储粮机械通风技术在生产中的应用.doc

储粮机械通风技术在生产中的应用 储粮机械通风技术在生产中的应用 通风系统设计步骤 通风系统设计 一、储粮机械通风系统的设计步骤 第一、设计的基本情况、仓房尺寸，储粮品种、数量或堆高； 第二、依据通风目的，确定单位通风量，计算总风量Q； 第三、依据通风途径比，确定通风形式，计算风道间距，布置风道； 第四、依据总风量，确定风道截面尺寸，计算系统阻力H； 第五、依据Q、H值，选择高效低耗的风机及型号； 第六、依据新选风机参数，再对通风系统进行验算。 二、储粮机械通风系统的设计 （一）变截面、出风口等静压均匀送风管道 空气在风道内流动，有静压和动压产生，风道内的气体流速用下式表示： Vd=(2Hd/)1/2 8-42 如果风道侧壁上开孔，当空气通过侧壁时，在气流的静压作用下，使靠近侧孔的空气产生一垂直风道的速度Vj为： Vj=(2Hj/)1/2 8-43 如图8-30所示，侧孔流出气流速度与风道轴线的角度为： tg=Vj/Vd=(Hj/Hd)1/2 8-44 式中：上Hj-风道内空气的静压；Hd-风道内空气的动压；-风道内空气的重度。 侧孔实际出流速度为： V=(Vd2+Vj2)1/2 8-45 从式8-44和8-45可以看出，出流实际速度的大小与孔口所在断面动压和静压的大小有关，其方向与静压和动压之比有关。静压越大（相对动压而言），越大，即气流越接近与管壁垂直。 侧孔a*b实际流出风量 Q0=3600fV=3600f0cosV=3600f0sinV 8-46 式中：-孔口流量系数；f0-孔口面积（米2)；Q0-通过孔口的风量（米3/时）；f-与速度V垂直的射流截面面积（米2）。 由于 sin=Vj/V 8-47 将式8-47代入式8-46得： Q0=3600f0Vj=3600f0(2Hj/)1/2 8-48 或式8-48可改写成为：Q0/3600f0=Vj=V0 8-49 侧孔面积为：f0=Q0/3600V0 8-50 f0=Q0/3600(2Hj/)1/2=Q01/2/3600*1.29Hj1/2 8-50 流量系数与侧孔阻力系数的关系为：0=1/2或=1/01/2 8-51 为了保证均匀送风，必须满足下列条件： 第一，保证各孔口静压相等。要保持各孔口流出的风量相等，必须保持每个孔口截面上的静压相等，即两孔口间的动压降等于两孔口间压力损失，由1-2截面（如图8-31所示）的伯努利方程可得到： Hj1+Hd1=Hj2+Hd2+H损 若Hd1-Hd2=H损 则Hj1=Hj2 第二，保持各孔口的流量系数相等。如果能保证各孔口的静压Hj相等，各孔口的流量系数相同，就能保证各孔口的空气流量Q0相等。0和由实验确定，它与孔口形状、出流角及流量比（孔口流量与孔口前流量之比，Q0/Q=q）有关。对于锐边孔口，当60时，流量比q=0.1-0.5范围内可近似取=0.6，如图8-32所示。 第三，增大出流角。风道中静压与动压之比愈大，气流在孔口的出流角也就愈大，使出流方向接近于与风道侧面垂直，该比值如减少，出流就会向一个方向偏斜。出流过于偏斜，也就达不到均匀送风的目的，如图8-33所示。 要保持60，由于式8-45可知，只要使用Vj>1.73Vd，即使Hj>3Hd。当然，最好是90，但在实际工作中不可能做到，储粮通风中，为了使空气出流方向垂直于管壁，通常采用在孔口上盖以竹罩即加分配器罩的方法。 例1.某仓房长48米，宽18米，小麦堆高5米，粮食水分在安全标准以内，试设计一个变截面地槽，各空气分配器面积相等的等静压通风系统。 解：1、总风量Q总的确定 (1)总风量：单位通风量选取q=10m3/h.T，容重=0.75T/m3 Q总=A*B*h*q=48*18*5*0.75*10=32400m3/h (2)换气次数（小麦孔隙度选取40%）为： n=24Q总/A*B*h*s=24*32400/48*18*5*40%=450次/昼夜 (3)粮堆表观风速为： V表=Q总/3600*A*B=32400/3600*48*18=0.0104m/s 2、仓内风道布置 (1)风道布置。