毕业设计（论文）-吸尘器时尚造型设计（全套图纸三维）.pdf

毕业设计说明书 题目名称题目名称： 吸尘器时尚造型设计吸尘器时尚造型设计 院系名称院系名称： 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 班班 级级： 学学 号号： 学生姓名学生姓名： 指导教师指导教师： 2015 年年 5 月月 I 摘摘 要要 本课题来源于当今社会机械工业吸尘器的创新和更新换代基础之上，通过设计出新 型吸尘器，从而来满足当今社会吸尘器性能，维修等方面不足的缺陷。 机械工业是一个国家的重要产业，机械工业的发展无时不刻都在影响着国家经济的 发展，人类的进步离不开机械工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业 被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现 实。在新的市场需求的推动下，对吸尘器进行改良和优化是当务之急。有大型吸尘器设 备企业对设备的安全指标的有着一定生产的严格要求。在生产设备的企业，充分考虑到 在设备运行中可能出现的问题， 从而减少噪声污染引起的振动或不当操作设备的现象等。 国内吸尘器设备的研发及制造要与全球号召的高效经济、安全稳定主题保持一致。吸尘 器的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。 本文运用大学所学的知识，提出了吸尘器的结构组成、工作原理以及主要零部件的 设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了吸尘器总的指导思想，从而得出了该 吸尘器的优点是高效，经济，并且节流质量高，运行平稳的结论。 关键字关键字：吸尘器，现象，设备，高效 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II Abstract With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety. Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow atcompressedneceengththdirectionprocedurework. The inverted pendulum is a typical high order system, with multi variable, non- linear, str ong- coupling, fleet and absolutely instable. It is representative as an ideal model to prove new control theory and techniques. During the control process, pendulum can effectively reflect ma ny key problems such as equanimity, robust, follow- up and track, therefore.This paper studies a control method of double inverted pendulum . First of all, the mathematical model of the doub le inverted pendulum is established, then make a control design to double inverted pendulum o n the mathematical model, and determine the system performance index weightmatrix , by usi ng genetic algorithm in order to attain the system state feedback control matrix. Finally, the sim ulation of the system is made by . Key word: pneumatic manipulator cylinder pneumatic loop Fout degrees of freedom. 1 目目 录录 摘要 . I Abstract . II 1 引言 . 1 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 . 1 1.2 吸尘器的发展现状 . 2 1.3 本课题研究的内容 . 4 1.4 Solidworks 设计基础 . 6 1.4.1 草图绘制. 9 1.4.2 基准特征，参考几何体的创建 . 10 1.4.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建 . 11 1.4.4 工程图的设计 . 12 1.4.5 装配设计. 14 2 吸尘器总体结构的设计 . 15 2.1 吸尘器的净化方式 . 16 2.2 确定过滤速度 . 17 2.3 确定过滤面积 . 18 2.4 估算除尘器的除尘效率、压力损失，确定过滤和清灰周期 . 19 2.5 除尘工艺设计计算 . 19 3 吸尘器中主要零件的三维建模 . 20 3.1 地板刷的三维建模 . 21 3.2 连接头的三维建模 . 22 3.3 筒体的三维建模 . 23 3.4 吸尘器的三维建模 . 24 4 三维软件设计总结 . 25 结论 . 26 致谢 . 27 参考文献 . 28 2 1 引言引言 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消 费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备， 机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效 益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科 学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的 战略重点之一。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能 源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大 服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研 制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制 和提供各种机械武器。 不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有：建立和发展 机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金 属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换 的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机 械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金 属工艺学等等。 研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械 产品，以适应当前和将来的需要。机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实 现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具； 确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行 有效的控制。