通风除尘系统中吸尘罩的设计与计算.pdf

w w w .b z f x w .c o m 第26卷 第2期 2005年4月 特 种 橡 胶 制 品 Special Purpose Rubber Products Vol. 26 No. 2 April 2005 通风除尘系统中吸尘罩的设计与计算 李志华 青岛科技大学67信箱,山东 青岛 266042 摘 要吸尘罩是通风除尘系统中的重要部件,通过分析吸气口的气流运动规律,提出了吸尘罩的设计计算方 法以及所遵循的设计原则,为准确地进行通风除尘系统的设计提供了依据。 关键词除尘;吸尘罩;设计计算 中图分类号TQ33014 93 文献标识码A 文章编号1005 - 4030200502 - 0024 - 04 收稿日期2004 - 07 - 30 作者简介李志华1964 - ,男,副教授,主要从事高分子材料加工 机械的教学与科研工作。 在工业生产中,从生产设备和辅助设备在工 作过程散发出来的含尘气体,如不加以控制,就会 污染车间,如不加以处理,就会从车间排放到大气 环境,对大气造成污染。为防止粉尘的扩散,就要 配置通风除尘系统,把这些粉尘收集起来,然后加 以处理和控制。吸尘罩是通风除尘系统中的重要 部件。由于工艺条件的限制,生产设备无法进行 全密闭,只能把吸尘罩设置在尘源附近,依靠罩口 外吸气流运动,把粉尘全部吸入罩内,使工作地点 的空气含尘浓度符合国家标准。吸尘罩的计算是 否准确、 设计是否合理对整个通风除尘系统的技 图1 吸尘罩的结构 术经济性能具有重要的影响。按吸尘罩的结构, 吸尘罩可分为伞形吸尘罩a、 旁侧吸尘罩b和 条缝吸尘罩 c 3 种[1],如图1所示。其中伞形吸 尘罩是橡塑工业中最常用的吸尘罩,本文重点介 绍伞形吸尘罩的设计计算。旁侧吸尘罩和条缝吸 尘罩的设计计算可供参考。 1 吸气口气流运动的规律 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,从而将粉尘吸入罩内。粉尘控制点 的空气运动速度称为控制风速Vx吸入速度。 这样就向我们提出了一个问题,吸尘罩需要多大 的吸风量Q,才能在距离罩口X处达到必要的吸 入速度Vx要解决这个问题,必须掌握Q和Vx 之间的变化规律。 图2是一个吸气口周围气流运动的情况。如 果将这个吸气口近似的看作一个点,如图2a所 示。气流从四周流向该点,它的流线就是以该点 为中心的径向线。在吸气口四周空气流速相等的 点所组成的面是以该点为球心的球面,这些球面 成为吸气口的等速面。通过每个等速面的空气量 就是吸尘罩的吸风量,即 Q 4πR21V14πR22V21 式中V1,V2 点1和点2的空气流速,m/ s; R1, R2 点1和点2至吸气口的距离,m。 1式可以改写为 V1/ V2 R 2/ R1 2 2 由式2可以看出,吸气口外某一点的空气流 速与该点至吸气口距离的平方成反比。这说明随 控制点至吸气口距离的增大,控制点的空气流速 会很快衰减。因此布置吸尘罩时,应尽量靠近粉 尘源。如果吸气口设在平板上,如图 2 b 所示, 由于吸气范围受到限制,它的等速度面是半个球 2005年 李志华 通风除尘系统中吸尘罩的设计与计算25 面,通过半个球面的空气量就是吸气口的吸风量, 即 Q′2πR21V12πR22V23 比较公式1、 3 , 在同样的距离,同样的空 气流速,自由设置的吸气口所需的吸风量要比靠 平面设置的吸气口大一倍。因此,设计吸尘罩时 应设法减少吸气范围。 图2 吸气口周围气流运动 实际应用的吸尘罩都是有一定面积的,不能 看作一个点,因此不能把上述吸气口的气流运动 规律直接用于吸尘罩的设计计算。常用的计算方 法是根据粉尘源的尺寸、 粉尘进入吸尘罩口的平 均风速或吸尘罩口周边截面的平均风速进行设计 计算。 2 伞形吸尘罩的设计计算 伞形吸尘罩常安装在粉尘源的上方,飞扬的 粉尘场不具有浮力,因而不会自动流向吸尘罩内。 如果想把罩下方的粉尘抽走,就必须用风机在罩 口形成一定负压[2],即在粉尘的飞扬处造成一定 的上升风速,以便将粉尘吸入罩内。因此,必须确 定这种吸尘罩的吸气量。只有准确地确定了吸尘 罩的吸气量,才能准确地进行整个除尘系统的设 计,达到理想的除尘效果。