论文部分内容阅读
摘要：
本文根据除尘系统的实际需要，参照一些参考文献的基础上对各种除尘设备的运行情况进行了观察、研究、分析、探讨，设计出一个整套的完善的除尘系统。除尘系统包括吸尘罩、通风管道、通风机、除尘器四大部分。本课题主要是对通风除尘系统中的吸尘系统进行设计，主要包括吸尘罩、通风管道和通风机的设计。
关键词：除尘系统；粉尘；吸尘罩；通风管道；通风机
1前言
现代工业化生产给人类带来巨大的物质利益和社会效益的同时，也给人类造成了一系列的社会问题。其中之一就是工业生产过程中大量排放的粉尘给人类带来的危害。
钢棒的磨削是一个高速旋转的过程，其中会产生大量的含氧化物和金属细粒的粉尘，加之操作过程是在相对比较密闭的工厂车间，如若不及时将粉尘排出，势必短时间内就会形成大量的粉尘，严重的污染了车间环境，影响了工人的操作和身体健康，不仅如此，大量的粉尘若进入机器内部容易发生短路及元件的磨损等危害。这就需要一个完善的除尘系统能够保障车间内环境的质量从而提高生产效率。
通风除尘是一个系统工程，它主要包括吸尘罩、通风管道、通风机、除尘器四大部分。只有对吸尘罩、通风管道进行合理设计，对风机的选择得当，对除尘器种类和容量的选顶符合要求，除尘工作才能凑效。
2吸尘罩的设计
吸尘罩是除尘系统的重要部分，是除尘系统设计的重要环节。吸尘罩的使用效果越好意味着越能满足生产和环保的要求。
2.1扬尘和吸尘的原理及吸尘罩的设计原则
吸尘罩是通过罩口的抽吸作用,在距离吸气口一定位置的粉尘散发点(即控制点) 上造成适当的空气流动,将粉尘吸入罩内。粉尘控制点的空气运动速度称为控制风速 (吸入速度) 。当控制速度>含尘气体的速度时，含尘气体被吸入吸尘罩内。
2.2吸尘罩的设计
按罩口的平均风速设计计算
吸风量的计算公式如下:
Q=3600A (2-1)
式中：Q—吸尘罩吸风量，m/h；
罩口面积，m；
—罩口平均速度，m/s。
常见的罩口形状为矩形和圆形见图2-1 ( a) ,2-1(b) 。
图2-1罩口形状及罩口平均速度分布
罩口面积的计算方法：
矩形罩口：A=L×W (2-2)
其中：L=l+0.5h(2-3)
W=w+0.5h (2-4)
圆形罩口：A= （2-5）
其中：R=r+0.25h(2-6)
式中：L—罩口的长度，m；
W—罩口的宽度，m；
l—设备或粉尘源的长度,m；
w—设备或粉尘源的宽度,m；
h—设备或粉尘源至罩口的距离,m；
R—罩口的半径，m；
r—设备或粉尘源的半径，m。
通过公式(2-1) 可以看出,罩口速度不变,要减少吸风量Q, 就要减少罩口面积A 。由于设备或粉尘源的长度l 和宽度w 也不变,故要减少吸风量Q,实际上是要减小设备或粉尘源至罩口的距离h。因此,在满足工艺操作的前提下,应尽量减小设备或粉尘源至罩口的距离h。
根据原始资料和参数，选用吸尘罩为矩形吸尘罩。对同一吸塵罩在同一工况下,罩口的中心部分风速和罩口边缘部分风速也不相同,有时也会相差很大。表2-1列出了常用的罩口平均速度。
表2-1常用吸尘罩罩口平均速度
条件 举例 罩口平均速度m/s
扬尘速度极低，
没有干扰气流 （1）烟尘从敞口容器外溢；
（2）液面蒸发；
（3）浸精；
0.25~0.5
扬尘高速飞散，
有干扰气流 （1）喷砂；
（2）粉磨机；
（3）砂轮机
2.5~10
根据表2-1结合公式可知：吸尘罩罩口平均速度=2.5 m/s，罩口面积A=3.0 m，故吸尘罩吸风量 Q=3600A=27000 m/h 。
