《通风除尘与气力输送》
　　
　　课程设计指导书
　　
　　一、目的
　　
　　熟悉粮食企业通风和气力网络的设计计算步骤，熟练掌握粮食企业通风和气力网络的设计计算方法以及常见设备的结构、选择，提高学生在本学科的分析和解决实际综合应用能力。
　　
　　二、要求
　　
　　1、画出风网设计计算平面图。
　　
　　2、确定各管路以及除尘器、设备尺寸规格等。
　　
　　3、计算阻力，选择风机。
　　
　　4、绘制自制管件尺寸图。
　　
　　三、风网设计原则与步骤
　　
　　（一）除尘风网的设计计算
　　
　　1、设计原则
　　
　　（1）除尘风网的设计应力求布置合理，管路短，不影响工艺操作、运输、交通和自然采光、在满足吸风量和净化要求的前提下，力求少占建筑空间，投资低和维修方便。
　　
　　（2）在布置风网设备吸尘点时，应考虑到使整个吸气设备内造成负压的均匀性，并考虑到灰尘散发要尽量和气流运动方向相符。
　　
　　（3）除尘风网的通风机应尽可能安设在除尘罪后面，并应使通风机位于被吸风设备的上方，避免管道下行。当采用两级除尘时，通风机可安装在两级除尘设备之间。
　　
　　（4）刹克龙除尘器并联使用时应以两个或四个组成一组，沿墙、柱敷设。
　　
　　（5）装设在车间内的除尘器所排出的空气，如不再继续净化，应当用风管导出室外，出风管的管口位置应高于建筑物的高度，并加设风帽。
　　
　　（6）经净化设备排出的灰尘和泥浆，应考虑能经常可靠地清理和运送，以保证除尘设备正常运转。
　　
　　（7）布置设备、管道及配件时，应为安装、操作、检修留有必要的平面与空间位置。
　　
　　（8）为了避免阻塞，除尘管道的zui小直径不应低于80mm。为了减少阻力，风管应尽量避免转弯，如转弯时其曲率半径R=（1—2）d（d---管道直径）。
　　
　　2、设计步骤
　　
　　（1）确定机器设备或吸点所需的吸风量和阻力
　　
　　粮食加工厂中，各机器设备本身都是——个“尘源”，因此，要求在尽可能高度密闭“尘源”的前提下，确定设备吸风量和阻力。这是我们进行风网计算的一个主要依据。机器设备所需的吸风量和阻力是根据所需完成的工艺任务和除尘要求来确定的。粮食加工厂中常用设备的吸风量和阻力见教材表或查产品说明书、设计手册等。
　　
　　（2）确定风网中各管道的风速
　　
　　除尘风管内风速的选择，应保证灰尘在风管内不沉积的条件下，尽可能地减少风网的阻力损失，并应使材料消耗、系统指标为*。
　　
　　粮食加工企业管道风速推荐如下：
　　
　　粮仓：u=12--16m／s；
　　
　　清理：u=6---15m／s；
　　
　　砻谷：u=8---16m／s；
　　
　　碾米间：u=8---13m／s；
　　
　　制粉间：u=8--12m／s。
　　
　　通常在粮食加工厂中，除尘风管中的风速不应低下8m／s，以u=10—14m/s为。
　　
　　（3）计算风网各管段直径
　　
　　根据流体的连续方程式，可得风量Q、风速U、风管断面积F三者之间的关系为：
　　
　　Q=3600·F·U
　　
　　当选用圆截面风管时，由上式可以得出风管直径d（mm）的计算式：
　　
　　d=0.0188（Q/U）1/2
　　
　　实用中，可直接利用风网阻力计算表来选取d值。
　　
　　（4）选定除尘器的种类、型号并确定除尘器阻力
　　
　　在选择除尘界的种类时，应首先考虑含尘空气所需净化的程度，进入除尘设备前空气的含尘浓度，灰尘粒径的大小，灰尘的性质及回收价值，还需考虑到制作简单、节省材料、所占建筑休积小、便于操作和维修。除尘设备的大小一般根据所处理的风量和进口风速来确定。除尘器的阻力可按下式计算：
　　
　　H除=ζH动
　　
