粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算-粉尘的捕捉方式

被动式粉尘捕捉原理一、粉尘的捕捉方式粉尘的捕捉技术：在通风除尘系统中，捕捉、收集粉尘和含尘气流的技术。捕捉方式：被动式粉尘捕捉方式和主动式粉尘捕捉方式。1.被动式捕捉方式：是指通过吸尘罩一定风量的抽吸作用使距吸尘罩口一定距离范围内，造成合适的空气流动速度，从而将该范围内飞扬的粉尘吸入罩内。2.主动式捕捉方式：是将粉尘当作谷物中的一类杂质而在清理工艺中采取的粉尘分离方法。二、被动式粉尘捕捉原理

二、被动式粉尘捕捉原理控制风速：指要把尘源散发来的粉尘吸入吸风罩内，在控制点处必须达到的风速，它取决于尘源的性质以及周围气流的状况。被动式粉尘捕捉的原理：在尘源处造成的吸入速度至少要等于控制风速，才能将粉尘吸入到吸风罩内部。三、被动式粉尘捕捉的计算方法被动式粉尘捕捉的计算，本质是确定：一是采用哪种吸尘罩形式？二是确定吸尘罩的吸风量。一般步骤如下：1.根据尘源设备工作要求及工艺等情况选择吸风罩形式；2.根据有害物危害性、排风罩形式、周围气流情况等情况选择控制风速（m/s）；3.根据选定的控制风速、吸风罩形式，代入相应的计算公式计算吸风罩的吸风量。三、被动式粉尘捕捉的计算方法1.根据尘源设备工作要求及工艺等情况选择吸风罩形式三、被动式粉尘捕捉的计算方法2.根据工艺过程及室内空气流动情况选择控制风速污染物散发情况举例控制风速（m/s）以轻微的速度散发到几乎平静的空气中蒸汽的蒸发，气体或烟从敞口容器中逸出0.25-0.5以比较低的速度散发到比较平静的空气中间歇粉料装袋，慢速倒袋，低速皮带运输机，焊接台，电镀槽，酸洗槽0.5-1.0以相当大的速度散发到空气运动迅速的区域快速装袋或装桶，快速倒袋，往皮带机上装料，破碎机破碎，冷落砂机1.0-2.5以高速散发到空气运动很迅速的区域磨床，重破碎机，在岩石表面工作，砂轮机喷砂，热落砂机2.5-10三、被动式粉尘捕捉的计算方法选控制风速范围时需要考虑的因素选下限值时选上限值时室内气流很小或气流有利于控制污染室内有干扰气流低毒性的污染物或仅有限量的污染物有高毒性的污染物间断性使用，低产量高产量，连续使用大尺寸罩口，大气流量小尺寸罩，局部控制气流三、被动式粉尘捕捉的计算方法

任务一粉尘的捕捉方式粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算

粉尘的捕捉技术：在通风除尘系统中，捕捉、收集粉尘和含尘气流的技术。

吸尘罩：捕捉粉尘或含尘空气的装置称为吸尘罩或气流分离分选器。

捕捉方式：被动式粉尘捕捉方式和主动式粉尘捕捉方式。被动式捕捉方式：是指通过吸尘罩一定风量的抽吸作用使距吸尘罩口一定距离范围内，造成合适的空气流动速度，从而将该范围内飞扬的粉尘吸入罩内。主动式捕捉方式：是将粉尘当作谷物中的一类杂质而在清理工艺中采取的粉尘分离方法。粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算

粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算为了避免速度衰减过快，可以在点汇吸气口安装挡边。如课本上5-3所示，一般情况下有挡边的点汇吸气口比无挡边的吸气口的吸气量省。

当然，挡边过长的效果也不会增加太多，挡边过长会导致操作受到影响，根据试验，一般挡边的长度一般为100mm左右即可。粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算

