轮碾机课设

第一章任务书
一、设计题目：某铸工车间轮碾机，皮带机粉尘治理的设计。

二、原始资料：
1、轮碾机四台S114型直径2300mm。

皮带机两条宽B=500mm，其中一条为上料皮带，在轮碾机的上部。

另外一条为下料皮带，深入底下500—800mm，取500mm。

2、粉尘资料：
3、入气流量温度：1500mg/m3，含SiO210%以上。

要求两台轮碾机的粉尘用一套粉尘治理系统。

除尘设备可选用电除尘器或袋式除尘器。

4、环境温度t=14℃
5、车间平面图、车间立体图以及轮碾机立体图附后。

三、成果要求：
1、绘制粉尘治理平面图、剖面图、系统图各一份（２号）。

2、整理计算书一份
要求：水力计算；
设备选择计算；
车间风平衡计算，给出补风量。

四、设计步骤：
1、除尘系统的划分。

2、捕集装置的设计。

3、管道系统的设计。

4、净化设备的选择或设计。

5、排放烟囱的设计。

五、参考资料：
《工业通风》建筑工业出版社
《供热通风设计手册》建筑工业出版社
车间立面图
车间平面布置图
轮碾机立面
第二章设计
一、除尘系统的划分
1、划分原则：
（1）以生产主机为中心，同一生产流线，运行班次相同，生产相同时间的扬程点，划分为一个中心。

（2）每个系统排风点不超过５-６个。

（3）粉尘性质相同的吸风点划分为一个系统，以利于物粒回收。

（4）下列情况之一不能划分为一个系统：
a、易燃易爆粉尘和油污；
b、结合后有结露可能的气体；
c、混合后有爆炸可能的气体；
d、混合后影响物粒回收的气体。

2、实际系统划分：
根据所给设计资料，可知其生产工艺操作过程为：物料由架空皮带输于碾上时，物料经溜槽落至轮碾上，被碾碎以后，再经溜槽至地面沟皮带上，故可定为八个采尘点。

将八个采尘点分为两个对称系统，两台轮碾机及各自相应皮带产尘点为一个系统。

此划分为一方面两系统对称，可省管材，使风机与除尘器选择型号一样，维护及检修更方便。

另一方面，在系统中，有一台轮碾机停止工作时，也可以不致使风机和除尘机空载量过大。

二、捕集装置（集气罩）的设计：
1、布置要求：
（1）尽可能将污染密团，以隔断污染气体与室内二次气体的联系，防止污染物随室内气流扩散。

（2）密闭罩内应保持一定的负压，避免污染物从罩上缝隙外逸，为此需合理地组织罩内气流和正确地选择吸风点的位置。

（3）吸风位置不宜设在物料集中地点和飞测区内，避免把大量物料吸入净化系统。

（4）设计密闭罩，不应妨碍工艺生产操作和方便检修。

2、布置原则：
（1）集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物扩散限制在最小的范围内，以防止横向气流干扰，减少排气量。

（2）集气罩的吸气方向应尽可能与污染气流运动方向一致，充分利用污染气流的初始动能。

（3）尽量减少集气罩的开口面积，以减少排风量。

（4）集气罩的吸气气流不允许经过工人的呼吸区再进入罩内。

（5）集气罩的结构不应妨碍工人操作和设备检修。

3、捕集装置的布置：
由于轮碾机为一落料点，静压较高，可以局部架密封罩，并设排气罩。

地沟皮带也是一落料点，静压较高，可以局部架密封罩，并设排气罩。

4、捕集风量计算：
（1）轮碾机上捕集风量的确定：
由于轮碾机尺寸，直径2300mm，按截面风速计算排风量：Q=3600fV，Q——排风量m3/h；f——密闭罩的截面积m2,V——垂直于密闭罩截面的平均风速，一般可取0.25-0.5m/s，可取V=0.3,Q=3600Vf=3600×0.3×0.25π×2.32= 4487m3/h,可查得密封罩排气量L=4487m3/h。

考虑架空皮带生尘点，有密封罩通过溜槽与轮碾机密封罩相连.，所以轮碾机排风量再加上一个附加值，取值为500 m3/h,故轮碾机密封罩排风量为4987 m3/h。

（2）地沟皮带局部捕集风量确定：
物料落至皮带传送机时，排风量可接下式：
L=L
1+L
2
式中 L-工艺设备排风量，m3/h；
L
1
-随物料带入空气量，m3/h；
L
2
-为使罩内形成一定负压而吸入空气量，m3/h。