下面介绍两种伞形吸 尘罩的设计计算方法。 211 按罩口的平均风速设计计算 要确定伞形吸尘罩的吸气量,吸尘罩的罩口 风速是设计中的关键数据,不同的工作状况下要 取得比较好的吸尘效果,其罩口风速相差很大。 对同一吸尘罩在同一工况下,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。根据经验,表1列出了橡塑工厂中常用的 罩口平均风速。 吸风量的计算公式如下 Q 3600AVp14 式中Q 吸尘罩吸风量,m3/ h ; A 罩口面积,m2; Vp1 罩口平均风速,m/ s。 表1 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浸槽 0125～015 扬尘低速飞散, 无干扰气流 1喷漆; 2酸洗; 3焊接 015～110 扬尘较高速飞散, 有较小干扰气流 1开炼机、 密炼机; 2装袋、 装桶; 3解包机 110～215 扬尘高速飞散, 有干扰气流 1喷吵; 2粉磨机; 3砂轮机 215～10 常见的罩口形状为矩形和圆形见图3 a , 3b。 罩口面积的计算方法 矩形罩口AL W5 其中Ll 015h6 Ww 015h7 圆形罩口AπR28 其中Rr 0.25h9 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4可以看出,罩口速度Vp1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。 实验证明,罩口风速的分布与罩的扩张角有 关。扩张角越小,风速分布越均匀。扩张角小于 60 时,罩口中心部分风速、 边缘部分风速与平均 风速十分接近;扩张角大于60 时,罩口中心风速 与平均风速之比值随扩张角的增大而显著增大。 26 特 种 橡 胶 制 品第26卷 第2期 图3 罩口形状及罩口平均速度分布 因此,正常情况下,为了加强粉尘的收集效果,罩 的扩张角应尽量小于60 [3] 。 212 按罩口周边截面的平均风速设计计算 如图4所示,计算公式如下 Q 3600GhVp210 式中Q 吸尘罩吸风量,m3/ h ; G 罩口周边长, m ;对矩形罩口,G 2L W;对圆形罩口, G 2πR; Vp2 罩口周边截面上的平均风速m/ s , 视具体情况而定,一般取012～2m/ s。 图4 罩口形状及罩口周边截面的平均速度分布 上述两种计算方法可根据实际情况选择使用 也可同时采用。 213 吸尘罩的设计原则 吸尘罩的作用在于把逸散的粉尘收集起来, 以便通过管道送到除尘设备加以净化处理。设计 吸尘罩时应遵循以下原则 吸尘罩应尽可能包围或靠近粉尘源,使粉尘 源局限于较小的局部空间。用尽可能小的吸尘罩 收集尽可能多的粉尘。 吸尘罩的吸气气流方向应尽可能与粉尘气流 运动方向一致。 吸走的粉尘气流不允许通过操作人员的呼吸 区。 吸尘罩应力求结构简单、 造价低,便于安装和 维护。 吸尘罩的配置应与生产工艺协调一致,不影 响工艺操作。 3 结语 吸尘罩设计的目的是用较小的吸风量来控制 污染源。我们希望吸尘罩只抽吸含尘气体,不希 望含尘气体外部的干净空气进入吸尘罩内。如果 干净空气进入吸尘罩,增加了处理风量,并且还要 加大风机的容量。 一般吸尘罩的外形和结构都比较简单,但要 满足要求,获得好的效果,往往有一定的难度。设 计者需掌握各方面的知识和经验,对各种影响因 素综合考虑。本文提供了两种设计计算方法,设 计时应正确选择所使用的各种参数,并对结果进 行分析和对比,选择最合理的结果。在实际中应 用,效果良好。当缺乏资料数据时,可进行实地调 查,收集有关的实际数据。条件允许时,可对同类 现场进行实测和分析,以获得更全面的实际资料。 参考文献 [1] 孙熙1 袋式除尘技术与应用[M]1 北京机械工业出版社, 2004 ,2341 [2] 胡伟鼎1 通风除尘设备设计手册[M]1 北京化学工业出版 社,2003 ,71 [3] 孙一坚1 简明通风设计手册[M]1 北京中国建筑工业出版 社,1997 ,1231 下转第29页 2005年 刘锦文 减震筒波形防护胶套模腔 气压成型工艺29 严重影响着使用寿命。