在仓内布置四组U型地槽风道，支风道间距为4.440米，两边支风道距墙2.220米，每条支风道上设置8个空气分配器，分配器间距为3.130米，如图8-31所示。 （2）通风途径比为： K=5:(5+2.220)=1:1.44 符合要求。 3、地槽风道截面积的确定 （1）每个U型风道负担的风量为： Q0=Q总/4=32400/4=8100m3/h (2)每根支风道负担的风量为： Q支=Q0/2=8100/2=4050m3/h (3)每个空气分配器负担的风量为： Q分=Q支/8=4050/8=506.25m3/h 支风道初始流速选取1=5m/s，则截面1-1处的动压： Hd1=12/2=1.2*52/2=15Pa (4)确定截面1-1处的面积，根据Fn=（Q支-(n-1)Q分）/3600n，则： F1=(4050-(1-1)*506.25)/3600*5=0.225m2 根据F1确定截面1-1的尺寸为：a1*b1=0.45*0.50m2 (5)确定截面2-2处的面积： 计算管段1-2处的摩擦阻力。 Q2=Q支-（n-1)Q分=4050-（2-1）*506.25=3543.75m3/h 该处的管段截面为未知，近似取0.45*0.5m3，其流速当量直径为： d2=2a1*b1/(a1+b1)=2*0.45*0.5/(0.45+0.5)=0.47m 按Q2、d2值，查金属风道的摩擦阻力线算图（图8-4），R1=0.75Pa/m，对于水泥砂浆抺面的风道=1.5mm，查图8-5风道粗糙度修正系数C=1.275，所以管段1-2的摩擦阻力为： H1=R1*L1*C=0.75*3.13*1.275=2.99Pa 根据q=Q分/Q支=506.3/4050=0.13，查局部阻力系数表（见附录），=0.04 H局1=*Hd1=0.04*15=0.6Pa 所以：H阻1-2=H1+H局1=2.99+0.6=3.59Pa 截面2-2处的动压 Hd2=Hd1-H阻1-2=15-3.59=11.41Pa 截面2-2处的风速 2=（2Hd2/)1/2=(2*1.14/1.2)1/2=4.36m/s 截面2-2处的面积 F2=（4050-（2-1）*506.25）/3600*4.36=0.226m2 截面2-2处的尺寸为：a2*b2=0.45*0.5m2 其余各截面尺寸可用同样方法求得，计算数据汇总在表8-9中。表8-9 截面尺寸计算截面编号截面风量m3/h动压HdPa流速截面尺寸0.45*当量直径管段编号管段流量管段长度单位摩阻管壁修正系数局阻系数管段阻力损失140501550.50.471-23543.753.130.751.270.043.5823543.7511.424.360.50.472-33037.53.130.521.270.042.5433037.58.883.850.490.473-42531.253.130.41.280.0291.8642531.257.023.420.460.454-520253.130.31.290.021.35520255.673.070.410.435-61518.753.130.251.300.0151.1161518.754.562.760.340.396-71012.53.130.171.310.0040.71571012.53.852.530.250.327-8506.253.130.121.330.070.778506.253.082.270.140.21 4、汇流管处的截面尺寸 设汇流管处的管道风速为V汇=11.5米/秒，则管道直径为： D汇=（4Q0/3600*V汇）1/2=(4*8100/3600*3.14*11.5)1/2=0.499m 取D汇=500毫米 5、空气分配器面积的确定 