二、吸尘罩的设计

实际中，点汇吸气口是不存在的，尘源具有一定的体积，根据点吸的空气流动规律，吸尘罩的设计必须遵循以下原则：

1.尽量设计成密闭的吸尘罩，既能阻挡粉尘从尘源设备逸出，又节省风量。

2.尽可能靠近尘源；

3.罩口应对着粉尘的飞扬方向；

4.具有足够的吸风量；

5.吸尘罩的收缩角尽可能小；

6.吸尘罩不应妨碍设备的正常操作。

由于工艺设备和物料的运动，罩内外空气温度差造成的热压都会使罩内局部地点产生正压，这时一次尘化气流就会从孔口和不严密的缝隙流入室内。1、为了有效地控制粉尘的外溢，产尘设备密闭后，还必须进行抽风，以消除正压，使罩内保持负压。2、设置吸风口时应考虑罩内的压力分布，尽量把吸风口设在压力较高的部位。3、吸风口不能靠近观察孔、操作孔，以免吸入与除尘无关的空气。4、根据物料运动速度的不同，适当考虑采用宽大的罩子，以降低吸尘罩内粉尘空气的流速。5、为了避免把物料或过多的粉尘吸入系统，吸风口不宜设在物料集中的地点和飞溅区内。6、吸风口的风速不宜过高，对于粉料罩口风速一般取0.5~1m/s；对于粮粒，一般取1~2m/s。吸风罩的要求粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算

三、吸尘罩的形式粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算

三、吸尘罩的形式

[例]计算焊接工作台侧吸罩(见图7—15)的排风量?已知罩口尺寸为0．6m×0．3m，罩口有边，工件至罩口的最大距离为0．4m。解由表7—6查得焊接时的控制风速υχ＝0．75m／s。根据题中所给条件，对照表7—7中所示的罩形，该侧吸罩的排风量应按下式计算：

Q=3600×0．75(5χ2+F)υχ＝3600×0．75×[5×(0．4)2+0．6×0．3]×0．75m3／h

=1985m3／h

适用于自由悬挂设置的外部罩排风量计算公式：四周无边的圆形或矩形外部罩为：Q＝3600Fυ0＝3600(10χ2+F)υχ

(7—8)图7—15焊接台侧吸罩

四周有边的圆(矩)形外部罩为：Q＝3600Fυ0＝3600×0．75(10χ2+F)υχ(7—9)式中υ0——罩口的平均流速，m／s；

υχ——控制点吸入速度，m／s；

χ——控制点至罩口的距离，m；

F——罩口的面积，m2。

粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算

从式(7—8)和式(7—9)对比中可以看出，如果有边和无边的这两种罩子的罩口面积、控制距离和控制风速都相同，有边的所需风量仅为无边的75％，即罩口四周加边后，排风量可节省25％。有边的外部罩之所以能节省排风量，是由于在同样条件下，有边的等速面面积比无边的小25％，也就是罩口加边后，吸气范围大大减少了。由此可见，罩口四周加边是提高罩子性能的有效措施。法兰边的宽度一般取100～150mm。控制风速与外部罩在控制点处造成的吸入速度都是指在控制点处空气的运动速度。不同之处在于：前者是指要把尘源散发来的粉尘吸入罩内在控制点处必须达到的风速，它只取决于尘源的性质以及周围气流的状况，与罩子的尺寸和排风量以及控制距离无关；后者是指罩子抽风时，在控制点处所能达到的风速，它与罩子的尺寸、排风量和控制距离有关。因此，要有效地控制尘源，外部罩在控制点处所造成的吸入速度至少要等于控制风速。粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算[例]在焊接工作台上设置罩口尺寸为0．6m×0．3m的侧吸罩，罩口有边，控制点至罩口距离为0．4m，若使用500m3／h的排量，能否将焊接时产生的粉尘吸人罩内?解根据已知条件，按下式算出侧吸罩在控制点处所能达到的吸入速度为由表7—6查得焊接时的最小控制风速为0．5m／s，故不能将焊接时产生的粉尘吸人罩内。

“控制风速”不仅同工艺设备类别及污染物散发条件有关，也同污染物的危害程度，以及周围干扰气流的情况等因素有关。正确和适当地选取“控制风速”，是计算罩口风量的重要环节。表7—8～表7—10可供选取控制风速时参照。粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算计算外部吸风罩的吸风量时，首先要确定控制点的吸入速度值。速度值与工艺过程和室内空气流动情况有关，一般考实验数据求得。如果缺乏现场实测的数据，设计时可以参考下表(7-6)：二、外部吸风罩吸风量的确定污染物散发情况以轻微的速度散发到几乎平静的空气中以比较低的速度散发到比较平静的空气中以相当大的速度散发到空气运动迅速的区域以高速散发到空气运动很迅速的区域

举例间歇粉料装袋，慢速倒袋，低速皮带运输机，焊接台，电镀槽，酸洗槽快速装袋或装桶，快速倒袋，往皮带机上装料，破碎机破碎，冷落砂机蒸汽的蒸发，气体或烟从敞口容器中逸出磨床，重破碎机，在岩石表面工作，砂轮机喷砂，热落砂机控制风速(m/s)0.25-0.50.5-1.01.0-2.52.5-10粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算