3通风管道的设计
在实际除尘工程中，管道系统可分成串联管路和并联管路。
根据设计实际需要选择串联管路。管路图见图 3-1 所示。
图 3-1 串联管路
a—吸尘罩，=60°；b—三节弯管，=45°，R/D=1；
c—五节弯管，=90°，R/D=1.5；d—风帽，h/D=0.6；
e—袋式除尘器，压损883Pa（90mm）；f—通风机
在设计吸尘罩时，确定了处理风量Q=3600A=27000 m/h。管道选用钢质材料。采用袋式除尘器，压损为883Pa（90mm）。选定管内气流流速，粉尘类别为铁、钢屑，故由表 3-1 得出，垂直管道是19m/s，水平管道是28m/s，取 30m/s。
表 3-1 除尘系统管道内含尘气体最低速度，m/s
粉尘类别 垂直管道 水平管道
轻矿粉末
铁、钢屑
铁、钢尘末 12
19
15 14
28
18
计算管道断面的直径
由公式得出
计算摩擦压损
系统内共有九段直管道，它们的内径相同，气体流速相同。根据=565mm，=30m/s，查[1]图3-4 得=1.4mm。可以把图3-1中九段管道长度相加，一并计算：
==1.4（5+5+10+5+3+3+10+2+15）=81.2mm
计算局部压损
计算局部压损，先查出局部阻力系数。
图 3-1 中a、b处相同，是转向45°三节弯管，R/D=1，表中无次项目，可近似的查90°五节弯管，=0.4，取其一半，=0.2。c、d、e、f处相同，是90°五节弯管，R/D=1.5，查得=0.25。矩形吸尘罩，°，查得=0.12。风帽，h/D=0.6，查得=1.1。
==[（2×0.2）+（4×0.25）+0.12+1.1]
=1414.8Pa=144.4mm
系统的总压损 =++袋式除尘器压损
=81.2+144.4+90
=315.6 mm
将处理风量Q加大10%=27000×110%=29700。
将总压损加大15%=315.6×115%=363.0 mm
根据上面两个数据选用通风机
4 通风机
通风机的生产厂家，每生产一种型号的风纪都要出一个样本，标出风纪的性能，作为用户选购风纪的依据。标示的方法有两种，一种是列出性能表，一种是画出性能曲线。
通风机的性能曲线有三种：风压风量 P-Q曲线，轴功率风量N-Q曲线，效率风量-Q曲线。这三根曲线画在同一图上，统称为风机的特性曲线，如图4-1所示。一个型号中的一个机号，每一个转数有一套特性曲线。根据特性曲线，Q、P、N、四个参数中，已知其中任一个参数，即可求得其他个参数。
图 4-1风机特性曲线
选择的通风机不但要满足管道系统在工作时所必须的风量和风压，而且要使通风机在这样的风量和风压下工作时效率最高。
根据管道设计时提供的数据和通风机的适用范围故选用9-19型离心通风机。其性能表如下表5-2：
表 5-29-19型离心通风机性能与选用件表
根据要求可选择的通风机型号为：形式：C9—72—7；品种：No.12.5。
参考文献：
[1]胡传鼎著，通风除尘设备设计手册，北京：化学工业出版社，2004.4
[2]张殿印，王纯主编，除尘工程设计手册，北京：化学工业出版社，环境科学与工程出版中心，2003.9
[3]郑训，张世英，刘杰，朱明才。路基与路面机械。北京：机械工业出版社，2001.9
[4]吕太，李永刚，洪文鹏，国文学，火电厂固定式负压吸尘系统的设计与应用，吉林：华东电力，2002.2
[5]谢立扬，杨治林，真空式清扫车吸风口速度特性初探，西安：西安公路交通大学学报，1997.6