选取分配器平均出流速度为5米/秒，则每个空气分配器的面积为： F分=Q分/3600V分=506.3/3600*5=0.028m2 若每个分配器上铺有10目铁丝网（孔眠大小以不漏粮为准），下垫细钢筋作支撑，其开孔率为50%，再加之网上堆放粮食，粮粒堵塞网眠，粮食的孔隙度为40%，故此实际制作的分配器面积应为： F分=0.028/50%*40%=0.14m2 分配器面积尺寸为a*b=0.45*0.32m2 6、通风系统的阻力计算 (1)粮层阻力 根据粮堆表观风速V表=0.0104米/秒，由8-30式得： H粮=9.81*618.4*5*0.01041.321=72.85Pa (2)管道阻力 由于：Hd汇=V汇2/2=1.2*11.52/2=79.5Pa Hd8=3.08Pa 所以：H管=Hd汇-Hd8=79.35-3.08=76.27Pa (3)空气分配器阻力： 空气分配器实际开孔率为50%*40%=20%，由8-29式得局部阻力系数为： =（1-K)+(1-K)/K2=16.8 则空气分配器阻力为： H分=V2分/2=16.8*1.2*52/2=252Pa (4)其它阻力： 设连接件、汇流管以及不可预见等阻力为：H其它=200Pa (5)通风系统的总阻力 H总=H=72.85+76.27+252+200=601.12Pa (7)风机选择 根据Q0=8100m3/h，H总=601帕，与安全、经济、有效原则，选择四台HLT4G-2型轴流式风机，其参数为：Q=9050m3/h,H=697Pa,N=3KW。 在实际使用中，采用分配器加罩的做法，可使其通风效果比不加罩明显提高。 （二）变截面、变出风口等风速均匀送风管道 等风速均匀送风风道内的气体流速基本不变，风道截面为变截面，设计采用假定流速法，按技术经济要求选定风道的风速，再依据风道的风量确定风道的截面尺寸。其计算式为： F=Q/3600V 8-52 式中：F-风道最大截面的面积（米2）；Q-流过某一截面的风量（米3/时）；V-管道内的平均流速（米/秒）。 等风速均匀送风风道的空气分配器面积是根据生产经验确定的。各分配器的面积随着远离风机的顺序呈等差级数增加。其等差级数的首项，可按下列经验公式求得： f1=f总/(2-3)N 8-53 式中：f1-第一个空气分配器面积（米2）；N-开设空气分配器数，当N6时，取系数2，其余情况取3。f总-空气分配器总面积（米2），按下列公式求得： f总=（4-5）F=（4-5）Q/3600V 8-54 各空气分配器的面积按下式计算： fn=f1+(n-1)d 8-55 式中：fn-第n个空气分配器出风面积（米2）；n-空气分配器的排列顺序号；d-空气分配器出风面积的公差（米2），由下式求得： d=2(f总-nf1)/n(n-1) 8-56 例2：某仓房尺寸为17.22*11.64米2，散粮堆装高度3米，实际储存小麦45万公斤，水分在安全标准以内，试设计一个变截面地槽，各空气分配器面积不等的等风速通风系统。 解：1、总风量Q总的确定 (1)选择单位通风量：q=12m3/T.h (2)总风量：Q总=q*G=12*450=5400m3/h (3)交换次数：n=24*5400/17.22*11.64*3*40%=539次/昼夜 (4)粮堆表观风速：V表=Q总/3600F=5400/3600*17.22*11.64=0.0075m/s 2、管道布置 在仓内布置两条“U”型风道，风道间距为4.305米，两边距墙2.153米。每根风道上布置5个空气分配器，其间距为2.31米，两头分别距墙1.5米与0.9米，如图8-34所示。 通风途径比K=3：（3+2.153）=1：1.72 3、风道截面尺寸的确定 每个“U”型风道负担的风量：Q=Q总/2=2700m3/h 汇流处管内风速取7米/秒，F汇=Q/3600*V汇=2700/3600*7=0.107m2 此处截面为：a*b=0.35*0.31m2 每根支风道负担的风量： Q支=Q总/4=1350m3/h 各空气分配器处的管道截面： 选取支风管内风速为4.5米/秒，由于风道截面底线在一条直线上，因此只需要计算支风道大头与小头的截面尺寸，然后用直线连接而成。 