第3章 除尘系统设计计算
除尘系统通常由集气罩、通风管道、除尘器、通风机、电动机、烟囱等部分组成。本章节将对各部分进行详细计算与选择。
集气罩的设计计算
污染物捕集装置按气流流动的方式分为吸气式和吹气式两大类。吸气捕集装置按其形状分为两类：集气罩和集气管。对密闭的生产设备，若污染物在设备内部发生时，会通过设备的孔和缝隙逸到车间内，如果设备内部允许微负压存在时，则可采用集气管捕集污染物，如果设备内部不允许微负压存在或污染物发生在污染源的表面时，则可用集气罩进行捕集。
集气罩种类繁多，应用广泛。按集气罩与污染源的相对位置及围挡情况，可把集气罩分为三类：密闭集气罩、半封闭集气罩、外部集气罩。外部集气罩又可分为上部吸气罩、下部吸气罩、侧吸罩。根据要求，本设计采用上部吸气罩。 3.1.1 集气罩的设计
由题目设计条件和要求可知，本设计采用外部集气罩中的冷过程上部集气罩。对于外部集气罩排风量的确定多采用控制速度法。 （1）控制点控制速度Vx的确定
本设计中，污染源产生轻矿物粉尘，以轻微速度发散到尚属平静的空气中，所以污染源的控制速度按《大气污染控制工程》中表13-2可得
表13-2 外部集气罩污染源控制速度vx
控制速度污染物的产生状况 以轻微速度放散到相当平静的空气中 举例 /m?s ?1某些化学槽的液面蒸发，如去油槽等 以轻微速度放散到尚属平低速输料机，如检选胶带机；粉料装袋摩擦静的空气中 压砖机压砖喷漆箱；焊接台；电镀槽 等 以相当大的速度放散出破碎机；高速胶带运输的转运点；物料混合；来，或放散到空气运动迅 粉料装卸等 速的区域 以高速放散出来，或放散磨床、砂轮机、磨砖、切砖机、喷砂、喷漆到空气运动迅速的区域 等 取~1.0 m/s之间。本设计选用vx=0.6 m/s。 （2）集气罩排风量、尺寸的确定；
本设计中污染源尺寸为L × W × H 1200×600×1000(mm)，故适宜采用矩形集气罩，长、宽分别以a、b表示。由《环境工程设计手册》P48图得集气罩计算示意图如下：
题目已知罩口边距污染面积H=600mm，则有
a=L?0.8H?1200?0.8?600?1680mm?1.68m b=W?0.8H?600?0.8?600?1080mm?1.08m
为保证罩口吸气速度均匀，吸气罩的扩张角α不应大于60°，本设计中取45°，则集气罩高度为
h’=a/2?tan??1680?2?tan45??840mm。
为提高集气罩的控制效果，减少无效气流的吸入，罩口加设法兰边。法兰边宽150-200mm，本设计取160mm ，则集气罩总高为
h=h’+ 160=840+160=1000mm
集气罩置于污染源上的排风量可按下式（《环境工程设计手册》P48，式）计算： 式中 Q-----排风量（）
K-----考虑沿高度速度分布不均的安全系数，通常取K= P-----罩口敞开面周长（m） H-----罩口距污染源的距离（） u-----控制速度（m/s）
则可得集气罩排风量
Q?1.4?(1.68?1.08)?2?0.6?0.6?2.782m3?s?1?10015.2m3?h?1
由于两个污染源完全相同，则集气罩计算相同。 总排风量Qz：
Qz=2Q=2×=h
由图一可知，污染源边缘距墙中心线600mm，墙厚240mm，集气罩外边缘距污染源边缘240mm，则集气罩外边缘距墙内边缘为600-120-240=240mm。 3.1.3 集气罩设计小结
有以上设计计算，集气罩相关参数如下：
长a=1680mm，宽b=1080mm，高h=1000mm， 扩张角α=45°，排风量Q=h 集气罩边缘距墙240mm。
