Помощь с курсовой работой по охране воздушного бассейна для ТулГУ, пример оформления

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: «Охрана воздушного бассейна» Вариант 9 Оглавление Введение 3 Задание 4 1. Общие сведения о циклонных пылеуловителях 5 2. Расчётная часть 12 Заключение 16 Список использованных источников 17 Приложение 18   Введение Деятельность человека и в частности промышленных предприятий в той или иной степени связана с негативным воздействием на окружающую природную среду. Как правило, в большинстве случаев наибольшая доля негативного воздействия приходится на атмосферный воздух. Выбрасываемые промышленными предприятиями пыли и газы оказывают значительное негативное воздействие не только на компоненты природной среды прилагающих территорий, но и в результате трансграничного переноса распространяются на дальние расстояния. Таким образом важной задачей является сокращение выбросов загрязняющих веществ как путем изменения технологии производства, так и путем использования высокоэффективного пылеулавливающего и газоочистного оборудования. Целью данной работы является расчет циклона по заданным исходным данным. Задачи работы: 1) изучение принципов работы циклона и его конструктивных особенностей; 2) осуществление расчета циклона с учетом заданных параметров.   Задание Рассчитать циклон, определив диаметр элемента и их количество в группе при использовании нескольких циклонов, эффективность его работы исходя из задания и исходных данных (см.лист 12). 1. Общие сведения о циклонных пылеуловителях Под циклонными пылеуловителями (циклонами) следует понимать аппараты очистки газовых выбросов от пылевых частиц, работа которых основана на действии на пылевую частицу центробежной силы, возникающей в результате вращательного движения газопылевого потока. Данный вид оборудования получил широкое распространение практически во всех отраслях народного хозяйства, что объясняется достаточно низкой стоимостью, простотой обслуживания, сравнительно малыми габаритами и достаточно высокой степенью очистки. Главным недостатком циклонов является их низкая эффективность улавливания частиц размером менее 5 мкм. Эффективность улавливания частиц пыли в циклонах прямо пропорциональна скорости газов и обратно пропорциональна диаметру аппарата, поэтому процесс предпочтительно проводить при больших скоростях и небольших диаметрах. Однако увеличение скорости может приводить к уносу пыли из циклона и резкому увеличению гидравлического сопротивления. Поэтому эффективность циклона увеличивают за счет уменьшения диаметра аппарата [1]. По характеру движения газопылевого потока циклонные пылеуловители принято разделять на три группы: противоточные, прямоточные и вихревые. В противоточных циклонах (рис.1) вход запыленного газа осуществляется через тангенциально расположенный или спиральный патрубок, что обеспечивает создание вращательного движения газового потока, тем самым создавая центробежную силу. Содержащиеся в газовом потоке частицы пыли, двигаясь вдоль внутренних стенок цилиндрической и конической части корпуса аппарата, оседают в его нижней части (бункере), а очищенный газ выходит из верхней части аппарата через выхлопную трубу. Рисунок 2 — Схема противоточного осевого циклона: 1 — входной патрубок; 2 — труба выхлопная; 3 — корпус циклона; 4 — конус; 5 — отверстие пылевыпускное; 6 — бункер; 7 — затвор; А — вход запыленного газа; Б — выход очищенного газа; В1 — внешний вихрь; В2 — внутренний вихрь Назначение бункера 6 заключается в хранении уловленной пыли, а также в обеспечении затухания первичного вихря, тем самым препятствуя выносу пыли из аппарата. На рисунке 2 представлены некоторые типовые конструкции противоточных осевых циклонов. Рисунок 2 — Типовые конструкции противоточных циклонов: а — ВЦНИИОТ; б — ГДПЦ; в — ЦН-15; г — Фейфеля; д — ЛИОТ; е — СИОТ; ж — СДК-ЦН-33 При этом наибольшее распространение в практике газоочистки нашли циклоны типа ЦН, эффективность очистки которых представлена на рисунке 3 [2]. Рисунок 3 — Фракционная эффективность циклонов типа ЦН Как уже было отмечено, повышению эффективности работы циклонных пылеуловителей способствует уменьшение их диаметра. В том случае, когда очистке подлежит большой объем газов, достичь высокой ее эффективности возможно только путем объединения циклонов малого диаметра (100,150,250 мм) в один корпус — батарею. При этом максимальное количество циклонных элементов в батарее может достигать 792 штук. Аппараты данного типа получили название батарейных циклонов или мультициклонов (рис.4). Рисунок 4 — Батарея мультициклонов: 1 – люк для ревизии аппарата; 2 – мультициклон; 3 – бункер для крупных частиц пыли; 4 – бункер для частиц пыли, уловленных в мультициклонах Особенностью прямоточных циклонов является конструктивное разделение процессов сепарации и отвода пыли (рис.5). Рисунок 5 — Схема движения потока в пылеуловителях прямоточного типа В аппаратах данного типа наделение газового потока вращательным движением осуществляется при помощи установки закручивающих элементов. Выделение пылевых частиц осуществляется по пути движения газового потока к центральному выходному патрубку. При этом окончательное осаждение частиц осуществляется в дополнительном пылеотделителе [3]. Примером аппаратов данного типа может служить циклон с нижним выводным патрубком типа НВГК, представленный на рисунке 6. Рисунок 6 — Циклон типа НВГК: 1 — корпус; 2 — бункер; 3 — обтекатель; 4 — выходной патрубок Запыленный газ, подается в аппарат через тангенциально расположенный в верхней части аппарат входной патрубок. В результате спирального движения потока происходит выделение пылевых частиц. Пылевые частицы, достигшие стенок аппарата, осуществляя спиралеобразное движение, поступают в бункер 2, а очищенный газ выходит через выходной патрубок 4. В последние годы в промышленности широкое распространение стали получать вихревые пылеуловители с подачей в аппарат вспомогательного закручивающего газового потока. Преимуществами таких аппаратов являются: — эффективное улавливание пыли с размером частиц менее 5 мкм; — более интенсивная сепарация частиц по высоте аппарата; — более широкий диапазон нагрузок по газу и дисперсной фазе; — меньшее энергопотребление. Наибольшее распространение в промышленности получили сопловые и лопаточные пылеуловители (рис. 7) [2] Рисунок 7 — Конструкции вихревых пылеуловителей: а) соплового типа; б) лопаточного типа; 1 – корпус аппарата; 2 – штуцер выхода газового потока; 3 – тангенциальные сопла; 4 – лопаточный завихритель типа «розетка»; 5 – штуцер входа газового потока; 6 – подпорная шайба; 7 – бункер сбора пыли; 8 – кольцевой лопаточный завихритель Эффективность очистки таких аппаратов может достигать 95-99%. Подача вторичного воздуха обеспечивает интенсификацию вращения, а также одновременное создание в пристенном слое газа винтового движения, направленного вниз, обеспечивающего более эффективное удаление пылевых частиц, в том числе и мелкодисперсных. Использование вторичного воздуха (газа) в качестве интенсификатора процесса очистки способствовало разработке противоточного циклона вихревого типа (рис.8) [4]. Рисунок 8 — Противоточный циклон вихревого типа: 1 — корпус; 2 — выхлопная труба; 3 — тангенциальный ввод; 4 — труба подвода чистого воздуха; 5 — насадка; 6 — диафрагма; 7 — завихритель; 8 — бункер; 9 — улитка Отличительной особенностью циклонов данного типа является создание преграды в виде закрученного кольца чистого газа между нисходящим запыленным газом и восходящим очищенным потоком, препятствующей сносу пылевых частиц в поток, выходящий через выхлопную трубу. Созданию данной преграды способствует установка в аппарате специального устройства, состоящего из насадки 5, перфорированного кольца 6, служащего для равномерного распределения чистого газа по лопаткам завихрителя 7, а также подводящего патрубка 4. Недостатком эксплуатации вихревых пылеуловителей является необходимость оборудования их дополнительными тягодутьевыми устройствами, что усложняет их изготовление и эксплуатацию [5]. 