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机械设计

通风除尘系统的阻力计算与阻力平衡

时间:2017-07-05 16:27:43   作者:   来源:   阅读:484   评论:0
    通风除尘系统的阻力平衡

    集中风网中粉尘控制点比较多,在进行风网阻力计算时,往往选取其中的一条管路作为主路,而将其他与之并连的管路看作支路。

    1.选取主路,并编管段号。

    选取主路时,一般遵循以下原则: (1)路径最长,阻力最大;   (2)风量最大。

   图1中:主路:  尘源设备A——管段①——管段②——管段③—除尘器——管段④——风机——管段⑤

    支路:支路1:尘源设备B——管段⑥;支路2:尘源设备C——管段⑦

        通风除尘系统的阻力计算与阻力平衡

图1 通风除尘系统的阻力平衡

    为了清楚地表示风网中每一段管道,常将管道进行编号,如图1所示。在编管段号时,管段的分界点为风网中的设备或以合流三通的总流断面为界。如在图1中,管段①和管段⑥经过三通而汇合,则三通的总流断面N—N就是分界面,其余三通的分界面类同。

  2.支路阻力与主路阻力的平衡

   在图1所示的风网中,风网运行时,空气同时从设备A、设备B、设备C进入风网,分别经过两个三通汇合后进入风管③中,并经风管③将含尘气流送到除尘器中进行净化,粉尘被分离后由除尘器底部的闭风器排出,而净化之后的气流则通过管道④、管段⑤排放到大气中。支路进行阻力平衡,就是要求支路1的总阻力与主路设备A——管段①的总阻力相等;支路2的总阻力与主路设备A——管段①——管段②的总阻力相等。

   粉尘控制工程上,支路阻力与主路阻力按下式计算后,计算结果不大于10%,即阻力平衡:

   通风除尘系统的阻力计算与阻力平衡         

   否则,若计算结果大于10%,即阻力不平衡。

   3.进行阻力平衡的方法:

   (1)对支路重新进行阻力计算。

   (2)在支路上安装阀门的阻力平衡法。

   当支路阻力小于主路阻力时,可在支路上安装阀门,即使阀门消耗一定数量的阻力来使支路阻力与主路阻力平衡。

   (3)调节支路管径进行阻力平衡(即0.225次方法)。

   通风除尘系统的阻力计算与阻力平衡                

式中   D前——阻力不平衡时支路管道的直径;       D后——调到阻力平衡时支路管道的直径;

       H前——阻力不平衡时的支路阻力;         H后——阻力平衡时支路的阻力。

通风除尘系统的阻力计算举例

   如图2集中风网,阻力计算步骤如下。

1.选取主路,并编管段号

    主路:平面回转筛A——管段①——管段②——管段③—除尘器——管段④——风机——管段⑤

    支路: 支路1:平面回转筛B——管段⑥

          支路2:绞龙输送机C——管段⑦

通风除尘系统的阻力计算与阻力平衡

图2 集中风网阻力计算举例

2.主路的阻力计算

(1)确定尘源设备平面回转筛A的阻力HA

         QA=4500m3/h,  HA =500Pa

(2)管段①的阻力计算

        Q1=4500m3/h,选取管段①的风速u1=14m/s, 查附录一,得λ/d=0.0529,D=340mm,Hd=12.01kg/m2。

   所以,Hm =(λ/d)LHd=0.0529×(0.2+1.65)×12.01×9.81=11.53 (Pa)

   因为,R=D,α=90°,查出弯头阻力系数ζ=0.23。 所以,H弯=ζ×Hd=0.23×12.01×9.81=27.10(Pa)

   对于管段⑥,Q6=4500m3/h,选取管段⑥的风速u6=14m/s, 查附录一,得λ/d=0.0529,D=340mm,Hd=12.01kg/m2。

   因为,三通α=30°,D主/D支=1,v支/v主=1,得ζ主=0.45,ζ支=0.15。 所以,H三通主=ζ×Hd=0.45×12.01×9.81=53.02(Pa)

   管段①的总阻力H①= Hm + H弯+ H三通主=11.53+27.10+53.02=91.65(Pa)

(3)管段②的阻力计算           

   管段②位于三通之后,因而Q2=9000m3/h,查附录一,取D=450mm,插入法计算得出风速u2=15.93m/s, Hd=15.52kg/m2,λ/d=0.0371。

   所以,Hm =(λ/d)LHd=0.0371×1.7×15.52×9.81=9.60 (Pa)

