通风除尘系统的阻力计算与阻力平衡

    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

        

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：

            

   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）。

                   

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

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： ， 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：  

    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：，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
		①	②	③	④	⑤	⑥	⑦
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