外部吸风罩的结构形式很多，形式不同则罩口气流速度分布规律及吸风罩吸风量计算公式不同，以下是一些常用外部吸风罩的吸风量计算公式，供设计参考时选用(7-7)。

二、外部吸风罩吸风量的确定粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算二、外部吸风罩吸风量的确定粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算二、外部吸风罩吸风量的确定粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算表7—8选择控制风速范围考虑因素粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算表7—9按有害物危害性及排风罩形式选择控制风速／(m／s)粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算表7—10按周围气流情况及污染物危害性选择控制风速／(m／s)粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算控制风速选择时注意如下因素：当已知尘源所要求的控制风速后，计算外部排风罩的排风量时，还须确定下列主要因素及相应数据。

(1)根据工艺设备及操作，确定罩口形状及尺寸，由此可算出罩口面积。

(2)根据前述的设计要求，来安排设置罩口与尘源的相对位置，从而确定罩口几何中心与尘源控制风速点的距离。

(3)按照前述的设计要求及工艺操作条件的可能性，确定是否设置罩外挡板、罩口周边法兰及其他措施。粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算当由于受到生产和工艺条件限制，既不能将尘源密闭，又不能在尘源旁设置外部罩，或采用接受罩后由于设置高度太高排风量很大时，可以考虑采用吹吸罩。在控制距离相同的情况下，采用吹吸罩可以节省风量。吸风口至尘源越远(例如大于2m)，效果越明显。由于外部吸风罩的罩口外的空气速度衰减速度很快，因此，要在较远的控制点造成必要的吸入速度，不仅需要很大的吸风量，而且吸风气流容易受横向气流的影响。在这种情况下，可以采用吹吸罩，利用射流将粉尘吹向吸风口。在同样的控制风速下，采用吹吸罩吸风量可以大大减少，控制距离越远效果越明显。

吹吸式排风罩是利用吹风口吹出的射流，将尘源散发的含尘气流吹向吸风口(排风罩的罩口)，在吸风口前汇流的作用下被吸入罩内。它具有风量小、控制效果好、抗干扰能力强、不妨碍视线、不影响工艺操作等优点，近年来更广泛地应用于工业尘源中，并有进一步应用的趋势。特点：由于吹出气流的速度衰减得慢，以及气幕的作用，使室内空气混入量大为减少，所以达到同样的控制效果时，要比单纯采用外部集气罩节约风量，且不易受室内横向气流的干扰。一、吹吸罩的原理与结构粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算一、吹吸罩的原理与结构粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算一、吹吸罩的原理与结构粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算一、吹吸罩的原理与结构粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算一、吹吸罩的原理与结构粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算一、吹吸罩的原理与结构粉尘的捕捉与通风除尘系统的设计计算计算吹吸罩通风量的方法有多种，每一种方法都有一定的假定条件和特定的应用范围。从吹吸罩的机理来分析，主要有两类计算方法：一类只从射流理论来考虑，如控制风速法；一类则考虑了吹吸气流的联合作用，如临界断面法、流量比法、动量比法等。从吹吸罩的实际工作情况来看，考虑吹吸气流的联合作用较为合理。本书着重介绍常用的计算吹吸罩通风量的方法。

1．速度控制法速度控制法的实质是，只要吸风口前射流末端的平均速度保持一定数值（一般要求不小于0.75～1m/s），就能保证对有害物的有效控制。除了要求一定的控制风速外，为了防止吹出气流溢出风口外，要求吸风口的排风量应为射流末瑞流量的1.1～1.25倍。速度控制法的设计计算方法如下：（1）确定射流末端的平均速度V1'按下列经验公式计算：V1'=CH

m/s

（4-7-1）

其中，C为槽温系数；H为吹、吸风口间距（m）。二、吹吸罩的计算二、吹吸罩及其设计计算（2）确定吹风口高度b0

按下列经验公式计算吹风口高度：b0=(0.01～0.15)H

（4-7-2）为了防止吹风口发生堵塞，b0应大于5～7mm。（3）确定吹风口出口速度V0

吹风口出口流速不宜超过10～12m/s，以免液面波动。根据扁平贴附射流速度分布公式计算吹风口出口流速。根据平面射流有：得吹风口出口流速：式中，a为紊流系数，a=0.2；vm为射流末端的轴心风速，。二、吹吸罩的计算二、吹吸罩及其设计计算（4）计算吹风口风量L0