管道的设计
在净化系统中用以输送气流的管道称为风管，通过风管使系统的设备和部件连成一个整体。管段设计主要是根据集气罩的流量以及净化设备的要求来完成必须的管道的参数设计。这主要包括：管内流速的确定；管道直径的确定；弯头的设计；直管长度的确定；三通设计计算；沿程阻力损失和局部阻力损失。本设计采用圆形风管来进行连接。 3.2.1管道设计的原则
根据 蒋文举.《大气污染控制工程》，管道设计主要遵循以下原则。
1. 管道系统布置应从总体布局考虑，统一规划，合理布局。力求简单、紧
凑，安装、操作、维修方便，尽可能缩短管线长度，减少占地空间，适用、美观、节省投资。
2. 管道应尽量集中成列、平行敷设，并应尽量沿墙或柱子敷设。管径大的
或保温管道应设在靠墙侧。
3. 管道与梁、柱、墙、设备及管道之间应有一定的距离，以满足施工、运
行、检修和热胀冷缩的要求，一般不小于100-200mm。
4. 管道应尽量避免遮挡室内采光和妨碍门窗启闭；应不妨碍设备、管件、
阀门和人孔的操作和检修；应不妨碍起重机的工作。 5. 管道通过人行道时，与地面净距应不小于2m。
6. 除尘管道力求顺直，保证气流畅通。分支管与水平管或倾斜主干管连接
时，应从上部或侧面接入；三通管的夹角一般不大于30°。
7. 进行管道压力损失计算时，管段长度一般按两管件中心线之间的距离计
算，不扣除管件（如三通、弯头）本身的长度。
8. 对并联管道进行阻力平衡计算，除尘系统小于10%，否则进行管径调整。 3.2.2管道阻力分段计算
图3-1 管道设计简图
图
1.管道内最低速度的确定
《大气污染控制工程》 表13-4所列为除尘管道内最低气体流速，可供设计参考。
在本设计中，污染物为轻矿粉，查《大气污染控制工程》 表13-4得水平管内最低流速为14 m/s，垂直管为12 m /s。考虑要用到垂直管和水平管两部分，而用同一管径。故取管内气速：V1=14 m /s
2.管径的计算与实际速度的确定
由Q=(πdV)/4得到：d=则有d1=550mm
核算实际速度：V1=4Q/(πd12)=14.9 m /s；
查计算表知：动压为 ；当量阻力系数?/d?0.0306。 三通管后的管径d2： d2=774mm，圆整取d2=750mm； 核算实际速度：V2=14.9 m /s ；
查计算表知：动压为 ；当量阻力系数?/d?0.0306。
2
4Q ?V3.管段长度的确定
总体设计草图见图。
由除尘器进口高度：3653 mm， 故管段1的长度L1=2000+7385=9385mm 管段2的长度L2=2000mm
管段3的长度L3=1615+1267=2882mm 管段4的长度L4=3000+8890=11890mm
管段5的长度L5=1200mm
4.集气罩和弯头的确定
查《环境工程设计手册》 ： 1、对集气罩1，ξ=。 2、对集气罩2，ξ=。
3、采用90°弯头(R/d=阻力系数ξ=。
5.三通的确定
根据管径与流量查《环境工程设计手册》 ：
采用30°直流三通（如图）：阻力系数ξ1=，阻力系数ξ2=。
图
6.管道阻力计算
(1) 管段①的阻力计算
摩擦压力损失为
局部阻力包括集气罩1、90°弯头（R/d=）和30°直流三通； 故∑ξ=++= 则局部压损为 (2) 管段②的阻力计算
摩擦压力损失为
局部阻力包括集气罩2、90°弯头（R/d=）和30°直流三通； 故∑ξ=++= 则局部压损为 (3) 管段③的阻力计算
摩擦压力损失为
车间除尘系统设计
