水浴除尘器设计

水浴除尘器设计

作者：朱会悦

来源：《中国新技术新产品》2009年第14期

摘要:水浴除尘的工作原理是气流以较高的速度喷出,在液面激起大量泡沫和水花,气流中密度较大的尘粒在惯性力作用下落入水中,激起的水花和泡沫与气流中尘粒接触进行二次净化。

关键词:换热系数;热导率;普兰特准数;喷射速度

由于近来热煤气广泛的应用于烧制耐火材料,热煤气含尘量大容易堵塞管路和烧嘴,需要进行初步除尘。

1设计指标:

煤气处理量:1400Nm3/h、煤气入口温度:400℃、水入口温度20℃,出口温度40℃、进口压力1000Pa

2设计计算:

2.1计算热煤气体积

Q=1400X(1+400/273)=3451.3m3/h

2.2进口管直径

选定插入深度+50mm.

喷射速度>14m/s

D=[3451.3/(3600x0.785x14)]0.5=0.295

选定D=Φ273X6实际喷射速度=3451.3/[0.785x(0.273-0.012)2x3600]=17.9m/s

2.3筒体直径

筒体内流动速度1～4 m/s

初定筒体直径1.1m

验算

筒体内流速=3451.3/(0.785x1.12x3600)=1.01m/s

符合要求

2.4进口管直管压降

设备高度受煤气炉出口高度限制

设备总高2.66m

水封高度1.2m,有效高度0.6m

选定插入深度+50mm.

进口管长度=2.66-1.2-0.05=1.41m

进口管直管压降=0.03x(1.41/0.273)x500x(0.4637/1.293)=27.8Pa 2.5喷口处压降=ζω2ρ(1+t/273)/2

ζ局部阻力系数2.3

ω计算速度m.s-1

t煤气温度℃

喷口处压降=2.3x17.92x0.4637x(1+400/273)/2=421.2 Pa

2.6计算出口温度

煤气带入热量Q=V(C+dC1)t

V 干煤气容积Nm3/h

C 干煤气平均比热容Kcal/(Nm3 ℃ )

d 煤气初湿含量Kg/Nm30.08 Kg/Nm3

C1水蒸气平均比热容Kcal/(Kg ℃ )

0.45Kcal/(Kg ℃ )

t 煤气温度℃

Q=1400x(0.3285x0.08x0.45)x400=204120Kcal/h

计算煤气与水的换热系数

高温热媒气以较高的速度喷出,在页面机器打量泡沫和水花,将热量传给液体使之汽化带走热量,并与水面进行热交换。前种为主要换热形式,其较复杂不易精确计算。换热系数采用公式

a=45.8△t2.33p0.5估算

△t水温差20℃

P蒸发设备压力(x10-1Mpa)

a=45.8x202.33[(1000-27.8-421.2)x10-5]0.5=3654.6W/(m2. ℃)

按作用面积直径800

热流Q=20αΑ=20x3654.6x(3.14x0.82/4)=36740W

换算成热量

(36740x3600)/(4.1868x1000)=31590.8Kal/h

计算设备桶体内煤气温度

(204120-31590.8)=1400x(0.3285+0.08x0.45)t

T=338℃

计算煤气与筒壁换热

数强制对流换热

桶内速度ω=1.01m.s-1

通体直径d=1.1m

假定同比温度150℃

则平均温度=(338+150)/2=244℃

煤气物理参数

热导率λf=0.055W/( m. ℃)

运动粘度Vf=42.735x10-6

普兰特准数Pr=0.516

则雷诺准数Re=ωd/Vf=1.01x1.1/(42.735x10-6)=25997.4>104 属紊流

换热系数af=0.023Re0.8Pr0.4λf/d

=0.023x25997.40.8x0.5160.4x0.055/1.1

=3 W/(m2.℃)

长度:直径=1.2/1.1=1.1

af=3x1.34=4.02W/(m2.℃)

筒壁对空气换热数自然对流换热

空气温度 30℃

则平均温度=(30+150)/2=90℃

空气物理参数

热导率λ=0.03125

运动粘度v=22.125x10-6

普兰特准数Pr=0.695

膨胀系数β=1/(273+90)=1/363

格拉晓夫准数Gr=gd3β△t/V2

=9.81x1.13x(1/363)x(150-30)/(22.125x10-6)2

=8817.7x106

Gr Pr=8817.7x10-x0.695=6128.3x106

准方程Nu=C(Gr Pr)n

查表C=0.12n=1/3

Nu=0.12x(6128.3x106)1/3=219.6

换热系数a= Nu λ/d=219.6x0.03125/1.1

=6.23W/(m2.℃)

验算筒壁温度

af(338-150)A=4.02x(338-150)xA=755.76A

a(150-30)A=6.23x(150-30)xA=747.6A

数值较接近

换算成热量

取热流Q=750A

筒体散热面积(水封以上)A=5m2

Q=750x5=3750W

3750X3600/(4.1868X1000)=3224.4Kcal/h

出口温度

(204120-31590.8-3224.4)=1400x(0.3285+0.05x0.45)t t=331.8℃

计算出口流速

热煤气输气管路允许流速4~8 m.s-1

出口直径选426x6