第一節 除塵器的選型
1.1除塵效率
根據設計要求知：
氣體含塵濃度為1g/m3,而要求排放粉塵濃度小于100mg/m3
則需要除塵器所要達到的除塵效率為：
η=（1-0.1）×100%/1=90%
1.2除塵器的選擇
粉塵的物理化學特性是除塵方案確定的重要依據，為了正確選擇、安裝、應用，維護除塵設備，必須了解所要處理的粉塵物理化學特性。在粉塵的物理特性中粉塵的粒徑大小是最關鍵的特征數據。一般除塵器與粉塵粒徑大小的適用關系如下表：
|
除塵器類型
|
粒徑大小/um
|
|
重力沉降室
|
>50
|
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慣性除塵器
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20-50
|
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旋風除塵器
|
普通規格
|
20-200
|
|
高級規格
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5-30
|
|
濕式除塵器
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水浴除塵器
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1-10
|
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文氏管除塵器
|
0.5-10
|
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濾袋除塵器
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0.2-10
|
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電除塵器
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0.2-5
|
根據鋁粉粒徑在100um左右和工作空間的限制，則最合適除塵器應選擇重力沉降室除塵器。但是由于重力除塵器效率較低，所以無法達到預期的除塵目的，因此在重力除塵器作為預除塵的前提下，還應再增加一個普通型的旋風除塵器。這樣整個系統就構成了一個一級為重力除塵器，二級為旋風除塵器的兩級除塵系統，除塵效果就會達到預期的目的。
1.3重力沉降室優缺點及旋風除塵的選型
1重力沉降室的優缺點
優點：結構簡單、投資少、易維護管理、壓損?。?0—130Pa）。
缺點：占地面積大、除塵效率低（僅作為高效除塵器的預除塵裝置，除去較大和較重的粒子）
2旋風除塵的選型
一般使用經驗法
1)、計算所要求的除塵效率
2)、選擇除塵器的型式
根據含塵濃度、粒度分布、密度等煙氣特征，及除塵要求、允許的阻力和制造條件等因素進行確定
3)、根據允許的壓力降確定進口氣速，或取為 10～25 m/s，由 
可得
4)、根據處理氣量和入口風速計算除塵器的進口面積A，入口寬度b和高度h
5)、確定各部分幾何尺寸
旋風除塵的比例尺寸如下表：
第二節 噴涂車間通風除塵系統排風量的計算
按設計要求擬采用局部除塵上吸氣式集氣罩
控制風速Vx=0.4m/s
操作臺面的尺寸：長0.8m 寬0.5m
操作臺面距罩口距離H=0.4m
則罩口尺寸：長邊A=0.8+0.4×0.4×2=1.12m
短邊B=0.5+0.4×0.4×2=0.82m
罩口周長：P=2×（1.12+0.82）=3.88m
則得單個產塵點所需排風量為：
L=KPHVx=1.4×3.88×0.4×0.4=0.869 m3/s
由于該噴涂車間內有12個操作臺，則有12個產塵點，故系統所需總的排風量為：
L總=12 L=12×0.869=10.428m3/s
考慮到除塵器及風管漏風，則管段10及11的計算風量，即系統實際所需總風量為：
L總，實=1.05×10.428=10.949 m3/s
第三節 重力沉降室的長度計算
當t=20℃時：空氣密度u=1.79×10-5Pa.s，ρg=1.205kg/m3,
粉塵粒徑d p=100um，粉塵密度ρp=2700kg/m3,
設重力沉降室寬B=5m，沉降室內流速為：v0=1.12m/s
