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《通風除塵與氣力輸送》
課程設計指導書
一、目的
熟悉糧食企業(yè)通風和氣力網(wǎng)絡的設計計算步驟,熟練掌握糧食企業(yè)通風和氣力網(wǎng)絡的設計計算方法以及常見設備的結(jié)構(gòu)、選擇,提高學生在本學科的分析和解決實際綜合應用能力。
二、要求
1、畫出風網(wǎng)設計計算平面圖。
2、確定各管路以及除塵器、設備尺寸規(guī)格等。
3、計算阻力,選擇風機。
4、繪制自制管件尺寸圖。
三、風網(wǎng)設計原則與步驟
(一)除塵風網(wǎng)的設計計算
1、設計原則
?。?)除塵風網(wǎng)的設計應力求布置合理,管路短,不影響工藝操作、運輸、交通和自然采光、在滿足吸風量和凈化要求的前提下,力求少占建筑空間,投資低和維修方便。
?。?)在布置風網(wǎng)設備吸塵點時,應考慮到使整個吸氣設備內(nèi)造成負壓的均勻性,并考慮到灰塵散發(fā)要盡量和氣流運動方向相符。
?。?)除塵風網(wǎng)的通風機應盡可能安設在除塵罪后面,并應使通風機位于被吸風設備的上方,避免管道下行。當采用兩級除塵時,通風機可安裝在兩級除塵設備之間。
?。?)剎克龍除塵器并聯(lián)使用時應以兩個或四個組成一組,沿墻、柱敷設。
?。?)裝設在車間內(nèi)的除塵器所排出的空氣,如不再繼續(xù)凈化,應當用風管導出室外,出風管的管口位置應高于建筑物的高度,并加設風帽。
(6)經(jīng)凈化設備排出的灰塵和泥漿,應考慮能經(jīng)常可靠地清理和運送,以保證除塵設備正常運轉(zhuǎn)。
(7)布置設備、管道及配件時,應為安裝、操作、檢修留有必要的平面與空間位置。
?。?)為了避免阻塞,除塵管道的zui小直徑不應低于80mm。為了減少阻力,風管應盡量避免轉(zhuǎn)彎,如轉(zhuǎn)彎時其曲率半徑R=(1—2)d(d---管道直徑)。
2、設計步驟
?。?)確定機器設備或吸點所需的吸風量和阻力
糧食加工廠中,各機器設備本身都是——個“塵源”,因此,要求在盡可能高度密閉“塵源”的前提下,確定設備吸風量和阻力。這是我們進行風網(wǎng)計算的一個主要依據(jù)。機器設備所需的吸風量和阻力是根據(jù)所需完成的工藝任務和除塵要求來確定的。糧食加工廠中常用設備的吸風量和阻力見教材表或查產(chǎn)品說明書、設計手冊等。
?。?)確定風網(wǎng)中各管道的風速
除塵風管內(nèi)風速的選擇,應保證灰塵在風管內(nèi)不沉積的條件下,盡可能地減少風網(wǎng)的阻力損失,并應使材料消耗、系統(tǒng)指標為*。
糧食加工企業(yè)管道風速推薦如下:
糧倉:u=12--16m/s;
清理:u=6---15m/s;
礱谷:u=8---16m/s;
碾米間:u=8---13m/s;
制粉間:u=8--12m/s。
通常在糧食加工廠中,除塵風管中的風速不應低下8m/s,以u=10—14m/s為。
?。?)計算風網(wǎng)各管段直徑
根據(jù)流體的連續(xù)方程式,可得風量Q、風速U、風管斷面積F三者之間的關系為:
Q=3600·F·U
當選用圓截面風管時,由上式可以得出風管直徑d(mm)的計算式:
d=0.0188(Q/U)1/2
實用中,可直接利用風網(wǎng)阻力計算表來選取d值。
(4)選定除塵器的種類、型號并確定除塵器阻力
在選擇除塵界的種類時,應首先考慮含塵空氣所需凈化的程度,進入除塵設備前空氣的含塵濃度,灰塵粒徑的大小,灰塵的性質(zhì)及回收價值,還需考慮到制作簡單、節(jié)省材料、所占建筑休積小、便于操作和維修。除塵設備的大小一般根據(jù)所處理的風量和進口風速來確定。除塵器的阻力可按下式計算:
H除=ζH動
式中,ζ---除塵器的阻力系數(shù);
H動除塵器的進口風速的動壓。
