第一节 除尘器的选型

1.1除尘效率
根据设计要求知：
气体含尘浓度为1g/m3,而要求排放粉尘浓度小于100mg/m3
则需要除尘器所要达到的除尘效率为：
η=（1-0.1）×100%/1=90%

1.2除尘器的选择
粉尘的物理化学特性是除尘方案确定的重要依据，为了正确选择、安装、应用，维护除尘设备，必须了解所要处理的粉尘物理化学特性。在粉尘的物理特性中粉尘的粒径大小是最关键的特征数据。一般除尘器与粉尘粒径大小的适用关系如下表：

除尘器类型		粒径大小/um
重力沉降室		>50
惯性除尘器		20-50
旋风除尘器	普通规格	20-200
	高级规格	5-30
湿式除尘器	水浴除尘器	1-10
	文氏管除尘器	0.5-10
滤袋除尘器		0.2-10
电除尘器		0.2-5

根据铝粉粒径在100um左右和工作空间的限制，则最合适除尘器应选择重力沉降室除尘器。但是由于重力除尘器效率较低，所以无法达到预期的除尘目的，因此在重力除尘器作为预除尘的前提下，还应再增加一个普通型的旋风除尘器。这样整个系统就构成了一个一级为重力除尘器，二级为旋风除尘器的两级除尘系统，除尘效果就会达到预期的目的。

1.3重力沉降室优缺点及旋风除尘的选型
1重力沉降室的优缺点
优点：结构简单、投资少、易维护管理、压损小（50—130Pa）。
缺点：占地面积大、除尘效率低（仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子）

2旋风除尘的选型
一般使用经验法
1)、计算所要求的除尘效率
2)、选择除尘器的型式
根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素进行确定
3)、根据允许的压力降确定进口气速，或取为 10～25 m/s，由 可得

4)、根据处理气量和入口风速计算除尘器的进口面积A，入口宽度b和高度h

5)、确定各部分几何尺寸
旋风除尘的比例尺寸如下表：



第二节 喷涂车间通风除尘系统排风量的计算

按设计要求拟采用局部除尘上吸气式集气罩
控制风速Vx=0.4m/s
操作台面的尺寸：长0.8m 宽0.5m
操作台面距罩口距离H=0.4m

则罩口尺寸：长边A=0.8+0.4×0.4×2=1.12m
短边B=0.5+0.4×0.4×2=0.82m

罩口周长：P=2×（1.12+0.82）=3.88m

则得单个产尘点所需排风量为：
L=KPHV_x=1.4×3.88×0.4×0.4=0.869 m³/s

由于该喷涂车间内有12个操作台，则有12个产尘点，故系统所需总的排风量为：
L_总=12 L=12×0.869=10.428m³/s
考虑到除尘器及风管漏风，则管段10及11的计算风量，即系统实际所需总风量为：
L_总，实=1.05×10.428=10.949 m³/s


第三节 重力沉降室的长度计算

当t=20℃时：空气密度u=1.79×10^-5Pa.s，ρ_g=1.205kg/m³,
粉尘粒径d _p=100um，粉尘密度ρ_p=2700kg/m³,
设重力沉降室宽B=5m，沉降室内流速为：v₀=1.12m/s
则沉降室的高度为：   H= L_总/B v₀=10.43/(1.12×5)= 1.86m
考虑到实际情况，取沉降室高H为2m。
沉降室的雷诺系数为：
Re_p= v₀ρ_g d _p/u=1.12×1.205×100×10^-6/1.79×10^-5=7.54
沉降速度：
v_s=0.25（ρ_pg）^0.67d _p（uρ_p）^-0.33
=0.25×（2700×9.8）^0.67×100×10^-6×（1.79×10^-5×2700）^-0.33=0.62 m/s
则沉降室长度：
A=H v₀/ v_s=2×1.12/0.62=3.6m
取沉降室长度为5m。



