Zyklonauslegung

Schritt-für-Schritt-Auslegungsleitfaden und Zyklon-Schnellberechnungstool

 

1. Einführung

Zyklone und deren Auslegung

Es gibt verschiedene Verfahren zur Staubabscheidung aus einem Gasstrom ( siehe globale Übersicht hier), wobei Zyklone wahrscheinlich eine der verbreitetsten Lösungen in allen Industriebereichen darstellen. Zyklonabscheider sind mechanisch relativ einfach aufgebaut und bieten daher in der Regel eine kostengünstige Lösung. Allerdings ist die Leistungsbewertung eines Zyklons und die Neukonstruktion für eine spezifische Anwendung nicht immer gut verstanden, und oft findet man in der Literatur nur unvollständige Informationen. Das Ziel dieser Seite ist es, einen **Schritt-für-Schritt-Ansatz** zur Auslegung von Zyklonabscheidern bereitzustellen. Dies kann ausreichen, um schnell die Leistung eines bestehenden Zyklons zu überprüfen oder in der Vorplanung, man sollte jedoch bedenken, dass die unten beschriebene Methodik nicht für die **detaillierte Auslegung** geeignet ist, die mit einem renommierten Lieferanten durchgeführt werden sollte, der die ursprünglichen, in der Literatur veröffentlichten Berechnungscodes wahrscheinlich verfeinert und präziser gestaltet hat. Es sei auch angemerkt, dass die hier gezeigte Methode nur eine von mehreren veröffentlichten Modellen ist, die unterschiedliche Genauigkeiten aufweisen können.

Artikel in Bearbeitung – bitte bleiben Sie für Updates dran.

2. Anwendungen von Zyklonen

Wo werden Zyklone eingesetzt?

Zyklonabscheider werden insbesondere in folgenden Anwendungen eingesetzt:

• Kunststoffe: Nach dem Transport von Pellets, um Kunststoffstaub abzuscheiden
• Holzindustrie: Zur Staubabscheidung in Sägewerken
• Chemieindustrie: Zur Staubabscheidung aus einem Prozess oder am Ende einer pneumatischen Förderleitung zur Emissionskontrolle
• Landwirtschaft: Zur Entstaubung der Luft, die zur Materialförderung in einen Silo verwendet wird

3. Standardgeometrie von Zyklonen

Was sind die Standardabmessungen von Zyklonen?

Die Effizienz von Zyklonen hängt direkt von ihrer Geometrie ab, die Gegenstand verschiedener Forschungsarbeiten war. Aus diesen Veröffentlichungen wurden **Standardabmessungen** definiert. Diese Abmessungen – oder vielmehr Proportionen – bilden die Grundlage für die meisten Auslegungen in der Industrie.Es wird empfohlen, diese Standardkonfigurationen beizubehalten oder Anpassungen durch renommierte Lieferanten vornehmen zu lassen und keine eigenständigen Modifikationen durchzuführen. Spezifische Auslegungen können zwar für hochwertige Anwendungen (z. B. FCC) entwickelt werden, dies geht jedoch über die hier vorgestellte Methodik hinaus und erfordert Modellierung, Pilotversuche usw.

Die folgende Tabelle stammt von Koch und Licht (1977) und fasst die Arbeiten verschiedener Autoren (Lapple, Stairmand usw.) zusammen.

Tabelle 1: Standard-Zyklongeometrien für einen tangentialen Einlass

Alle Abmessungen des Zyklons beziehen sich auf den Durchmesser Dc. Eine Standardgeometrie wird ausgewählt, und der Durchmesser Dc wird angepasst, um die gewünschte Leistung zu erreichen.

Abbildung 1: Zyklonzeichnung und Benennung der charakteristischen Geometrie

4. Schritt-für-Schritt-Auslegungsleitfaden für Zyklone

Wie legt man Zyklone aus?

Dieser Auslegungsleitfaden basiert auf den 1997 von Bohnet veröffentlichten Arbeiten. Der Ansatz gilt für Standardzyklone mit quadratischen tangentialen Einlässen und einer geringen Staubbeladung von maximal **10 g/m³**.Für andere Einlasstypen oder höhere Staubbeladungen sind Korrekturen erforderlich.

Gültigkeit des Modells: Wie oben erwähnt, eignet es sich gut zur Abschätzung der Leistung eines Zyklons in der Grundauslegung oder bei der Fehlersuche, weicht jedoch je nach Bedingungen um bis zu 40 % von experimentellen Werten ab. Detaillierte Berechnungen sollten daher mit Unterstützung eines auf Zyklonauslegung spezialisierten Unternehmens durchgeführt werden, das die Berechnungscodes verbessert hat.

4.1 Berechnung der K-Verhältnisse

Wenn Sie einen neuen Zyklon auslegen, wählen Sie eine der Standardgeometrien aus Tabelle 1 und legen Sie einen Durchmesser Dc fest. Wenn Sie einen bestehenden Zyklon prüfen, bestimmen Sie die verschiedenen Verhältnisse für die tatsächlich zu bewertende Anlage.

K-Verhältnisse: K_H, K_B, K_S, K_i, K_L, K_Z, K_D aus Tabelle 1 oder den tatsächlichen Zyklonabmessungen

4.2 Berechnung der folgenden geometrischen Abmessungen

4.3 Berechnung der Eintritts- und Austrittsgeschwindigkeiten

4.4 Berechnung der Reibungskoeffizienten

4.5 Berechnung der Charakteristika-Geschwindigkeiten

4.6 Berechnung des Trenndurchmessers

Partikel mit einem Durchmesser, der dem Trenndurchmesser entspricht, werden mit einer Effizienz von 50% erfasst. Das bedeutet, dass der Zyklon 50% der Partikel mit diesem Durchmesser im Gasstrom erfassen und die anderen 50% durchlassen wird.

4.7 Effizienzen berechnen

Die Effizienzen werden relativ zum Abscheidedurchmesser berechnet. Größere Partikel führen zu besseren Effizienzen. Kleinere Partikel zu niedrigeren Effizienzen. Ein Faktor Г wird in der Berechnung verwendet und liegt üblicherweise bei etwa 3 (+/- 1).

4.8 Druckabfall berechnen

5. Excel-Berechnungstool für Wirbelstromabscheider

Eine vereinfachte Version des Berechnungstools finden Sie hier - ein umfassenderes Tool wird bald entwickelt. Beachten Sie, dass dieses Tool nicht für die Detailplanung verwendet werden kann wie im Datei angegeben, immer mit einem kommerziellen Unternehmen in Verbindung treten, um das Design zu bestätigen.

Quellen

Bohnet 1997