?。?)繪制風網(wǎng)草圖和風網(wǎng)軸側(cè)圖
根據(jù)車間已布置好的工藝平、立、剖面圖,繪制風網(wǎng)計算草圖和軸側(cè)圖,此軸側(cè)圖為450斜軸側(cè)圖,在X,Y,Z三個空間座標方向上均應按相同比例畫管道或設備的實際長度。在畫出風網(wǎng)草圖和軸側(cè)圖后,對于集中風網(wǎng),要找出風網(wǎng)的主環(huán)路。所謂主環(huán)路指的是:吸風量zui大、管道zui長、局部構(gòu)件zui多的zui不利壞路。用此環(huán)路作為計算風網(wǎng)阻力損失的主環(huán)路,其它管路統(tǒng)稱為風網(wǎng)的支路,所有支路均應與主環(huán)路在節(jié)點處取得阻力平衡。
?。?)計算管道的總阻力損失和系統(tǒng)總風量
由于除塵風網(wǎng)的灰塵濃度較小,因此管道總阻力損失的計算可以按純空氣管道的計算方法進行。
空氣在管道中流動時,受到的總阻力H總為主環(huán)路中摩擦阻力和局部阻力兩項之和,即:
H總=ΣH沿+ΣH局
式中,H總—風網(wǎng)總阻力;
ΣH沿---主環(huán)路上沿程阻力之和;
ΣH局---主環(huán)路上局部阻力之和。
系統(tǒng)總風量:
Q總=ΣQ
式中,Q總一系統(tǒng)總風量(m3/h);
Q---各吸塵點風量(m3/h)。
?。?)通風機和電動機的選擇
①通風機的選擇
選擇通風機的全壓應等于除塵風網(wǎng)主環(huán)路總阻力損失的1.1---1.2倍。
H風機=(1.1---1.2)H總
風機的總風量應等于該除塵風網(wǎng)各吸塵點風量之和再加10%-20%的漏風儲備。
Q風機=(1.1---1.2)Q總
儲備系數(shù)的取值可視風網(wǎng)組合情況而定,一般吸塵點少,風網(wǎng)簡單時,取小值;吸塵點多,風網(wǎng)復雜時,取大值。
根據(jù)H風機和Q風機即可由通風機性能曲線圖、表選擇合理型號、機號的通風機并確定其轉(zhuǎn)速。
?、陔妱訖C的選擇
電動機的軸功率(kw)為:
N電=K
式中,H、Q—通風機的全壓和風量;
K---電動機儲備的系數(shù);
η風一通風機的全壓效率;
η傳一通風機與電動機之間的傳動效率。
風機所配電動機的型號和功率一般可從風機產(chǎn)品樣本中查取,如果查不到可以通過上式計算再自行配置。
?。ǘ饬斔途W(wǎng)路的設計計算
1、設計原則
?。?)組合在同一組風網(wǎng)中各輸料管的物料性質(zhì)要基本相同。這樣隨氣流一同進入?yún)R集管的輕雜和粉塵,可以利用除塵設備將其收集起來,按其價值進行統(tǒng)一整理,避免再分別進行復雜處理。
?。?)在組合風網(wǎng)時,為使各輸料管的阻力達到自然平衡,應盡可能地把輸送量大、阻力損失較大的輸料管,安設在距風機較近的地方,而輸送量小、且阻力較小的輸料管安設在離風機較遠的地方,以利于網(wǎng)路的正常運行。
?。?)在組合風網(wǎng)時,要盡量考慮氣流的綜合利用,使氣流在輸送物料的同時能起到部分除塵、消雜、分級和冷卻的作用,達到一風多用。在保證工藝流程要求的前提下,盡量減少物料的提升高度和提升次數(shù)。
?。?)風網(wǎng)組合要合理、緊湊、整齊、美觀,便于操作、維修和風網(wǎng)測定。
2、主要參數(shù)的確定
氣力輸送的主要參數(shù)包括輸料量,輸送濃度、輸送氣流風速等,這些參數(shù)的正確確定,對于糧食加工廠設備的選擇和運行的經(jīng)濟性和可靠性有很大影響。
(1)輸送物料量
在糧食行業(yè),稀相吸送式各輸料管輸料量的大小是由工藝流程所決定的。但作為計算依據(jù)的輸料量,應該是各輸料管在單位時間內(nèi)通過的zui大輸送量。因此,各輸料量的計算方法是按工藝設計平均物料量再加一定的余量而得。即:
G算=αG(kg/h)