机械制造企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特的成形、 加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批量有单件和小批，也有中批、 大批，直至大量生产。销售对象遍及全部产业和个人、家庭。而且销售量在社会 经济状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特 别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、 修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中 3 的可靠性和经济性。机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调 整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械 产品在长期使用中的可靠性和经济性。研究机械产品在制造过程中，尤其是在使 用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是 现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械的种类繁多， 可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、 粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原 理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、 制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械 工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、 机械制造、机械运用和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械 工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理 分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、 内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、 船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械， 也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可 能也属于核动力装置等等。19 世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的 大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19 世纪下半 叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量 的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。 由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握， 一定的专业化是 必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹 稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和 技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的 知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。 因此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论， 拓宽专业领域，合并分化过细的专业。械工程以增加生产、提高劳动生产率、提 高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研 4 制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为 超经济的目标任务。 机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的 工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的 机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。 人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。 新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手 段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还 将不断地创造出人们无法想象的奇迹。 人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂 的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整 个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。 人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人 工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制， 其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消 除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工 程在更高的层次上开始新的一轮大发展。19 世纪时，机械工程的知识总量还很有 限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程， 19 世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发展 和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分 解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。 由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是 必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹 稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和 技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的 知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。 因此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论， 拓宽专业领域，合并分化过细的专业。综合-专业分化-再综合的反复循环，是知 识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具 有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互 5 相协同工作的有力集体。综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业 的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中， 包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业 问题。 