   对于管段⑦,Q7=600m3/h,选取管段⑦的风速u7=15.5m/s, 查附录一,得λ/d=0.194,D=120mm,Hd=15.5Kg/m2。

   因为,三通α=30°,D主/D支=3.75,v支/v主=0.97,查附录三得ζ主=0.03,ζ支=0.03。所以,H三通主=ζ×Hd=0.03×15.52×9.81=4.57(Pa)

   管段②的总阻力H②= Hm + H三通主=9.60+4.57=14.17(Pa)

(4)管段③的阻力计算         

   Q3=9600m3/h,查附录一,取D=450mm,插入法计算得出风速u3=17.0m/s, Hd=17.7kg/m2,λ/d=0.037。

   所以,Hm =(λ/d)L Hd=0.037× 1.4×17.7×9.81=8.99(Pa)

   在管段③中,局部构件为除尘器的进口变形管,因除尘器还未选出,而且此构件阻力比较小,所以此局部构件阻力忽略。

   管段③的总阻力H③= Hm =8.99 Pa。

(5)脉冲除尘器的阻力        

   除尘器处理风量:Q除= Q3 = 9600m3/h, 根据除尘器的处理风量Q除的大小,查脉冲除尘器性能表格,选取脉冲除尘器:

   TBLM-78Ⅰ型, 滤袋长度2m,除尘器阻力H除=1470Pa,处理风量3438~17190 m3/h,过滤面积57.3 m2,过滤风速u过=2.79m/Min。

(6)管段④的阻力计算

   Q4=9600m3/h,查附录一,取D=500mm,插入法计算得出风速u4=13.75m/s, Hd=11.56Kg/m2,λ/d=0.033。

   所以,Hm =(λ/d)LHd=0.033×1.2×11.56×9.81=4.49(Pa)

   因为,R=D,α=90°,查出弯头阻力系数ζ=0.23。所以,H弯=2ζ×Hd=2×0.23×11.56×9.81=52.17 (Pa)

   管段④中的局部构件有,除尘器出风口变形管和风机进风口变形管,阻力不再计算,忽略。

管段④的总阻力H④= Hm + H弯=4.49+52.17=56.66(Pa)

(7)管段⑤的阻力计算

   Q5=9600m3/h,查附录一,取D=500mm,插入法计算得出风速u5=13.75m/s, Hd=11.56kg/m2,λ/d=0.033。

   所以,Hm =(λ/d)L Hd=0.033×6×11.56×9.81=22.45(Pa)

   采用伞形风帽,取h/d=0.5,查伞形风帽阻力系数表,得出风帽阻力系数ζ=0.6。所以,H风帽=ζ×Hd=0.6×11.56×9.81=68.04(Pa)

   局部构件风机出风口变形管,阻力不再计算,忽略。

   管段⑤的总阻力H⑤= Hm + H风帽=22.45+68.04=90.49(Pa)

(8)主路的总阻力计算

   主路总阻力: H主=HA+ H①+ H②+ H③+ H除+ H④+ H⑤ =500+91.65+14.17+8.99+1470+56.66+90.49=2231.96(Pa)

3.支路的阻力计算及阻力平衡

(1)支路1的阻力计算

a.设备平面回转筛B的阻力HB

   QB=4500m3/h, HB =500Pa

b.管段⑥的阻力计算    

   管段⑥,Q6=4500m3/h,选取管段⑥的风速u=14m/s, 查附录一,得λ/d=0.0529,D=340mm,Hd=12.01kg/m2。

   所以,Hm =(λ/d)L Hd=0.0529×0.15×12.01×9.81=0.93(Pa)

   因为,R=D,α=60°,查附出弯头阻力系数ζ=0.18。 所以,H弯=ζ×Hd=0.18×12.01×9.81=21.21 (Pa)

   因为,三通支路阻力系数ζ支=0.15。所以,H三通支=ζ×Hd=0.15×12.01×9.81=17.67(Pa)

   管段⑥的总阻力H⑥= Hm + H弯+ H三通支=0.93+21.21+17.67=39.81( Pa)

 c.支路1的总阻力H支1的计算

   H支1= HB+ H⑥=500+39.81=539.81( Pa)

 d.支路1与主路的阻力平衡与调整

   与支路1并联的主路阻力H主并为: H主并= HA+ H①=500+91.65=591.65( Pa)

   因为:通风除尘系统的阻力计算与阻力平衡 , 比值小于10%,所以支路1阻力平衡。

(2)支路2的阻力计算

a.设备绞龙输送机C的阻力HC

   QC=4500m3/h, HC=100Pa

b.管段⑦的阻力计算

   管段⑦,Q7=600m3/h,选取管段⑦的风速u7=15.5m/s, 查附录一得:λ/d=0.194,D=120mm,Hd=14.72×9.81N/m2。

   所以,Hm =(λ/d)L Hd=0.194×0.15×14.72×9.81=4.20 Pa。

   因为,R=D,α=60°,得出弯头阻力系数ζ=0.18。所以,H弯=ζ×Hd=0.18×15.5×9.81=25.99Pa。

   因为,三通支路阻力系数ζ支=0.03。所以,H三通支=ζ×Hd=0.03×14.72×9.81=4.33(Pa)