　　式中，ζ---除尘器的阻力系数；
　　
　　H动除尘器的进口风速的动压。
　　
　　（5）绘制风网草图和风网轴侧图
　　
　　根据车间已布置好的工艺平、立、剖面图，绘制风网计算草图和轴侧图，此轴侧图为450斜轴侧图，在X，Y，Z三个空间座标方向上均应按相同比例画管道或设备的实际长度。在画出风网草图和轴侧图后，对于集中风网，要找出风网的主环路。所谓主环路指的是：吸风量zui大、管道zui长、局部构件zui多的zui不利坏路。用此环路作为计算风网阻力损失的主环路，其它管路统称为风网的支路，所有支路均应与主环路在节点处取得阻力平衡。
　　
　　（6）计算管道的总阻力损失和系统总风量
　　
　　由于除尘风网的灰尘浓度较小，因此管道总阻力损失的计算可以按纯空气管道的计算方法进行。
　　
　　空气在管道中流动时，受到的总阻力H总为主环路中摩擦阻力和局部阻力两项之和，即：
　　
　　H总=ΣH沿+ΣH局
　　
　　式中，H总—风网总阻力；
　　
　　ΣH沿---主环路上沿程阻力之和；
　　
　　ΣH局---主环路上局部阻力之和。
　　
　　系统总风量：
　　
　　Q总=ΣQ
　　
　　式中，Q总一系统总风量（m3/h）；
　　
　　Q---各吸尘点风量（m3／h）。
　　
　　（7）通风机和电动机的选择
　　
　　①通风机的选择
　　
　　选择通风机的全压应等于除尘风网主环路总阻力损失的1.1---1.2倍。
　　
　　H风机=（1.1---1.2）H总
　　
　　风机的总风量应等于该除尘风网各吸尘点风量之和再加10％-20％的漏风储备。
　　
　　Q风机=（1.1---1.2）Q总
　　
　　储备系数的取值可视风网组合情况而定，一般吸尘点少，风网简单时，取小值；吸尘点多，风网复杂时，取大值。
　　
　　根据H风机和Q风机即可由通风机性能曲线图、表选择合理型号、机号的通风机并确定其转速。
　　
　　②电动机的选择
　　
　　电动机的轴功率（kw）为：
　　
　　N电=K
　　
　　式中，H、Q—通风机的全压和风量；
　　
　　K---电动机储备的系数；
　　
　　η风一通风机的全压效率；
　　
　　η传一通风机与电动机之间的传动效率。
　　
　　风机所配电动机的型号和功率一般可从风机产品样本中查取，如果查不到可以通过上式计算再自行配置。
　　
　　（二）气力输送网路的设计计算
　　
　　1、设计原则
　　
　　（1）组合在同一组风网中各输料管的物料性质要基本相同。这样随气流一同进入汇集管的轻杂和粉尘，可以利用除尘设备将其收集起来，按其价值进行统一整理，避免再分别进行复杂处理。
　　
　　（2）在组合风网时，为使各输料管的阻力达到自然平衡，应尽可能地把输送量大、阻力损失较大的输料管，安设在距风机较近的地方，而输送量小、且阻力较小的输料管安设在离风机较远的地方，以利于网路的正常运行。
　　
　　（3）在组合风网时，要尽量考虑气流的综合利用，使气流在输送物料的同时能起到部分除尘、消杂、分级和冷却的作用，达到一风多用。在保证工艺流程要求的前提下，尽量减少物料的提升高度和提升次数。
　　
　　（4）风网组合要合理、紧凑、整齐、美观，便于操作、维修和风网测定。
　　
　　2、主要参数的确定
　　
　　气力输送的主要参数包括输料量，输送浓度、输送气流风速等，这些参数的正确确定，对于粮食加工厂设备的选择和运行的经济性和可靠性有很大影响。
　　
　　（1）输送物料量
　　
　　在粮食行业，稀相吸送式各输料管输料量的大小是由工艺流程所决定的。但作为计算依据的输料量，应该是各输料管在单位时间内通过的zui大输送量。因此，各输料量的计算方法是按工艺设计平均物料量再加一定的余量而得。即：
