Расчёт циклона для улавливания пыли при проведении операции механической обработки заготовок печатных плат.

Исxодныe данные: Объем пыльного воздуха Q =15000 м³/ч, объемный вес пыли у₂ = 3000 кГ/м³. Входная скорость воздуха в циклон равна 16 м/сек. Вес отдельных фракций пыли в процентах от общего веса следующий: при размерах до 3 мк весовое отношение фракции пыли составляет 1, 8%; до 5 мк – 4, 4%; 8мк–5, 8%, до11мк – 6, 2%; 15жк–10%; больше15мк — 71, 8%.

Степень очистки циклона должна составлять 90%.

Расчет. Скорость движения воздуха в выхлопной трубе циклона обычно принимается равной 6 м/сек, поэтому площадь сечения выхлопной трубы будет равна:

f_выхл= =0, 69м²(5. )

Откуда ее диаметр D = 920 мм, а радиус R = 460 мм.

Площадь сечения грубы, подводящей пыльный воздух к циклону, определяется из условия

f= =0, 26м²(5. )

откуда ее диаметр d = 280 мм.

Перед самым входом в циклон круглое сечение трубы переходит в прямоугольное, при этом отношение высоты этого сечения к ширине обычно принимается равным 1, 5, поэтому

f = 0, 26 = a6 = 1, 5b*b, (5. )

откуда a = 630 мм, b = 410 мм.

Наружный радиус циклона

R₂=R₁+b=468+410=878 мм. (5. )

Средний радиус циклона

R₀=(468+878)/2=673 мм. (5. )

Средняя окружная скорость воздуха в циклоне бывает меньше скорости в нагнетательной трубе перед циклоном. На основании практических данных принимают:

(5. )

В этом случае угловая скорость вращения частицы в средней части циклона вокруг оси составит:

w=11. 4/673=16, 9 ¹/сек (5. )

При обычной температуре воздуха, поступающего в циклон,

кинетическая вязкость воздуха v =

Объемный вес пылинок по условию Q=3000 кГ/м³, степень очистки воздуха должна быть не менее 90% При данной степени очистки в циклоне должны осаждаться все пылинки, имеющие диаметр 10 мк = 1х10^-5 м

Подставляя полученные величины в уравнение для определения времени движения пылинки в циклоне, получим:

(5. )

t=3, 42*ln1, 87=2, 15 c

где t—время, в течение которого частица пыли c минимальным диаметром и наиболее невыгодно расположенная, т. e находящаяся у внутренней стенки циклона, дойдет до наружной его стенки, в сек,

v — кинетическая вязкость воздуха в м²/сек,

d — диаметр пылинки в мк,

w— угловая скорость вращения частицы пыли в средней части циклона (вокруг оси),

γ ₁ — объемный вес воздуха, поступающего в циклон, в кГ/м³,

γ ₂ — объемный вес пылинок в кГ/м³,

R₁ и R₂ — радиусы выхлопной трубы и циклона в мм

При средней окружной скорости v_cp = 11, 4 м/сек длина пути невыгодно расположенной пылинки

L=Vсрt=11, 4*2, 15=24, 51 м (5. )

Средняя длина пути каждого витка приближенно может быть принята равной

длине средней окружности, т. e.

2π R₀=2*3, 14*0, 673=4, 2 м (5. )

Тогда необходимое число витков

N=24, 51/4, 2=5. 8 (5. )

Высота каждого витка может быть принята равной высоте прямоугольного канала перед выходом в циклон, поэтому высота цилиндрической части циклона будет равна:

H=an=0, 63*5. 8=3, 65 м (5. )

Принимая 15% запаса, получим окончательную высоту

H= 1, 15*3, 65 = 4, 2 м

Диаметр отверстия d₃ для удаления осажденной пыли в циклоне принимается около 250 мм. Коническая часть циклона выполняется c углом между его образующими, равным 30—40°. Приняв среднее значение угла 35°, высоту конической части определим следующим образом:

2356. 89 мм. (5. )

где d₂ — наружный диаметр циклона

Выхлопная труба циклона опускается до начала конической части, в верхней зоне выхлопной трубы устанавливается колпак для защиты от атмосферных осадков. Более точное определение средней степени очистки циклона требует громоздких подсчетов c вычерчиванием кривой дисперсности и кривой минимальных диаметров осаждаемых пылинок при ламинарном обтекании частиц воздушным потокам, что принято за основу всего расчета. Эти расчеты здесь не приведены даже те расчеты, которые здесь выполнены, довольно трудоемки, поэтому в практике проектирования циклоны, как правило, не рассчитывают, а пользуясь специальными таблицами, в зависимости от требуемой производительности подбирают подходящую модель циклона и его основные размеры.