   管段⑦的总阻力H⑦= Hm + H弯+ H三通支=4.20+25.99+4.33=34.52(Pa)

c.支路2的总阻力H支2的计算

   H支2= HB+ H⑦=100+34.52=134.52( Pa)

d.支路2与主路的阻力平衡与调整

   与支路2并联的主路阻力H主并为:H主并= HA+ H①+ H②=500+91.65+14.17=605.82(Pa)

因为: 通风除尘系统的阻力计算与阻力平衡 

    比值大于10%,支路2阻力不平衡,需要调整。因支路阻力小于与之并联的主路阻力,本题采用在支路上安装插板阀的方法进行阻力平衡。即

   H阀= H主并- H支2=605.82-134.52=471.13(Pa)

   又因为:通风除尘系统的阻力计算与阻力平衡,其中,动压Hd=14.72×9.81(Pa)

   所以,阀门的阻力系数为ζ阀=3.26,查附录二得h/d=0.35。d=120mm,所以h=0.35×120=42mm,即阀门关闭后留的间隙为42mm。

4.计算风网总阻力和总风量

   风网总阻力:∑H=H主=2231.96(Pa)

风网总风量:∑Q=QA+ QB+ QC=9600m3/h

5.选择风机和电动机

   计算风机参数:

 H风机=(1.0~1.2)∑H=1.1×2231.96≈250×9.81(Pa);

 Q风机=(1.0~1.2)∑Q=1.1×9600=10560 (m3/h)

   由此选择风机:4-72 №5A,2900r/min,η=91%。   电动机:Y160M2-2,15kw。

   本除尘风网的局部构件阻力系数如表2所示。阻力计算结果如表1所示。

表1 除尘风网阻力计算表

设备名称或管段编号

风量Q

/m3·h-1

风速u

/m·s-1

管长L

/m

管径D

/mm

Σζ

动压Hd

/kg·m-2

λ/D

摩阻Hm

/Pa

局部阻力HJ

/Pa

Hm+HJ

/Pa

阻力累加/Pa

备 注

主路

支路

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

设备A

4500

 

 

 

 

 

 

 

500

500

500

 

 

管段①

4500

14

1.85

340

0.68

12.01

0.0529

11.53

80.12

91.65

591.65

 

 

管段②

9000

15.93

1.7

450

0.03

15.52

0.0371

9.60

4.57

14.17

605.82

 

 

管段③

9600

17

1.4

450

0

17.7

0.037

8.99

0

8.99

614.81

 

 

除尘器

9600

 

 

 

 

 

 

 

1470

1470

2084.81

 

 

管段④

9600

13.75

1.2

500

0.46

11.56

0.033

4.49

52.17

56.66

2141.47

 

 

管段⑤

9600

13.75

6

500

0.6

11.56

0.033

22.45

68.04

90.49

2231.96

 

 

支路1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

设备B

4500

 

 

 

 

 

 

 

500

500

 

500

 

管段⑥

4500

14

0.15

340

0.33

12.01

0.0529

0.93

38.88

39.81

 

539.81

阻力平衡

支路2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

在支路上安装插板阀,关闭后的间隙为42mm,此时阻力平衡

设备C

600

 

 

 

 

 

 

 

100

100

 

100

管段⑦

600

15.5

0.15

120

0.21

14.72

0.194

4.20

30.32

34.52

 

134.52

            离心通风机:4-72 №5A,2900r/min,η=91%。电动机:Y160M2—2,15kw。

             除尘器:TBLM-78Ⅰ型, 滤袋长度2m,处理风量3438~17190 m3/h,过滤面积57.3 m2,除尘器阻力H除=1470Pa

 

 

表2 局部构件阻力系数表

局部管件

管段编号

说明

 

弯头

R=D,α=90°

0.23

 

 

0.23×2

 

 

 

查附录二

R=D,α=60°

 

 

 

 

 

0.18

0.18

查附录二

三通

α=30°

D主/D支=1

v支/v主=1

0.45

 

 

 

 

0.15

 

查附录三

α=30°

D主/D支=3.75

v支/v主=0.97

 

0.03

 

 

 

 

0.03

查附录三

风帽

 

 

 

 

 

0.6

 

 

查附录二

Σζ

0.68

0.03

 

0.46

0.6

0.33

0.21

 

 


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