取溜槽角度α=55°,落料高度H=3m，可得L
1
=2100 m3/h,故地沟皮带密封
罩排风量：L=2100×1.1=2310 m3/h。

其中，Ｌ—工艺设备排风量m3/h，漏风率取10%。

（3）整个系统总排风量的确定：
由于一个系统由两个轮碾机及各自皮带产尘点构成，故总风量为上述两个
风量的二倍。

L
总
=(4987+2310)×2=14594 m3/h。

三、除尘器设计选择
1、除尘器选择原则：
（1）选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度。

（2）粉尘的物理性质对除尘器的性能具有较大影响。

粘性大的粉尘容易黏结在除尘器的表面，不宜采用干法除尘；比电阻过大或过小的粉尘，不宜采用电除尘；纤维性或憎水性粉尘不宜采用湿法除尘。

（3）气体含尘浓度较高时，静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的预净化设备，去除较大尘粒，以使设备更好的发挥作用。

（4）烟气温度和其他性质也是选择除尘设备必考虑的因素，对于高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器。

（5）选择除尘器时，必须同时考虑捕集粉尘的处理问题。

（6）选择除尘器还必须考虑设备的位置、可利用空间环境条件因素，设备的以及投资以及操作和维修费用等经济因素也必须考虑。

2、除尘器效率：
η=((ρ
1-ρ
2
)/ ρ
1
)×100%=((1500-100)/1500)×100%=93.3%
ρ
1
——除尘器的进口空气含尘浓度1500mg/m3
ρ
2
——除尘器的出口空气含尘浓度100mg/m3
注：系统局部通风除尘后所允许的排放浓度：第一类，含10%以上的游离二氧化硅的100mg/m3
3、除尘器的选择：
(1) 除尘器类型选择（见下表）
各种除尘器在不同粒径下的概略效率
各种除尘器的性能及能耗指标
考虑除尘效率、捕集粒径及经济因素，本设计采用袋式除尘器
(2) 除尘器类型的选择
本设计一个系统总排风量为14594 m3/h，因此采用了72ZC300A型回转反吹扁袋式除尘器。

配套性能如下：
风量：10200～15300 m3/h 袋长：3m 袋数：72条
吹风机：型号9-26 NO.4.5 风量：3521 m3/h
风压：4920Pa 速比：731
电机：型号 Y
132S
2
-2 功率：7.2KW
减速器：BLY2715-43×17 转速：2900r/min
该除尘器选用X型S旋，入口气流顺时针方向旋转，出口向上。

净化效率η=99～99.5%，工作阻力ΔP=800～1300Pa。

除尘器外型尺寸：净高F=6035mm
进口尺寸：400×800mm 出口尺寸：Ф630mm
进口高度：4830mm 出口高度：5230mm
四、输送管道设计
1 管道布置原则
(1)一般原则：
a、划分系统原则。

系统划分应充分考虑管道输送气体（粉尘）的性质、操
作制度、相互距离、回收处理等因素，以确保管道系统的正常运行。

b、管网设计原则。

管网配置要实现各支管间的压力平衡，以保证各吸气点达
到设计风量，实现控制污染物扩散的效果。

c、管道布置原则。

(2) 除一般原则外应满足：
a、除尘管道力求顺直，保证气流畅通。

b、当必须水平铺设时，要有足够的流速以防止积尘。

c、对易产生积灰的管道，必须设置清灰孔；为减轻轻风机磨损，特别是当气
体含尘浓度较高（大于3g/m3）时，应将净化装置设在风机的吸入段，当分支管与水平管或倾斜管主干管连接时，应从上部或侧面接入。

d、三通管的夹角一般不大于300
e、当有几个分支管汇合于同一主干管时，汇合点最好不要设在同一断面上；
输送气体中含磨溜性强的粉尘时，在有局部压力损失的地方应采取防磨措施，并考虑管件的检修方便。

2、管道的布置方式：
为了便于管理和运行调节，管网系统不宜过大，同一系统的吸尘点不宜过多，同一系统有多个分支管时，应将这些分支管分组控制。

常见干管布置方式有：
a .干管配管方式
b .个别配管方式
c .环状配管方式
3、管道水力计算步骤：
(1) 首先确定各抽风点位置和风速、风量、气体净化装置、风机和其他配件型号，风管材料等，本设计采用钢管，粗糙度Ｋ=0.15mm。

