第六章风网设计计算

第五章通风除尘网络的设计与计算第一节设计的原则（一）风网形式粮油、饲料等加工厂中的通风除尘系统，通常叫做通风网路，简称风网。风网的两种形式：单独风网（一个机器或一个吸点单独用一台风机吸风）集中风网单独风网管道一般比较简单风量容易调节和控制。设备投资较大，往往因风量小而采用小型风机和电机，效率较低，在动力消耗上不经济。相对增加了占地面积和安排的困难。集中风网动力消耗、设备造价和维护费用都较经济，粉尘处理和回收较简单。但集中风网运行调节比较困难，吸风支管容易被粉尘堵塞，当一个风网吸点的风量发生变化时，将会影响到整个网路。各有优、缺点，在应用中需要根据实际情况而确定第一节设计的原则（二）确定风网形式的原则单独风网：吸出的含尘空气必须单独处理；吸风量要求准确而且需经常调节；需要吸风量较大；机器本身自带风机；附近没有可以合并的吸尘点或机器。除上述五种情况外的机器或吸点，应尽量选用集中风网形式。第一节设计的原则集中风网的组合原则第一，吸风沉降物的品质应该相似。如初清时灰尘多是泥砂，后期清理时则是皮壳等一些有价值的副产品。因此前后风网应尽量分开装设。第二，机器工作的间隙时间应该相同，即组合在同一风网中的各机器设备，工作的时间应该相同。这样可使通风机的负荷保持稳定。第三，配管设计要简单、经济合理。要求组合在同一风网中的机器之间的距离要短，为防止粉尘在管道内沉积，风管应尽可能垂直铺设，尽量减少弯曲和水平部分。风管应明设，不能妨碍走道和操作并考虑到整齐美观第四，通风机一般应布置在除尘器之后（吸气式），以减轻粉尘对通风机的磨损。当通风机布置在除尘器之前时（压气式），应选用排尘通风机。第五，为调整方便和运行可靠，风网的总风量不宜过大（一般不超过8000m3/h，吸尘点不宜过多（一般不超过6个吸点）。上面几个原则有时有互相矛盾的。在设计时应权衡轻重，全面考虑。制订出最经济最适宜的组合网路。随着环保要求的提高和各种组合除尘设备的日臻完善，风网形式正向单独、局部方向发展。风网形式的确定应根据工艺需要、厂房布置要求灵活掌握。第二节通风除尘网络的设计与计算粮食工厂，设置吸风装置的主要任务是：吸除灰尘、余热、余湿及完成某些工艺过程，以达到改善劳动条件，保护设备和提高生产率。在确定和设计设备吸风装置时应做到以下几点：1、密闭为主，吸风为辅，减少和防止粉尘外逸；2、尽量靠近并对准尘源和含尘气流的运动方向，在保证一定排尘风速下，能有效地以最少风量最大限度地排除粉尘；3、控制好危险断面的风速，防止吸走物料。对颗粒状物料，危险断面的风速为3-4m/s，粉状物料为0.5-1m/s。4、对需要吸除余热、余湿及用于风力分离的设备，吸风装置应留有适当的风口和合理的风道，保证足够的风量；5、坚固耐用，拆卸方便，便于工人的操作和维修。（一）计算目的第一，确定各段风管以及除尘器的尺寸规格等。尺寸合适的风管和除尘器才能保证空气在管道中保持一定的速度运动，并保证除尘器的除尘效果。第二，空气在流过管道和各种设备时，会遇到阻力，必须计算出这些阻力，然后选择合适的通风机，使其产生足够的压力来克服这些阻力。这样，机器所需的风量才能得到保证。（二）、计算方法在风网中，当含尘空气的浓度为10g/m3时，其流动时的压损仅比清洁空气增加1%左右，因此，在实际阻力计算中可以忽略粉尘浓度对网路压损的影响。风网总阻力为主阻管道上设备阻力、除尘器阻力、沿程阻力和局部阻力之和。总风量为各吸尘点的风量之和。1．绘制通风除尘网路示意图（平面示意图和轴侧示意图）不用一般的投影方法表示，对计算来讲，管网的空间位置并不重要，这里考虑的只是风管和其它设备之间的相互位置关系，可大致按比例绘制。用简单的符号和线条表示设备和管道，并用短线画出管段的位置。2．对各管段进行划分和编号为计算方便，在作完示意图后，需对管段进行编号和划分。通常把每一段管径不变（即流量、流速不变）而又连续的管道，作为一段编一个号（不论其长短及是否弯曲）。