1.2 吸尘器的发展现状 近年来，曾经是奢侈品的吸尘器已经逐渐进入大众消费市场，千元内产品成 为市场主体， 国家大量保障房的建设及家装市场带动了中国吸尘器市场的升温。 改革开放以来，经过几十年的积累，我国已成为世界家电产品的制造基地， 尤其白电产品的制造和加工，在国际市场占有非常重要的地位，吸尘器领域也不 例外。国内吸尘器领域各大品牌经过多年发展，已经具备了非常雄厚的实力，能 与国外品牌相抗衡。 中国吸尘器市场中主流品牌较少，竞争较为激烈。虽然本土品牌的数量远高 于国外品牌，但为数不多的国外品牌凭借技术、品质优势保持领先地位。2011 年 1-12 月，全国家用吸尘器的产量达 8316.9 万台，同比增长 3.79%。2012 年 1-12 月全国家用吸尘器累计总产量 8066.5 万台。 2013 年 1-2 月全国家用吸尘器累计产 量 988.66 万台。 1.3 本课题研究的内容 本论文主要研究运用 SolidWorks 对吸尘器进行时尚造型设计。 在设计过程中， 了解 SolidWorks 的各种功能。 SolidWorks 公司成立于 1993 年， 由 PTC 公司的技术副总裁与 CV 公司的副总裁发起， 总部位于马萨诸州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内。当初的目标是希望在每一 个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从 1995 年推出第一套 SolidWorks 三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由 300 家经销商在 全球 140 个国家进行销售与分销该产品。1997 年，Solidworks 被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。SolidWorks 软件是世界上第 一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统。 由于技术创新符合 CAD 技术的发展潮流和趋势， SolidWorks 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户 支持使得 SolidWorks 每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该 系统在 1995-1999 年获得全球微机平台 CAD 系统评比第一名。从 1995 年至今，已经累计 6 获得十七项国际大奖。其中仅从 1999 年起，美国权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年 授予 SolidWorks 最佳编辑奖， 以表彰 SolidWorks 的创新、 活力和简明。 至此， SolidWorks 所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩 短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。 由于 SolidWorks 出色的技术和市场表现，不仅成为 CAD 行业的一颗耀眼的明星，也 成为华尔街青睐的对象。 终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将 SolidWorks 全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资， 获得了高额的回报，创造了 CAD 行业的世界纪录。并购后的 SolidWorks 以原来的品牌和 管理技术队伍继续独立运作，成为 CAD 行业一家高素质的专业化公司。SolidWorks 三维 机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的 CAD 产品。 由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内核（由剑桥 提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SolidWorks 成为全球装机量最大、最好用 的软件。资料显示，目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约 28 万，涉及航空航天、 机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费 品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育市场上，每年来 自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学生通过 SolidWorks 的培训课程。 据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它 3D CAD 软件相比，SolidWorks 相关的招 聘广告比其它软件的总合还要多，这一事实说明了越来越多的工程师和设计者使用 SolidWorks 三维软件，越来越多的企业需要 SolidWorks 人才。Solidworks 软件功能强 大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是 SolidWorks 的五大特点。使得 SolidWorks 三维软件成为目前全球领先的三维 CAD 解决方案。 SolidWorks 在设计时能够 为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛选，工程师能从中选择合适的方案，从而在 设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。在目前市场上所见到的三维 CAD 解决方 案中，SolidWorks 是设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化 的系统，同时对每个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。 SolidWorks 软件是世界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统，由于技术创新符合 CAD 技术的发展潮流和趋势，SolidWorks 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高的 公司。 良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新， 公司也获得了很多荣誉。 该系统在 1995-1999 年获得全球微机平台 CAD 系统评比第一名； 从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从 1999 年起，美国权威的 CAD 7 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授予 SolidWorks 最佳编辑奖，以表彰 SolidWorks 的创新、 活力和简明。至此，SolidWorks 所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实 和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于 SolidWorks 出色的技术和市场表现，不仅成为 CAD 行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔 街青睐的对象。终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将 SolidWorks 全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资， 获得了高额的回报，创造了 CAD 行业的世界纪录。