2. Расчётная часть Исходные данные для расчёта представлены в таблице 1. Таблица 1 — Исходные данные для расчета Марка циклона Q, м3/ч tух.г, ºС Требуемое значение η ρч, кг/м3 lgdm lgσч Клайпеда 11000 125 65 2200 19,9 0,790 где Q – объем очищаемого газа, м3/ч, tух.г — температура очищаемого газа,ºС, ρч – плотность частиц пыли, кг/м3, η – эффективность очистки. Согласно заданному расходу газа, подвергаемого очистке, принимаем циклон ОЭКДМ К-20, диаметром 2 м. Подтвердим правильность выбора диаметра аппарата расчетами. Параметры, определяющие эффективность работы циклонов данной конструкции, представлены в таблице 2. Значение , приведенное в таблице 2, соответствует следующим условиям работы циклонов: средняя скорость газа в циклоне ωт=3 м/с, диаметр циклона Dт=0,6 м, плотность частиц ρч.т.=1930 кг/м3, динамическая вязкость газа μт=22,2∙10-6 Па∙с. Определяем необходимую площадь сечения циклона: м2 (1) Определяем диаметра циклона, приняв их количество равным 1: м (2) Т.к.производительность циклона ОЭКДМ К-18, диаметром 1,8 м находится в пределах 8000-10500 м3/ч, округляем полученное значение диаметра до 2 м. Таким образом, принимаем циклон ОЭКДМ К-20 диаметром 2 м. По формуле 3 исходя из диаметра циклона находим действительную скорость движения газа в циклоне: м/с (3) где N — число циклонов. Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на 15%. (4) Действительная скорость в циклоне не отклоняется от оптимальной более чем на 15%, что соответствует одному из условий подбора циклонов. Определяем потери давления в циклоне: Па (5) где ρ — плотность воздуха при рабочей температуре, кг/м3 (при температуре 125ºС ρ=0,887 кг/м3). Определяем параметр d50 — диаметр частиц реально осаждаемых с эффективностью 50% при рабочих условиях по формуле (6). (6) где μ — динамическая вязкость газа, определяемая по формуле: (7) По формуле 8 произведём расчет параметра: (8) По величине параметра X по данным, таблицы, представленной на рисунке 8, полного коэффициента очистки газа, выраженного в долях Ф(Х). Рисунок 8 — Значения нормальной функции распределения Путем интерполяции определим значение параметра Ф(Х), которое составляет 0,7422. Далее определим степень эффективности очистки газа в циклоне по формуле 9: (9) Полученное значение степени эффективности очистки превышает требуемое: 87,11>65 Таким образом, циклон подобран тип и диаметр циклона подобраны верно.   Заключение В результате работы был подобрана модель циклона для улавливания пыли, согласно заданном типу, и произведен его расчет. Исходя из расчета, был принят циклон типа ОЭКДМ К-20, диаметром 2 м. Расчетная эффективность циклона составила 87%, что превышает заданную. Список использованных источников 1. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Т.1. Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2003. 917 с. 2. Ветошкин А.Г. Инженерная защита атмосферы от вредных выбросов: учеб.-практ. пособие. 2-е изд. доп. и перераб. М.: Инфра-Инженерия, 2016. 316 с. 3. Белый О.А., Немененок Б.М. Экология промышленного производства: учебное пособие. Минск: БНТУ, 2016. 345 с. 4. Пикалов Е.С. Процессы и аппараты защиты окружающей среды. Физико-химические методы очистки промышленных выбросов в атмосферу и гидросферу: учеб. пособие. Владимир: Изд-во ВлГУ, 2016. 87 с. 5. Малькевич Н.Г. и др. Технические основы охраны окружающей среды: учеб. пособие. Минск: БНТУ, 2016. – 1103 с.