本文根据除尘系统的实际需要，参照一些参考文献的基础上对各种除尘设备的运行情况进行了观察、研究、分析、探讨，设计出一个整套的完善的除尘系统。除尘系统包括吸尘罩、通风管道、通风机、除尘器四大部分。本课题主要是对通风除尘系统中的吸尘系统进行设计，主要包括吸尘罩、通风管道和通风机的设计。
关键词：除尘系统；粉尘；吸尘罩；通风管道；通风机
1前言
现代工业化生产给人类带来巨大的物质利益和社会效益的同时，也给人类造成了一系列的社会问题。其中之一就是工业生产过程中大量排放的粉尘给人类带来的危害。
钢棒的磨削是一个高速旋转的过程，其中会产生大量的含氧化物和金属细粒的粉尘，加之操作过程是在相对比较密闭的工厂车间，如若不及时将粉尘排出，势必短时间内就会形成大量的粉尘，严重的污染了车间环境，影响了工人的操作和身体健康，不仅如此，大量的粉尘若进入机器内部容易发生短路及元件的磨损等危害。这就需要一个完善的除尘系统能够保障车间内环境的质量从而提高生产效率。
通风除尘是一个系统工程，它主要包括吸尘罩、通风管道、通风机、除尘器四大部分。只有对吸尘罩、通风管道进行合理设计，对风机的选择得当，对除尘器种类和容量的选顶符合要求，除尘工作才能凑效。
2吸尘罩的设计
吸尘罩是除尘系统的重要部分，是除尘系统设计的重要环节。吸尘罩的使用效果越好意味着越能满足生产和环保的要求。
2.1扬尘和吸尘的原理及吸尘罩的设计原则
吸尘罩是通过罩口的抽吸作用,在距离吸气口一定位置的粉尘散发点(即控制点) 上造成适当的空气流动,将粉尘吸入罩内。粉尘控制点的空气运动速度称为控制风速 (吸入速度) 。当控制速度>含尘气体的速度时，含尘气体被吸入吸尘罩内。
2.2吸尘罩的设计
按罩口的平均风速设计计算
吸风量的计算公式如下:
Q=3600A (2-1)
式中：Q—吸尘罩吸风量，m/h；
罩口面积，m；
—罩口平均速度，m/s。
常见的罩口形状为矩形和圆形见图2-1 ( a) ,2-1(b) 。
图2-1罩口形状及罩口平均速度分布
罩口面积的计算方法：
矩形罩口：A=L×W (2-2)
其中：L=l+0.5h(2-3)
W=w+0.5h (2-4)
圆形罩口：A= （2-5）
其中：R=r+0.25h(2-6)
式中：L—罩口的长度，m；
W—罩口的宽度，m；
l—设备或粉尘源的长度,m；
w—设备或粉尘源的宽度,m；
h—设备或粉尘源至罩口的距离,m；
R—罩口的半径，m；
r—设备或粉尘源的半径，m。
通过公式(2-1) 可以看出,罩口速度不变,要减少吸风量Q, 就要减少罩口面积A 。由于设备或粉尘源的长度l 和宽度w 也不变,故要减少吸风量Q,实际上是要减小设备或粉尘源至罩口的距离h。因此,在满足工艺操作的前提下,应尽量减小设备或粉尘源至罩口的距离h。
根据原始资料和参数，选用吸尘罩为矩形吸尘罩。对同一吸塵罩在同一工况下,罩口的中心部分风速和罩口边缘部分风速也不相同,有时也会相差很大。表2-1列出了常用的罩口平均速度。
表2-1常用吸尘罩罩口平均速度
条件 举例 罩口平均速度m/s
扬尘速度极低，
没有干扰气流 （1）烟尘从敞口容器外溢；
（2）液面蒸发；
（3）浸精；
0.25~0.5
扬尘高速飞散，
有干扰气流 （1）喷砂；
（2）粉磨机；
（3）砂轮机
2.5~10
根据表2-1结合公式可知：吸尘罩罩口平均速度=2.5 m/s，罩口面积A=3.0 m，故吸尘罩吸风量 Q=3600A=27000 m/h 。