(2) 根据现场实际情况布置管道，绘制管道轴测图，并进行管段编号，标注长度和风量。

（3）确定管道内的气体流速，使投资和运行费用最小。

（4）根据系统各管段的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸。

（5）风管断面尺寸确定后，应按管内实际流速计算压损，压损计算从最不利管路（系统中压损最大的管路）开始。

（6）对并联管道进行压力平衡计算，两分支管段的压力差应满足以下要求：除尘系统应小于10%，其他通风系统应小于15%。

（7）计算除尘系统的总压力损失。

（8）根据系统的总风量、总压损选择风机和电动机。

4、管路系统水力计算：
①选择计算环路：1-2-3-4-5-6-7为最不利管路。

环境温度T=14℃，假设计算情况下大气压力为一个标准大气压，标况下空气的
密度为1.293kg/m 3,ρ＝ρ０×T O /T=1.293×273/(273+14)=1.23kg/m 3
14594m3/h
4987m3/h
2310m3/h 4987m3/h
6
②计算各管段局部阻力
A. 管段1-2：据Q 1=2310m3/h ，v=13m/s ，查“计算表”得d 1=250mm, λ/d=0.0777,实际流速v 1=13.4m/s ，动压为107.80Pa 。

则摩擦压力损失为∆P L1=L(λ/d)( ρv 2/2)=11.50×0.0777×107.80=96.32 Pa 各管件局部压损系数（查手册）为:
a 矩形集气罩α=40° 查得ξ=0.12 插板阀门开启ξ=0
b 合流三通：α=30° D 1=250mm D 2=360mm D 3=420mm F 1+F 2>F 3,L 2/L 3=4987/7297=0.68,F 2/F 3=0.362/0.422=0.73 查得ξ1=0.2 支管ξ2=0.18
c 90°圆形弯头：R/D=1.5 用三中节两端节 ξ=0.23 管段1-2的局部阻力
Z
1
=Σε(ρV2/2)=(0.12+0.2+0.23）×107.80=59.29Pa
B.管段2-3：据Q
2=7297m3/h，v=14m/s，查“计算表”得d
1
=420mm,λ/d=0.0406,
实际流速v
1
=14.8m/s，动压为131.52Pa。

则摩擦压力损失为∆P
L2
=L(λ/d)(ρv2/2)=1.30×0.0406×131.52=6.94 Pa 各管件局部压损系数（查手册）为:
90°Y型三通α=45°：L
2/L
1
=0.5 查得ξ=0.56
Z
2
=Σε(ρV2/2)=0.56×131.52=73.65Pa
管段3-4: 据Q
3=14594m3/h，v=14m/s，查“计算表”得d
3
=600mm,λ/d=0.0264,
实际流速v
3
=14.5m/s，动压为126.22Pa。

则摩擦压力损失为∆P
L3
=L(λ/d)(ρv2/2)=3.50×0.0264×126.22=11.66 Pa 各管件局部压损系数（查手册）为：
两个90°圆形弯头 R/D=1.5 ξ=0.23
60°圆形弯头：R/D=1.5, 用三中节两端节ξ=0.13
Z
3
=Σε(ρV2/2)=126.22×(0.23×2+0.13)=74.47 Pa
C.管段5-6：据Q
4=14594m3/h，v=14m/s，查“计算表”得d
4
=600mm,λ/d=0.0264,
实际流速v
4
=14.5m/s，动压为126.22Pa。

则摩擦压力损失为∆P
L4
=L(λ/d)(ρv2/2)=10.00×0.0264×126.22=33.32 Pa 各管件局部压损系数（查手册）为:
除尘器出口渐缩管（α=20°）ξ=0.1
两个90°圆形弯头：R/D=1.5，用三中节两端节，ξ=0.23
Z
4
=（0.1+0.23×2）×126.22=70.68Pa
D.管段6-7：据Q
5=14594m3/h，v=14m/s，查“计算表”得d
5
=600mm,λ/d=0.0264,
实际流速v
5
=14.5m/s，动压为126.22Pa。

则摩擦压力损失为∆P
L5
=L(λ/d)(ρv2/2)=20.00×0.0264×126.22=66.64 Pa 该管段局部压力损失包括通风机进出口以及排出口伞形风帽的压力损失。

若通风机入口处变径管压力损失忽略不计。

通风机出口ξ=0.10（估算），伞形风帽 h/D=0.5，ξ=1.3
Z
５
=(0.1+1.3)×126.22=176.71
E.管段2-8：据Q
6=4987m3/h，v=13m/s，查“计算表”得d
6
=360mm,λ/d=0.0494,
实际流速v
6
=13.80m/s，动压为114.37Pa。

则摩擦压力损失为∆P
L6
=L(λ/d)(ρv2/2)=7.50×0.0494×114.37=42.37 Pa 各管件局部压损系数（查手册）为:
a 矩形罩：α=40°查得ξ=0.12
b 合流三通：ξ=0.18
Z
6
=Σε(ρV2/2)=( 0.12+0.18)×114.37=34.31Pa
F.管段9-10：据Q
7=2310m3/h，v=13m/s，查“计算表”得d
7
=250mm,λ/d=0.0777,
实际流速v
7
=13.4m/s，动压为107.80Pa。