根据V0及吹风口面积计算：

（4-7-4）式中，为吹风口的长度。（5）确定射流末端流量L1'

:按射流流量关系式计算：

（4-7-5）（6）确定吸风口排风量L1

按下列公式计算：L1=（1.1～1.25）L1‘

（4-7-6）（7）计算吸气口风流V1'要求吸风口中的气流速度≤（2～3），过大，吸风口高度b1过小，污染气流容易溢入室内。但是b1也不能过大，以免影响操作。（8）吸气口高度

（4-7-7）式中，L1为吸气口的长度。

二、吹吸罩的计算二、吹吸罩及其设计计算（1）组织气流作用于物料主动式粉尘捕捉方式设备的结构，一般设计成使物料在流动时，形成一具有稳定厚度、宽度以及来料均匀的物料层；其次使具有一定速度的气流作用于或穿过物料层。由于气流的空气动力作用，只带走物料中的微细轻杂，而原料在重力作用下流出设备。（2）气流速度的选取

根据粉尘和谷物的空气动力学性质，即不同物料具有不同的悬浮速度特性，在垂直向上的气流中，选择气流速度大于物料群众某一种轻杂质的悬浮速度而小于谷物的悬浮速度时，气流将把这种轻杂带走，从而实现轻杂的气流分离。实际气流分离轻杂的装置中，由于物料的不同品质、物料颗粒的形状各异、物料具有一定的流动速度以及物料之间的碰撞、摩擦等原因，使得分离易飞扬性轻杂的气流速度的选取难以准确计算，而多靠现场调试确定。1.主动式粉尘捕捉方式的原理三、主动式粉尘捕捉方式三、主动式粉尘捕捉方式常用的设备

谷物加工中，主动式粉尘捕捉方式常用的设备为各种形式的吸风分离器，以垂直吸风分离器和循环式吸风分离器最为典型。垂直吸风道主要由钢骨架面板、可调振幅的振动喂料槽、风速可调的吸风道和观察分离效果的照明装置等部件组成，其结构见图所示。垂直吸风道工作时，物料通过筛选设备喂料。轻杂质由风道的气流带走。通过调节上风板移动手轮可以调节上部风道宽度，从而调节风量；通过调节下风板移动手轮可以改变下部风道厚度，从而改变风速。借助风量、风速的调节，可以达到较好的分离效果。1.喂料2.主进气流3.调风门4.稳定区5.分离区6.次进气流7.接风机8.除尘器9.轻杂收集10.设备喂料处11.风门调节12.玻璃板上调节13.照明灯14.可调玻璃板15.玻璃板下调节2.主动式粉尘捕捉常用的设备三、主动式粉尘捕捉方式常用的设备

循环风吸风分离器主要由喂料系统、风循环通道、离心风机和集尘排料系统等组成，如图所示。工作时，物料落人喂料斗，当物料堆积到一定高度，由于重力的作用，使悬挂在供料活门上的弹簧受拉力，从而把卸料槽打开。又因偏心机构的驱动，使物料从卸料槽的缝道流出，均匀抛向垂直风道的全部宽度上，流动的物料被松散开。干净的、比重大的物料垂直降落，经重力活门排出机外，比重轻的杂质被气流带到圆筒分离器的狭窄通道上，由于惯性力的作用，比重小的轻杂沿圆筒分离器的外壁落入空间突然增大的集尘器，通过闭风器排出机外。空气经圆筒分离器的内部被离心风机吸入，从通道回到垂直风道进行再循环。一般采用TFXH型循环风吸风分离器。1.中隔板2.垂直风道3.圆筒分离器4.离心风机5.通道6.螺旋输送器7.料斗8.闭风隔板9.重力活门10.集尘器11.喂料斗12.振动导板13.弹簧14.偏心机构三、主动式粉尘捕捉方式常用的设备圆筒形吸风分离器主要由喂料装置、筒体、观察门、沉降室、风道、风量调节阀及支撑腿组成，如图所示。工作时物料经过可调物料分配管均匀地分布在锥体表面，并在沉降室中自由下落。空气通过风量调节阀在沉降室中反向穿过物料，使物料中的轻杂质（如谷物不完善粒、麦秆、灰尘等）分离出来。四、湿法抑尘