并购后的 SolidWorks 以原来的品牌和 管理技术队伍继续独立运作，成为 CAD 行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks 三维 机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的 CAD 产品。 由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内（由剑桥提 供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks 成为全球装机量最大、最好用的 软件。资料显示，目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约 28 万，涉及航空航天、 机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费 品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育市场上，每年来 自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学生通过 SolidWorks 的培训课程。 据世界上著名的人才网站检索，与其它 3D CAD 系统相比，与 SolidWorks 相关的招 聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用 SolidWorks，越来越多的企业雇佣 SolidWorks 人才。据统计，全世界用户每年使用 SolidWorks 的时间已达 5500 万小时。在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学 等在内的著名大学已经把 SolidWorks 列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机 构）如哈尔滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、华中科技大学、北京航 空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等也在应用 SolidWorks 进行 教学。Solidworks 软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 有功能强大、易学易用和技 术创新三大特点， 这使得 SolidWorks 成为领先的、 主流的三维 CAD 解决方案。 SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅 提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。 SolidWorks 在现今社会阶段逐渐广泛应用， 并且 SolidWorks 公司对中国市场重点开 发，日后 SolidWorks 应用将会更加完善，更加普遍。通过前文对 SolidWorks 的深入了 解后，往后会对 SolidWorks 进行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力学分析等。 8 1.4 Solidworks 设计基础 熟悉 SolidWorks 的工作环境；了解 SolidWorks 的命令，掌握在 SolidWorks 工作环 境中文件的打开、保存、导入等基本操作，掌握三维建模流程。 1.4.1 草图绘制草图绘制 掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图 形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、 实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图 绘。 1.4.2 基准特征基准特征-参考几何体的创建参考几何体的创建 清楚明白基于特征的建模方式、 参数化思想等概念； 灵活运用各种建立基准点的方法； 灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建 立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。 1.4.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建模拉伸、旋转、扫描和放样特征建模 灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫 描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分 析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯曲、 镜向、阵列等特征建立各种实体。 1.4.4 工程图设计工程图设计 灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断 面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。 1.4.5 装配设计装配设计 灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用 SolidWorks 智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体 中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配 模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。 9 2 吸尘器总体结构的设计吸尘器总体结构的设计 2.1 吸尘器的净化方式 首先，确定选择吸尘器的形式。应该注意的事项主要有：此吸尘器主要用 于控制粒径在 1 m 左右的微粒，当含尘气体浓度超过 5 3 /mg 时，为降低吸尘器的 过滤负荷，最好采用二级除尘，在吸尘器的前面加第一级除尘，如吸尘器或重力 沉降室；不适用于净化油雾、水雾、粘结性强、湿度高的粉尘。 例如，在处理气体量不很大，净化效率要求高，且厂房面积受限制，投资、设备 订货和操作管理都有条件时，可以采用脉冲喷吹袋式吸尘器、逆气流与机械振动 联合清灰吸尘器等。在处理气量大（如 hm /10 35 以上）时，可考虑采用逆气流清灰 式防尘器等。对中小型企业，厂房面积不太受限制，投资、设备、及维修管理都 有一定困难的情况，可考虑采用简易袋式吸尘器和机械振动清灰袋式吸尘器等形 式。 其次，选择适当的滤料。选择滤料时，应考虑含尘气体的特性（温度、湿度 和腐蚀性）和技术经济指标。例如，当气体温度为 150300 C o 时，可以选用玻璃 纤维滤袋；当粉尘为纤维状时，应选用表面较光滑的尼龙等滤袋；对一般工业性 粉尘，可选用涤纶绒布等滤布。 然后，确定清灰方式。清灰方式是选型的重要依据，它收粉尘黏性、过滤速度、 空气阻力、压力损失、净化效率等诸多因素共同制约，所以要依据主要制约因素 确定清灰方式。 2.2 确定过滤速度 吸尘器的过滤速度 f ，是指气体通过滤料的平均速度，单位为 m/mim。过滤 速度（也称过虑风速）的大小是决定吸尘器性质的重要指标，可按下式计算： min)/( 60 m A Q = 式中， f 为过滤速度，m/min；Q 为吸尘器处理风量， hm / 3 ；A 为过滤面积， 2 m 。 反过来，当过滤速度确定后，则过滤面积即可确定。 过滤风速 f 过高会使积于滤料上的粉尘层压实，阻力急剧增加。犹豫滤料两侧的 10 压差增加，使粉尘颗粒渗入滤料内部，甚至透过滤料，致使出口含尘浓度增加。 这种现象在滤料刚清完灰后更明显。若过滤速度高时，则导致滤料上迅速形成粉 尘层，引起过于频繁的清灰，缩短滤袋使用寿命。过滤速度较低，则阻力低，效 率高，但若过滤低，则过滤面积过大，需要过大的设备，设备费用增大，同时设 备占地面积也大。因此，需综合考虑粉尘特性、入口含尘浓度、烟气温度、滤料 特性、清灰方式及设备阻力等因素，确定过滤速度。 