第四节 通风管道的水力计算

由于设计要求12台操作台每3台一排对称布置，所以需要每2排一组分别对称布置在除尘器两边，因此只需进行一组水利计算即可。
以下是通风管道的水力计算步骤：
（1） 根据设计要求绘制该喷涂车间通风除尘系统的系统图。
（2） 对各个管段进行编号，标出各管段长度及各排风点的排风量。
（3） 选定系统的最不利环路，该系统为1-2-3-7-8-重力沉降室除尘器-旋风除尘器（普通型）-10-风机-11。
（4） 根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。
（5） 根据书上表6-4，输送含有钢铁粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管为13m/s、水平风管为15m/s。

对于管段1
根据L₁=0.869 m³/s，v₁=15m/s，由附录9查出管径和单位长度摩擦阻力。所选管径应尽量符合附录11的通风管道统一标准。
则D1=250mm  Rm1=13.5Pa/m
同理可查得其他管段的管径及比摩阻。具体见水利计算表。
（6） 查附录9确定各管段的局部阻力系数。
1） 管段1
矩形伞形罩：a=40   ：      ξ＝0.13
90°弯头（R/D=1.5）：1个， ξ=0.17
则：
ξ₁=0.13+0.17=0.30
Z₁=ξ₁v₁²ρ_g /2=0.30×15²×1.205/2=40.67 Pa

2） 管段2
矩形伞形罩：a=40 ° ：      ξ＝0.13
直流三通（1-2）
F₁/ F₂=（250/360）² =0.48
L_1/ L₂=0.869/1.738=0.5
查得：  ξ=-0.3
则：
ξ₂=0.13+（-0.3）= -0.17
Z₂=ξ₂v₂²ρ_g /2=-0.17×15²×1.205/2=-19.60 Pa

3） 管段3
矩形伞形罩：a=40 °：       ξ＝0.13
直流三通（2-3）
F₂/ F₃=（360/400）² =0.81
L_2/ L₃=1.738/2.607=0.67
查得：  ξ＝0.06
90°弯头（R/D=1.5）：1个    ξ=0.17
则：
ξ₃=0.13+0.06+0.17=0.36
Z₃=ξ₃v₃²ρ_g /2=-0.36×15²×1.205/2=41.51 Pa

4） 由于对称性，则管段4与管段1，管段2与管段5相关计算相同.
5） 管段6
矩形伞形罩：a=40 °：       ξ＝0.13
直流三通（2-3）
F₂/ F₃=（360/400）² =0.81
L_2/ L₃=1.738/2.607=0.67
查得ξ＝0.06
则：
ξ₆=0.13+0.06 =0.19
Z₃=ξ₃v₃²ρ_g /2=-0.19×15²×1.205/2=21.91 Pa

6） 管段7
直流三通（3-7）
F₆/ F₇=（400/450）² =0.80
L_6/ L₇=2.607/5.214=0.5
查得ξ＝0.21
则：
ξ₇=0.21
Z₇=ξ₇v₇²ρ_g /2=0.21×15²×1.205/2=23.06 Pa

7） 管段8
圆形三通（合流）（7-8）
L_7/ L₈=5.214/10.428=0.5
查得ξ＝0.03
90°弯头（R/D=1.5）：1个     ξ=0.17
重力沉降室除尘器进口变径管（渐缩管）
除尘器进口尺寸为300mm×800mm，变径管长度为500mm
tana=（1000-800）/（2×500）=0.2
则    a=11.3°
则    ξ＝0.10
则：
ξ₈=0.03+0.10+0.17=0.30
Z₈=ξ₈v₈²ρ_g /2=0.30×13²×1.205/2=30.55Pa