编号时，先选一条管网最为复杂的路线（设备自身阻力最大，或离风机最远，或风网管件最多的路线）作为主阻管路，从进风口至吸风口依次编号，其它作为支管，3．确定各吸点的吸风量和阻力4．确定风管中的风速要合理确定管道中的风速，必须考虑经济风速和安全风速因素。粮油厂的除尘风网的风速应为10－15m/s。管径大的风管可取较高的风速；含尘浓度高、水平管道长，风速应取大值。上述是风速确定的一般原则，对于个别支管为平衡阻力而提高风速，可不受上述范围限制除尘风网示意图除尘网路1－吸尘口2－风管3－汇集管4－风机5－沙克龙6－出风口7－降尘器5.确定风管断面尺寸。（80、90、100、110、120、130、140、150等规格）6.确定除尘器形式、规格和计算其实际阻力。若在风网设计计算时，并联管路节点未进行平衡计算，在风网实际运动时，网路将自动平衡，从而使各吸点实际吸入的风量与设计值发生较大偏差；计算阻力小的吸点将吸入比设计值更大的风量，有可能导致吸口断面风速过高吸走完整粮粒；计算阻力大的吸点将吸入比设计值小的风量，从而导致吸点粉尘控制不好、降低工艺效果、水平管道发生粉尘沉积等不良后果。一般来说当两并联管路阻力差值超过10%时就需要进行平衡工作，平衡的方法有以下两种：7.计算风网总阻力和总风量。8.集中风网阻力平衡。除尘风网示意图%10121HHH并联风网中主阻管路与支路在节点之间的阻力为H1、H2Ψ为支管相对于主阻管路的不平衡率1、把需要提高阻力的管道（支管）的直径适当缩小，使风管中的风速相应提高。由于风管阻力的大小与风速的平方成正比，所以风管直径的缩小就使风管的阻力提高很大。这种以缩小管径来提高阻力的方法，主要用于阻力相差较大的情况。这种方法是可行的，但只有试算多次才能找到符合节点压力平衡要求的管径。为了避免节点压力平衡计算的繁杂工作，在工程上实际计算时，可用下式：D0=D1（01HH）0.225式中：D0——调整后的管径；D1——调整前的管径；H0——调整后的压力（即达到平衡时的压力）；H1————调整前的压力。2、用调节阀调节。就是在压损小的支管上加装阀门（闸板或蝶阀）。通过调整闸板的插入深度或旋转蝶阀的角度来增加支管阻力，实现上述两管路的阻力平衡。在实际风网中，不管其阻力是否平衡，通常在每根支管上都装有阀门，以便在生产中根据情况随时调整。在进行压力平衡计算时一般不允许放大主管的直径来实现压力平衡，因为主管直径放大后其风速要下降，粉尘可能会沉降。9.根据风网总风量和总压损选择离心通风机的型号、机号和选配电动机通风除尘网路受机器设备振动的影响，安装质量好的管网初运转时几乎不漏风，但是运转一定时间后，却不可能保持十分严密，一般会有7%～15%的漏风量。如果网路设计不合理，施工质量差或长期失修，漏风量将更大。所以设计时就考虑必要的漏风量。管网的漏风主要发生在法兰连接处、清扫孔和闸门等处。此外除尘器在吸气段工作时，也会发生漏风现象。漏风率的大小同管网的长度和繁简程度有关。考虑上述两部分漏风因素，采用的漏风系数按1.1～1.2计算.单根除尘管不考虑漏风。计算完毕，应将作业机型号、吸风量和阻力、管道规格和风速、风机型号、除尘器规格、电机功率、转速及型号标明在图上。H风机=（1.15～1.2）H总Q风机=（1.1～1.2）∑Q考虑到设计、施工安装误差、长期运行中通风机性能降低等因素，在选择风机时，对计算的压损值要附加一个安全系数。附加的量即为风机风压的余量。这一系数通常取1.15～1.2。已计算出1段H＝62.7×9.8Pa，2段∑ξ=0.57,H=19.6×9.8Pa。两者之间其不平衡率为%10%21%1007.626.497.62需阻力平衡计算：采用缩小第2管，调整后，第2管的H0＝（62.7－30）×9.8Pa＝32.7×9.8Pa。调整前,H1=19.6×9.8Pa。