F支n=(N+1-n）Q分/3600*V支 F支1=5*270/3600*4.5=0.083m2 F支5=270/3600*4.5=0.017m2 根据F支1和F支5确定：大头截面0.3*0.28m2；小头截面0.3*0.053m2 4、各空气分配器面积的确定 选取 F总=（4-5）F汇=4.5F汇=4.5*0.107=0.482m2 F1=F总/（2-3）N=0.482/2*5=0.048m2 d=2(F总-nF1)/n(n-1)=2*(0.480-5*0.048)/5*4=0.024m2 F2=F1+d=0.048+0.024=0.072m2 F3=F2+d=0.072+0.024=0.096m2 F4=F3+d=0.096+0.024=0.120m2 F5=F4+d=0.120+0.024=0.144m2 地槽宽度为0.3米，因此各空气分配器的面积为： F1=0.3*0.16m2 F2=0.3*0.24m2 F3=0.3*0.32m2 F4=0.3*0.4m2 F5=0.3*0.48m2 5、通风系统阻力计算 粮层阻力：H粮=9.81*618.4*3*0.00751.321=28.38Pa 由于该风道风速较低，加上采用分配器加罩等措施，整个系统阻力较小，故此管道与其它阻力为200帕，则总阻力为： H总=28.38+200230Pa 6、风机选择 根据计算的Q总、H总值，选择两台4-72-13型No4.5A离心风机。其参数为：Q=2860-5280米3/时，H=422-638帕，N=1.1千瓦，n=1450转/分。 （三）地上笼沿程泄流均匀送风管道 地上笼风道表面一般外铺筛网，通风时，气流通过筛网均匀进入粮堆，与粮食进行湿热交换，起到通风降温和降水的作用。风道开孔率的大小对通风系统阻力的值影响较大，生产中地上笼的开孔率一般大于30%。由于地上笼风道设计、布置、制作容易，所以在粮库得到广泛应用。 如图8-35所示，距起始截面X处的微元管段dx上的流量Qx为： Qx=(l-X)q 8-57 式中：q-单位长度的泄流量（米3/秒.米）；l-风管总长度（米）。 dx段上的水力损失为： dH=q(l-X)2dx/K2 式中：K2-流量模数。 总水力损失： H=10q(l-X)2dx/K2=l2Q/3K2 8-58 如果半圆形风道表面上没有孔口，则空气从末端流出时的阻力为l2Q/K2(此项阻力很小，可参见风道通风阻力计算的有关内容），可见泄流风管的阻力仅为原风管的1/3，实际上可忽略不计。 例3：中原地区某仓房尺寸为20*10米2，玉米散粮堆装高度为4 米，粮食水分为安全水分。试设计一个地上笼通风降温系统。 解：（1）总风量Q总的确定 利用低温季节进行粮食通风，故单位通风量q=8m3/h.T,玉米容重取0.75吨/米3。 粮食数量：G=20*10*4*0.75=600T 总风量：Q总=q*G=8*600=4800m3/h (2)风道布置 在仓内布置一条“U”型风道，风道间距为5米，两边距墙2.5米，风道两头分别离墙1.5米与0.8米，风道布置如图8-36所示。 通风途径比K=4：（4+2.5）=1：1.625<1:1.8 符合降温要求。 (3)通风管道截面尺寸的确定 “U”型管道的风量为Q总汇流管道（主风道）截面形状为圆形，管内风速取V汇=8.39米/秒，则： F汇=Q总/3600V汇 D汇=（4Q总/3600*V汇）1/2=(4*4800/3600*3.14*8.39)1/2=0.45m 每条支风道负担的风量为： Q支=Q总/2=4800/2=2400m3/h 当地上笼截面形状为圆形时，管内风速取V支=米/秒，风道直径为： d支=（4Q支/3600*V支）1/2