8）管段9
重力除尘器出口变径管（渐缩管）
除尘器出口尺寸为300mm×800mm，变径管长度为400mm
tana=（950-800）/（2×400）=0.19
则     a=10.62°
则     ξ＝0.10
旋风除尘器（普通型）进口变径管（渐缩管）
除尘器进口尺寸为300mm×800mm，变径管长度为500mm
tana=（950-800）/（2×500）=0.15
则     a=8.5°
则     ξ＝0.10
则：
ξ₉=0.1×2=0.2
Z₈=ξ₉v₉²ρ_g /2=0.2×15²×1.205/2=23.06 Pa

9)管段10
旋风除尘器（普通型）出口变径管（渐缩管）
除尘器出口尺寸为300mm×800mm，变径管长度为400mm
tana=（1000-800）/（2×400）=0.25
则     a=14.04°
则     ξ＝0.10
90°弯头（R/D=1.5）：2个      ξ=2×0.17=0.34
风机进口渐缩管
先拟选一台风机，风机进口直径D₁=500mm，变径管长度l=300mm
tana=（1000-500）/（2×300）=0.83
则     a=39.7°
则     ξ＝0.10
则：
ξ₁₀=0.1×2+0.34=0.54
Z₁₀=ξ₁₀v₁₀²ρ_g /2=0.54×13²×1.205/2=54.98 Pa

10)管段11
风机出口渐缩管
风机出口尺寸420mm×315mm，直径D₂=420mm
tana=（1000-420）/（2×315）=0.92
则      a=42.6°
则      ξ＝0.10
带扩散管的伞形风帽（h/D=0.5）ξ＝0.60
则：
ξ₁₁=0.1+0.60=0.70
Z₁₀=ξ₁₁v₁₁²ρ_g /2=0.70×13²×1.205/2=71.28 Pa


管道水力计算表：

管道编号	流量 （m3/s）	长度L(m)	管径 D(mm)	流速 V(m/s)	局部阻力系数 ∑ξ	局部阻 力 Z(Pa)	单位长度摩擦阻力 Rm(Pa/m)	摩擦阻力 Rml(Pa)	管道阻力 Rml+Z (Pa)	备注
1	0.869	5	250	15	0.17	40.67	13.50	67.50	108.17
2	1.738	2	360	15	-0.17	-19.60	9.00	18.00	-1.60
3	2.607	6	400	15	0.36	41.51	8.00	48.00	89.51
7	5.214	4	450	15	0.21	23.06	6.50	26.00	49.06
8	10.428	5	1000	13	0.30	30.55	1.50	7.50	38.05
9	10.428	2	950	15	0.2	23.06	2.80	5.60	28.66
10	10.949	4	1000	13	0.54	54.98	1.30	5.20	57.18
11	10.949	8	1000	13	0.70	71.28	1.30	5.20	76.48
4	0.869	5	250	15	0.17	40.67	13.50	67.50	108.17
5	1.738	2	360	15	-0.17	-19.60	9.00	18.00	-1.6
6	2.607	2	400	15	0.19	21.91	6.50	13.00	34.91	阻力不平衡
6	2.607		280	16.8					38.85	阻力平衡
	除尘器1								1200
	除尘器2								1200

（7） 对各个并联管路进行阻力平衡
由对称性可知，汇合点A、B、D均处于平衡状态。因此，不需要进行阻力平衡。现对汇合点C进行分析。
汇合点C
△P₃=89.51pa    △P₆=34.91pa
则：
（△P₃-△P₁）/△P₃ =(89.51-34.91)/89.51=61%>10%
为使管路3、6达到阻力平衡，故需要改变管路6的管径，增大其阻力
则：

D₆^’=D₃(△P₆/△P₆^’)^0.225=400×(34.91/89.51)^0.225=323.6mm
又根据通风管道的统一规格，取D₆^，，=320mm
此时对应的阻力为：
△P₆^，，=34.91（400/320)^0.225=36.71pa
（△P₃—△P₆^，，）/△P₃=14.4%>10%
此时仍不处于平衡状态，因此继续缩小管道6的管径至280mm，经计算，此时处于平衡状态，在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。