式中,G---各輸料管的設計平均輸送量(kg/h);
α---貯備系數(shù),考慮到工藝因物料性質(zhì)的變化,操作指標的改變等可能引起流量的變化而附加的系數(shù)。一般取α=1.05—1.2。對面粉廠輸送的各種物料,其值見教材。
?。?)輸送濃度
在糧食工業(yè)的裝置中,—般采用的濃度或稱濃度比均它是指單位時間內(nèi)通過輸料管某一截面物料的重量與空氣的重量的比值,即:
μ=G/Ga=G/ρaQ(kg/kg)
式中,G一單位時間某根輸料管所輸送的物料重量(kg/h);
Ga一單位時間內(nèi)通過某根輸料管的空氣重量(kg/h);
ρa一空氣的重度。在標準狀況下,取ρa=1.2(kg/m3);
Q—單位時間內(nèi)通過某根輸料管空氣的體積流量,簡稱風量(m3/h)。
濃度是自接關系到風網(wǎng)的風量、壓損以及動力消耗的一個重要參數(shù),—般情況下,輸送濃度越大越經(jīng)濟。但是,由于糧食工業(yè)受工藝流程和沒備條件的限制,不能選用較高的輸送濃度。因此,在確定輸送濃度時,應該根據(jù)廠型、輸送形式、物料性質(zhì)、風網(wǎng)壓損平衡,以及沒備和物料的冷卻要求等同素來全面考慮。
對于采用各種不同輸送方式的裝置,—般選取的濃度比范圍見教材或查閱有關設計資料。
?。?)輸送氣流速度
裝置中的實際輸送氣流速度的大小,是根據(jù)理論研究,實驗結(jié)果以及裝置運行中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)綜合選取的。輸送速度過高,會造成物料的破碎,增大管件的磨損和動力消耗。輸送速度過低則容易引起掉料、管道堵塞,影響連續(xù)生產(chǎn):。因此恰當?shù)剡x擇輸送風速是很重要的。一般情況下,應在保證輸送工作穩(wěn)定可靠的前提下,盡量選取低風速。
輸送物料的氣流速度主要取決于各種物料懸浮速度的大小,糧食行業(yè)各種物判的懸浮速度見教材或查閱有關設計資料。
對于糧食加工廠,由于網(wǎng)路比較復雜,某些設備效率較低,物料性質(zhì)差異較大,根據(jù)實測及實踐經(jīng)驗推薦采用如下輸送風速:輸送毛麥u=18~20m/s;凈麥u=20m/s;濕麥u=22—24m/s;粉間物料u=18-2m/s;大米、糙米、稻谷u=18~20m/s;雜糧u=-20--25m/s,通常水平輸送應比垂直輸送的輸送風速大2—4m/s。
一般輸料管的管徑不小于60mm。
3、壓力損失計算
低壓吸送式風網(wǎng)的阻力損失,是由空氣和物料的混合物在運動過程中,連續(xù)不斷地通過各個部件的阻力組成,其中自了空氣進入裝置到卸料器為止的部分,是直接用于輸送的壓損H1。而卸料器以后的部分,物料已經(jīng)卸掉,主要是一些輔助系統(tǒng)的管件和除塵器等的壓損H2。即:
ΣH=H1+H2
1)直接用于輸送物料壓損
H1=H機+H接十H加十H摩十H彎十H復十H升十H卸
各項壓損的汁算方法見教材。
2)直接用于輔助部分壓損
H2=H匯+H管+H除
H匯+H管,取30---50,依據(jù)管網(wǎng)復雜程度而定。
H除,單獨計算后查表確定。
4、風機壓力和風量的確定
考慮到由于網(wǎng)路系統(tǒng)設備安裝引起的漏風量和阻力損失計算中沒有考慮到的因素在選擇通風機時壓力和風量均要附加10%--20%的安全系數(shù)。
即要求風機所提供的壓力為:
H風機=(1.1—1.2)∑H(mmH2O或Pa)
要求風機所提供的風量等于各條輸料管計算風量之和,即:
Q風機=(1.1—1.2)∑Q(m3/h)
根據(jù)H風機和Q風機選擇風機的型號,確定其轉(zhuǎn)速,并計算其軸功率以及所需電動機的功率,配置合適的電動機。
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