость осаждения пылинок ку„ к скорости прохождения воздуха Wg, можно получить представление о размерах пылинок, которые будут осаждаться в камере.

Приведенная на фиг. 93 номограмма значительно облегчает расчеты пылеосаждения. Номограмма построена для температуры воздуха около 20" С.

В камере будет осаждаться и более мелкая пыль, так как коэффициент сопротивления пылинок, имеющих неровную, округлую или продолговатую форму в 2,5-3 раза больше коэффициента сопротивления гладкого шара. Кроме того, путь осаждения большинства пылинок меньше расстояния а между полками. При благоприятных условиях в пылеосадочных камерах можно улавливать пылинки от 10 мк.

Осевшие на полках камеры пылинки могут быть унесены потоком воздуха лишь в том случае, если скорость движения воздуха окажется больше величины, определяемой выражением

Эта скорость оказывается больше скорости протекания воздуха.

Удаление пылинок из воздуха производится также в аппаратах, использующих силы инерции, которые могут значительно превосходить силы тяжести. Применяются два типа инерционных уловителей:

аппараты, использующие центробежные силы, - циклоны и мультициклоны;

аппараты, использующие силы инерции движущихся пылинок для отделения их от воздуха при резком повороте, - жалюзийные и другие инерционные пылеотделители.

Сопротивление пылеотделителя является очень важным показателем его работы, так как повышенное сопротивление снижает производительность компрессора. Дополнительное сопротивление в 100 н1м [10 мм вод. ст.] уменьшает производительность компрессора примерно на О,По.

Сопоставление различных типов пылеотделителей приводит к следующему:

пылеотстойные камеры простейшего типа несложны по конструкции, дешевы, имеют ничтожное сопротивление, но способны отделять только грубую пыль;

гравитационные камеры сравнительно несложны по конструкции, имеют небольшое сопротивление {-5 мм вод. ст.), способны улавливать сравнительно грубую пыль, свыше 10 мк; размеры камеры значительные; 158

Диаметр пылинок (Веохние кривые)

SB 100 150 гоо

(1мк=0,0001см)

ЗООмк

го 3D

Диаметр пылинок (нижнае кривые)

50мк

Фиг. 93. Номограмма для определения скорости вихревого движения

пылинок.