2.3 确定过滤面积 如果采用定型产品，根据处理气体 Q 和总过滤面积 A 即可选定吸尘器的型号 规格。如果需要自行设计，额按下列步骤进行。 确定滤袋尺寸，即确定直径 D 和高度 L。滤袋直径一般取 D=10060mm，通常选 择 D=200300mm。尽量使用同一规格，以便检修更换。滤袋高度对净化效率和压力 损失几乎无影响，一般取 26mm。 计算每只滤袋的面积 a。 DLa= 计算滤袋数 n aAn/= 滤袋的布置及吊挂固定。需要滤袋数较多时，可根据清灰方式及运行条件，将 滤袋分成若干组，每组内相邻的两录像带间距一般取 5070mm。组与组之间以及滤 袋与外壳之间的距离，应考虑跟换滤袋和检修的需要。滤袋的固定和拉紧方法对 其使用寿命影响很大，要考虑到换袋、维修、调节方便、防止固紧处磨损、断裂 等。 壳体设计。包括吸尘器箱体，进、排气风管形式，灰斗结构，检修孔及操作平 台等。 分成清灰机构的设计和清灰制度的确定。 粉尘输送、回收机综合利用系统的设计，包括回收有用粉料和防止粉尘再次飞 扬。 2.4 估算吸尘器的除尘效率、压力损失，确定过滤和清灰周期 过滤周期的长短应根据压力损失和流量的变化确定，其变化随着滤料上的粉 尘层的不断增加而发生，这些都与除尘系统采用的风机的特性和总能耗有关。 11 2.5 除尘工艺设计计算 2.5.1 烟尘密度的计算 （1）标准状态下理论空气量 )7 . 07 . 056. 5867. 1 (76. 4 OSHCQa+= )/( 3 kgm 式中 C ，H ，S ，O分别为煤各元素所含的质量分数。 代入 C68% ，H4%，S1%，O5%， 得 7.30=0.05) 0.7-0.01 0.7+0.04 5.56+0.68 (1.867 4.76 = a Q )/( 3 kgm （2）标准状态下理论烟气量（设空气含湿量为 12.93 kgm / 3 ） NQQWHSCQ aaS 8 . 079. 0016. 024. 12 .11)375. 0(867. 1 += （m3/kg） 式中 a Q 标准状态下理论空气量， kgm / 3 ； W 煤中水分所占质量分数，； N N 元素在所占质量分数，； 代入 a Q =7.19 kgm / 3 ,W=6%,N=1%, 得 s Q 1.867(0.68+0.3750.01)+11.20.04+1.240.06+(0.016+0.79) 7.30+0.80.01=7.69 )/( 3 kgm （）标准状态下实际烟气量 ) 1(016. 1 ass QQQ+= )/( 3 kgm 式中 空气过剩系数,取 1.3 注意：标准状态下烟气流量 Q 以 hm / 3 计，因此， = s QQ 设计耗煤量 代入 s Q 7.69 )/( 3 kgm ， a Q 7.30 )/( 3 kgm ， 得 s Q =7.69+1.0160.37.309.92 )/( 3 kgm = s QQ 设计耗煤量= 479092. 9 =31347 )/( 3 hm Q标准状态下实际烟气量 （）标准状态下烟气含尘浓度 s sh Q Ad C = )/( 3 mkg 12 式中 sh d 排烟中飞灰占不可燃成分的质量分数； A 煤中不可燃成分的含量； s Q 标准状态下实际烟气量， kgm / 3 。 代入 sh d 17%,A=15%, s Q 9.92 )/( 3 kgm , 得 C=0.150.17/9.92=0.00257 )/( 3 mkg （）标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 6 10 2 2 = s so Q S C )/( 3 mmg 式中 S 煤中可燃硫的质量分数 代入S1%, s Q 9.92 )/( 3 kgm , 得 2 so C =20000/9.922016 )/( 3 mmg 脱硫塔应达到的脱硫效率 C Cs =1 式中 C标准状态下烟气二氧化硫浓度， )/( 3 mmg ； s C 标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中规定值， )/( 3 mmg 。 代入 C=2570 3 /mmg , s C =900 3 /mmg ,得1-900/2570= 0.650=65% 2.5.2 吸尘器的选择 （1）吸尘器应达到的除尘效率 C Cs =1 式中 C标准状态下烟气含尘浓度， )/( 3 mmg ； s C 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值， )/( 3 mmg 。 13 代入 C=2570 3 /mmg , s C =900 3 /mmg ,得1-900/2570=0.650=65% （）吸尘器的选择 工作状况下烟气流量 T T QQ = hm / 3 () 273 16027331347 + =Q =49719 hm / 3 Q标准状态下实际烟气量， hm / 3 T工作状况下烟气温度，K T标准状况下温度，273K 总的烟气流速 = 3600 49719 3600 Q 13.81 sm / 3 单个锅炉的烟气量： Q = 4 Q =12430 hm / 3 =3.45 sm / 3 2.5.3 系统管道管径的计算 (1) 管径的确定 单个锅炉的流量 1,2,3,4,5 管： Q =3.45 sm / 3 v Q d 4 = 式中 Q工况下管内烟气流量， sm / 3 ； v烟气流速，取v=10m/s （锅炉烟尘v=1015 m/s） 则 44 . 0 10 45 . 3 4 = = d m 圆整并选取风道 外径 D/mm 钢制板风管 外径允许偏差/mm 壁厚/mm 650 1.5 1 14 内径 d1=650-21=648 mm 由公式 v Q d 4 = 可计算出实际烟气流速： = = 22 648. 014. 3 45. 344 d Q v 10.47m/s 对 6 管： 47.10 13.814 = d = 1.68m 圆整，取 d=1700 mm 内径 d2=1700-21=1698 mm, = = 22 698. 114. 3 81.1344 d Q v 6.1m/s 2.5.5 系统阻力的计算 (1)摩擦压力损失 对于圆管 )( 2 2 aL P v d L P = 式中 L圆管长度，m； d管道直径，m； 烟气密度， 3 /mkg ； v管中气流平均速率，m/s； 摩擦阻力系数，是气体雷诺数 Re 和管道相对粗糙度 K/d 的函数。可 以查手册得到 （实际中对技术管道值可取 0.02， 对砖砌或混凝土管道可取 0.04） ， 这里采用钢板制圆形通风管,取 0.02。 T T p p n n n = 其中 n 标准状态下烟气密度，kg/m3； pn 标准状态下大气压力，Pa； Tn标准状态下烟气温度,K； 15 则工况下烟气密度： 160273 273 325101 86.97 34 . 1 + = =0.82 (kg/m3) 对于650 圆管：v=10.47m/s, D=650mm,L=19.5m, = = 2 47.1082 . 0 65 . 0 5 . 19 02 . 0 2 L P 26.97 Pa 对于1700 圆管：v=6.1m/s, D=1700mm,L=3.5m， = = 2 1 . 682. 0 7 . 1 5 . 3 02. 0 2 L P 0.63Pa （2）局部压力损失 )( 2 2 a P v P = 式中 异型管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得； v与相对应的段米娜平均气流速率，m/s； 烟气密度， 3 /mkg 渐缩管（650-600mm）： )(80 . 9 2 47.1082 . 0 218 . 0 2 a PP= = 渐缩管（600-350mm）： )(08.25 2 47.1082 . 0 558 . 0 2 a PP= = 渐扩管（350-650mm）： )(70 . 2 2 47.1082 . 0 06 . 0 2 a PP= = 渐扩管（650-1400mm）： )(92 . 0 2 1 . 682 . 0 06 . 0 2 a PP= = 弯头（D=650mm）： )(84 . 5 2 47.1082 . 0 13 . 0 2 a PP= = 弯头（D=1400mm）： )(27 . 1 2 1 . 682 . 0 083