则摩擦压力损失为∆P
L7
=L(λ/d)(ρv2/2)=10.50×0.0777×107.80=87.95 Pa 各管件局部压损系数（查手册）为:
a 矩形集气罩α=40°查得ξ=0.12
b 合流三通：α=30° D
1=360mm D
2
=250mm D
3
=420mm
F
1+F
2
>F
3
,L
2
/L
3
=4987/7297=0.68,F
2
/F
3
=0.362/0.422=0.73
查得ξ
1=0.2 支管ξ
2
=0.18
Z
7
=Σε(ρV2/2)=（0.12+0.18）×107.80=32.34Pa
G.管段10-11：据Q
8=4987m3/h，v=13m/s，查“计算表”得d
8
=360mm,λ/d=0.0494,
实际流速v
8
=13.80m/s，动压为114.37Pa。

则摩擦压力损失为∆P
L8
=L(λ/d)(ρv2/2)=9.00×0.0494×114.37=50.85 Pa 各管件局部压损系数（查手册）为:
a矩形罩：α=40°查得ξ=0.12
b合流三通：α=30°ξ=0.05
c 90°圆形弯头ξ=0.23
Z
8
=Σε(ρV2/2)=（0.12+0.05+0.23）×114.37=45.75Pa
③并联管路压力平衡：
a、节点2：ΔP
1-2=155.61Pa ΔP
2-8
=76.68Pa
（ΔP
1-2-ΔP
2-8
）/ΔP
1-2
=（155.61-76.68）/155.61=50.7%>10%
节点压力不平衡，调整后管径为
d´
2-8= d
2-8
(ΔP
2-8
/ΔP
1-2
)0.225=360×(76.68/155.61) 0.225=307.01mm
调整为300mm
b、节点10：ΔP
9-10=120.29Pa ΔP
10-11
=96.60Pa
（ΔP
10-11-ΔP
9-10
）/ΔP
10-11
=（120.29-96.60）/120.29=19.7%>10%
节点压力不平衡，调整后管径为：
d´
9-10= d
9-10
(ΔP
9-10
/ΔP
10-11
) 0.225=250×（120.29/96.60）0.225=262.65mm
调整为260mm
④通风机和电动机的选择
功率：系统总功率等于1-7管段与布袋除尘器的阻力，再加上风机两头压损与最后一弯头估计压损150Pa。

选择通风机的计算风量：L´=L×K
L
=1.15×14594=16783.1 m3/h
选择通风机的计算风压：ΔP´=K×ΔP=1.2×(1869.68+150)=2423.62Pa
则预选4-68N
O
.6.3C型风机
转速：2240r/min 序号：5 全压：2760Pa 功率：16.24Kw
流量：19486 m3/h 电机：Y180M-2(JO
2
71-2)
电机功率：22Kw
⑤校核
A 、风机进出口局部损失：进口尺寸：D=630mm
出口尺寸：353×459mm
a 进口局部损失：tan(α/2)=0.5×（630-600）/630=0.024
其中α=3°得ξ=0.1
断面流速：V
1
=14594×4/3600п(0.63)2=13.01m/s
Z
1
=0.1×1.23×13.012/2=10.41Pa
b 出口局部损失：F
4/ F
=п×0.722/(4×0.353×0.459)=2.37
tan(α/2)=0.5×（600-459）/500=0.14
其中α=16°得ξ=0.38
断面流速：V
2
=14594/3600×(0.353×0.459)=25.02m/s
Z
2
=0.38×1.23×25.022/2=146.30Pa
B 、除尘器进出口局部损失：进口尺寸：400×800mm
出口尺寸：D=630mm
a 进口局部损失：F
4/ F
=4×800×400/(п×6002)=1.13
tan(α/2)=0.5×（800-600）/(2×800)=0.125
其中α=14°, 得ξ=0.27
Z
3
=0.27×126.22=34.08Pa
b 出口局部损失：
直角弯管：R/D=1.5 ξ=0.23 Z
5
=0.23×126.22=29.03Pa
带锥风帽：h/D=0.5 ξ=1.3 Z
6
=1.3×126.22=164.09Pa
ΣZ=Z
1+Z
2
+Z
3
+Z
4
+Z
5
+Z
6
=10.41+146.30+34.08+0.804+29.03+164.09
=384.71Pa
修正后总风压为：
ΔP
修
=ΔP+ΣZ -150=1869.68+384.71-150=2104.39Pa ΔP=1.2×2104.39=2525.27Pa
符合所选电机和风机的型号。