根据有关资料[1]介绍,在 配料中加入适量聚氯乙烯塑料,即能有效地提高 其胶体耐臭氧、 耐天候老化性能,同时适量加入经 浸润处理的聚酯短纤维[2]即能有效地提高胶体的 拉伸强度和动态曲挠性等综合性能,使其具有良 好的耐弯曲、 耐拉压、 耐磨损、 抗疲劳性能。经多 次配合试验、 小试、 半成品、 成品综合性能试验结 果,并结合配方的经济性而确定的胶料配方如表 1所示。配方中聚氯乙烯质量分数为913 ,聚酯 短纤维质量分数为1716 ,对改进波形防护胶套 的综合性能和使用效果十分明显。经对径长比为 50∶250的波形防护胶套制品性能测试,在试验 温度为- 20℃,往复伸缩变形量为60mm时,其 耐疲劳能力可达213105次,比改进前的117 105次可提高3513 。 3 结语 波形防护胶套制作工艺的革新和配方的改进 其主要技术效果是 1 模腔 气压成型工艺中 的成型变形为柔性非刚性压力,有效的提高了 制品的外观质量并对提高使用寿命有利 ;2 聚氯 乙烯的适量掺入能起到对制品防止龟裂和抗臭氧 耐老化的效果 ;3 聚酯短纤维的适量掺入能有效 的提高制品胶体的综合物理性能使制品的耐疲劳 能力提高,使用寿命延长。 参考文献 [1] 邓本诚等编1 橡胶并用与橡塑共混技术 性能、 工艺与 配方[M]1 北京化学工业出版社,199813711 [2] 刘锦文1 聚酯短纤维在胶带中的应用[J ]1 特种橡胶制品, 2003 ,241 25 - 261 Accordion Folded Boot of Shock2absorbing Cylinder Cavity2Air Pressure ing Process L IU J in2wen Changle Rubber Machinery Test Plant , Qingdao Design Institute of Rubber Industry , Changle 262400 ,China Abstract The key technique of air pressure ing process to produce accordion folded boot for vehicle , that the ratio of the diameter to length was 50∶250 , was summarized. The aging property , crack and fatigure resistance of accordion folded boot were reviewed in practice. Key words shock2absorbing cylinder , wave , protective boot , air pressure ing 上接第26页 Design and Calculation of Dust Absorbing Cover in the Ventilating and Dust Removing System L I Zhi2hua Qingdao University of Science Technology , Qingdao 266042 ,China Abstract The dust absorbing cover was an important part in the ventilating and dust removing system. By analyzing the air flowing regular , the designing and calculating s for the dust ab2 sorbing cover was put forward , the designing principle being followed , and the basis for exactly desig2 ning the ventilating and dust removing system was provided. Key words dust removing , dust absorbing cover , design and calculation