3通风管道的设计
在实际除尘工程中，管道系统可分成串联管路和并联管路。
根据设计实际需要选择串联管路。管路图见图 3-1 所示。
图 3-1 串联管路
a—吸尘罩，=60°；b—三节弯管，=45°，R/D=1；
c—五节弯管，=90°，R/D=1.5；d—风帽，h/D=0.6；
e—袋式除尘器，压损883Pa（90mm）；f—通风机
在设计吸尘罩时，确定了处理风量Q=3600A=27000 m/h。管道选用钢质材料。采用袋式除尘器，压损为883Pa（90mm）。选定管内气流流速，粉尘类别为铁、钢屑，故由表 3-1 得出，垂直管道是19m/s，水平管道是28m/s，取 30m/s。
表 3-1 除尘系统管道内含尘气体最低速度，m/s
粉尘类别 垂直管道 水平管道
轻矿粉末
铁、钢屑
铁、钢尘末 12
19
15 14
28
18
计算管道断面的直径
由公式得出
计算摩擦压损
系统内共有九段直管道，它们的内径相同，气体流速相同。根据=565mm，=30m/s，查[1]图3-4 得=1.4mm。可以把图3-1中九段管道长度相加，一并计算：
==1.4（5+5+10+5+3+3+10+2+15）=81.2mm
计算局部压损
计算局部压损，先查出局部阻力系数。
图 3-1 中a、b处相同，是转向45°三节弯管，R/D=1，表中无次项目，可近似的查90°五节弯管，=0.4，取其一半，=0.2。c、d、e、f处相同，是90°五节弯管，R/D=1.5，查得=0.25。矩形吸尘罩，°，查得=0.12。风帽，h/D=0.6，查得=1.1。
==[（2×0.2）+（4×0.25）+0.12+1.1]
=1414.8Pa=144.4mm
系统的总压损 =++袋式除尘器压损
=81.2+144.4+90
=315.6 mm
将处理风量Q加大10%=27000×110%=29700。
将总压损加大15%=315.6×115%=363.0 mm
根据上面两个数据选用通风机
4 通风机
通风机的生产厂家，每生产一种型号的风纪都要出一个样本，标出风纪的性能，作为用户选购风纪的依据。标示的方法有两种，一种是列出性能表，一种是画出性能曲线。
通风机的性能曲线有三种：风压风量 P-Q曲线，轴功率风量N-Q曲线，效率风量-Q曲线。这三根曲线画在同一图上，统称为风机的特性曲线，如图4-1所示。一个型号中的一个机号，每一个转数有一套特性曲线。根据特性曲线，Q、P、N、四个参数中，已知其中任一个参数，即可求得其他个参数。
图 4-1风机特性曲线
选择的通风机不但要满足管道系统在工作时所必须的风量和风压，而且要使通风机在这样的风量和风压下工作时效率最高。
根据管道设计时提供的数据和通风机的适用范围故选用9-19型离心通风机。其性能表如下表5-2：
表 5-29-19型离心通风机性能与选用件表
根据要求可选择的通风机型号为：形式：C9—72—7；品种：No.12.5。
参考文献：
[1]胡传鼎著，通风除尘设备设计手册，北京：化学工业出版社，2004.4
[2]张殿印，王纯主编，除尘工程设计手册，北京：化学工业出版社，环境科学与工程出版中心，2003.9
[3]郑训，张世英，刘杰，朱明才。路基与路面机械。北京：机械工业出版社，2001.9
[4]吕太，李永刚，洪文鹏，国文学，火电厂固定式负压吸尘系统的设计与应用，吉林：华东电力，2002.2
[5]谢立扬，杨治林，真空式清扫车吸风口速度特性初探，西安：西安公路交通大学学报，1997.6