　　
　　G算=αG（kg／h）
　　
　　式中，G---各输料管的设计平均输送量（kg／h）；
　　
　　α---贮备系数，考虑到工艺因物料性质的变化，操作指标的改变等可能引起流量的变化而附加的系数。一般取α=1．05—1．2。对面粉厂输送的各种物料，其值见教材。
　　
　　（2）输送浓度
　　
　　在粮食工业的装置中，—般采用的浓度或称浓度比均它是指单位时间内通过输料管某一截面物料的重量与空气的重量的比值，即：
　　
　　μ=G/Ga=G/ρaQ（kg／kg）
　　
　　式中，G一单位时间某根输料管所输送的物料重量（kg/h）；
　　
　　Ga一单位时间内通过某根输料管的空气重量（kg/h）；
　　
　　ρa一空气的重度。在标准状况下，取ρa=1．2（kg／m3）；
　　
　　Q—单位时间内通过某根输料管空气的体积流量，简称风量（m3/h）。
　　
　　浓度是自接关系到风网的风量、压损以及动力消耗的一个重要参数，—般情况下，输送浓度越大越经济。但是，由于粮食工业受工艺流程和没备条件的限制，不能选用较高的输送浓度。因此，在确定输送浓度时，应该根据厂型、输送形式、物料性质、风网压损平衡，以及没备和物料的冷却要求等同素来全面考虑。
　　
　　对于采用各种不同输送方式的装置，—般选取的浓度比范围见教材或查阅有关设计资料。
　　
　　（3）输送气流速度
　　
　　装置中的实际输送气流速度的大小，是根据理论研究，实验结果以及装置运行中的经验数据综合选取的。输送速度过高，会造成物料的破碎，增大管件的磨损和动力消耗。输送速度过低则容易引起掉料、管道堵塞，影响连续生产：。因此恰当地选择输送风速是很重要的。一般情况下，应在保证输送工作稳定可靠的前提下，尽量选取低风速。
　　
　　输送物料的气流速度主要取决于各种物料悬浮速度的大小，粮食行业各种物判的悬浮速度见教材或查阅有关设计资料。
　　
　　对于粮食加工厂，由于网路比较复杂，某些设备效率较低，物料性质差异较大，根据实测及实践经验推荐采用如下输送风速：输送毛麦u=18~20m／s；净麦u=20m／s；湿麦u=22—24m／s；粉间物料u=18-2m／s；大米、糙米、稻谷u=18～20m／s；杂粮u=-20--25m／s，通常水平输送应比垂直输送的输送风速大2—4m／s。
　　
　　一般输料管的管径不小于60mm。
　　
　　3、压力损失计算
　　
　　低压吸送式风网的阻力损失，是由空气和物料的混合物在运动过程中，连续不断地通过各个部件的阻力组成，其中自了空气进入装置到卸料器为止的部分，是直接用于输送的压损H1。而卸料器以后的部分，物料已经卸掉，主要是一些辅助系统的管件和除尘器等的压损H2。即：
　　
　　ΣH=H1+H2
　　
　　1）直接用于输送物料压损
　　
　　H1=H机+H接十H加十H摩十H弯十H复十H升十H卸
　　
　　各项压损的汁算方法见教材。
　　
　　2）直接用于辅助部分压损
　　
　　H2=H汇+H管+H除
　　
　　H汇+H管，取30---50，依据管网复杂程度而定。
　　
　　H除，单独计算后查表确定。
　　
　　4、风机压力和风量的确定
　　
　　考虑到由于网路系统设备安装引起的漏风量和阻力损失计算中没有考虑到的因素在选择通风机时压力和风量均要附加10％--20%的安全系数。
　　
　　即要求风机所提供的压力为：
　　
　　H风机=（1.1—1.2）∑H（mmH2O或Pa）
　　
　　要求风机所提供的风量等于各条输料管计算风量之和，即：
　　
　　Q风机=（1.1—1.2）∑Q（m3/h）
　　
　　根据H风机和Q风机选择风机的型号，确定其转速，并计算其轴功率以及所需电动机的功率，配置合适的电动机。