按公式mmHHDD10792.1067.326.19120225.0225.00110取D＝110mm，则第2段smV/5.1711.028266002Pa8.97.185.17061.02动H由D、V值查曲线计算线图R＝3.2×9.8Pa/s，则Pa8.96.2582.3LRHm由Hj=∑ξH动，得Pa8.93.367.106.25Pa8.97.107.1857.0mjjHHH2段总阻力H＝30＋36.3＝66.3×9.8Pa1与2不平衡率%10%5%1003.667.623.66通风管道内空气流动的压力损失通风管道内空气流动的压力损失有两种：一是由于空气本身的粘滞性和空气同管壁而产生的压损，称摩擦压损或沿程压损；另一种是空气流经管道中某些部件时，由于速度的方向、大小发生变化，产生涡流所造成的压损，称局部压损。一、单位摩擦压损R对于每米长圆管，其单位摩擦压损为)/(22mPavdR对于每米长矩形风管，其单位摩擦压损为)/(222mPavbaabRλ－－摩擦压损系数空气通过1米长风管的摩擦压损为)(amPRlH可根据公式制成计算表或线解图二、局部压损当空气流过风管的管件（如弯头、三通、渐扩管、阀门等）时，因流向和流速的变化以及气流的分流和合流都会造成能量损失，称为局部损失。帕）(22vHj局部压损系数一般是通过实验方法求得的。实验时先测定出管件前后的全压差，再除以同风速v对应的动压ρv2/2，便得到局部压损系数值。1、弯头气流经弯头转弯时，由于惯性作用在弯头的外侧和内侧形成两个涡流区。另由于风管中心处的气流速度要比管壁附近的大，因此在转弯时离心力也大，从而产生力矩，引起气流成对地旋转，其旋转方向是由中心向外。6.02dR008.02、三通使气流分流称压气三通，合流称吸气三通。吸气三通内气流流动情况为了减少风管的局部压损，通常可采取下列措施：1、避免风管断面的突然变化，用渐扩（缩）管代替突然扩大（缩小）其中心角不宜过大（＜45°）；2、用圆弧弯头代替直弯头。对于矩形弯头，应在其中装设导流叶片。三通的夹角不宜超过30°；3、合理布置管件，避免相互影响；4、降低排风管出口风速，以减小出口动压。三、风管总压损2vRlH2＋＝对于由直径不同的多根风管组成的串联管路，其总压损按下式计算：)2v(RlHn12m1＋＝R大－对应于大头直径和风速v的单位摩擦压损对于圆锥形汇集风管，所实验分析，可按下式近似计算：lR2H大＝对于直径差别较大或分布距离不等的支管，汇集风管应做成图示的阶梯形，其总压损应分段计算。计算实例：图示为某饲料加工厂粉碎机风网示意图，完成该风网的计算。为计算清晰，先编制风网阻力计算表。管号Qm3/hVm/sH动DmmLmRHm∑ξHjX9.8PaHm+Hj∑HX9.8Pa说明123456789101112139FQ-6022507070①2250128.826080.584.60.545.810.480.4R＝1.5D3个弯头沙克龙225040120.4下旋60D500并联②2250128.826060.583.50.363.26.7127.12个90度弯头③2250128.826050.582.90.181.64.5131.61个90度弯头TMCB-182250100231.6计算管段①查附录，粉碎机Q＝2250m3/h取v=12m/sPa8.98.8122.121v212601222500188.022＝动HmmD根据D、v的数值，查计算线图，R＝0.58×9.8Pa/mHm=R×L=0.58×8×9.8=4.6×9.8Pa，3个弯头，α＝90°，R＝1.5D，查附表ξ=0.22,∑ξ=0.66,Hj=0.66×8.8=5.8×9.8Pa粉碎机Q＝2250m3,H=70×9.8Pa将计算出的有关数据填入表中。采用同样的方法计算出②③段的阻力。若选用下旋60型双联沙克龙，每个沙克龙处理风量为2475/2=1237.5（m3/h)，查附录，先D＝500mm的沙克龙，则Pa)8