則沉降室的高度為： H= L總/B v0=10.43/(1.12×5)= 1.86m
考慮到實際情況，取沉降室高H為2m。
沉降室的雷諾系數為：
Rep= v0ρg d p/u=1.12×1.205×100×10-6/1.79×10-5=7.54
沉降速度：
vs=0.25（ρpg）0.67d p（uρp）-0.33
=0.25×（2700×9.8）0.67×100×10-6×（1.79×10-5×2700）-0.33=0.62 m/s
則沉降室長度：
A=H v0/ vs=2×1.12/0.62=3.6m
取沉降室長度為5m。
第四節 通風管道的水力計算
由于設計要求12臺操作臺每3臺一排對稱布置，所以需要每2排一組分別對稱布置在除塵器兩邊，因此只需進行一組水利計算即可。
以下是通風管道的水力計算步驟：
（1） 根據設計要求繪制該噴涂車間通風除塵系統的系統圖。
（2） 對各個管段進行編號，標出各管段長度及各排風點的排風量。
（3） 選定系統的最不利環路，該系統為1-2-3-7-8-重力沉降室除塵器-旋風除塵器（普通型）-10-風機-11。
（4） 根據各管段的風量及選定的流速，確定最不利環路上各管段的斷面尺寸和單位長度摩擦阻力。
（5） 根據書上表6-4，輸送含有鋼鐵粉塵的空氣時，風管內最小風速為，垂直風管為13m/s、水平風管為15m/s。
對于管段1
根據L1=0.869 m3/s，v1=15m/s，由附錄9查出管徑和單位長度摩擦阻力。所選管徑應盡量符合附錄11的通風管道統一標準。
則D1=250mm Rm1=13.5Pa/m
同理可查得其他管段的管徑及比摩阻。具體見水利計算表。
（6） 查附錄9確定各管段的局部阻力系數。
1） 管段1
矩形傘形罩：a=40 ： ξ＝0.13
90°彎頭（R/D=1.5）：1個， ξ=0.17
則：
ξ1=0.13+0.17=0.30
Z1=ξ1v12ρg /2=0.30×152×1.205/2=40.67 Pa
2） 管段2
矩形傘形罩：a=40 ° ： ξ＝0.13
直流三通（1-2）
F1/ F2=（250/360）2 =0.48
L1/ L2=0.869/1.738=0.5
查得： ξ=-0.3
則：
ξ2=0.13+（-0.3）= -0.17
Z2=ξ2v22ρg /2=-0.17×152×1.205/2=-19.60 Pa
3） 管段3
矩形傘形罩：a=40 °： ξ＝0.13
直流三通（2-3）
F2/ F3=（360/400）2 =0.81
L2/ L3=1.738/2.607=0.67
查得： ξ＝0.06
90°彎頭（R/D=1.5）：1個 ξ=0.17
則：
ξ3=0.13+0.06+0.17=0.36
Z3=ξ3v32ρg /2=-0.36×152×1.205/2=41.51 Pa
4） 由于對稱性，則管段4與管段1，管段2與管段5相關計算相同.
5） 管段6
矩形傘形罩：a=40 °： ξ＝0.13
直流三通（2-3）
F2/ F3=（360/400）2 =0.81
L2/ L3=1.738/2.607=0.67
查得ξ＝0.06
則：
ξ6=0.13+0.06 =0.19
Z3=ξ3v32ρg /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
L6/ L7=2.607/5.214=0.5
查得ξ＝0.21
則：
ξ7=0.21
Z7=ξ7v72ρg /2=0.21×152×1.205/2=23.06 Pa
7） 管段8
圓形三通（合流）（7-8）
L7/ L8=5.214/10.428=0.5
查得ξ＝0.03
90°彎頭（R/D=1.5）：1個 ξ=0.17
重力沉降室除塵器進口變徑管（漸縮管）
除塵器進口尺寸為300mm×800mm，變徑管長度為500mm
tana=（1000-800）/（2×500）=0.2
則 a=11.3°
則 ξ＝0.10
則：
ξ8=0.03+0.10+0.17=0.30
Z8=ξ8v82ρg /2=0.30×132×1.205/2=30.55Pa
8）管段9
重力除塵器出口變徑管（漸縮管）
除塵器出口尺寸為300mm×800mm，變徑管長度為400mm
tana=（950-800）/（2×400）=0.19
則 a=10.62°
則 ξ＝0.10
旋風除塵器（普通型）進口變徑管（漸縮管）
除塵器進口尺寸為300mm×800mm，變徑管長度為500mm
tana=（950-800）/（2×500）=0.15
則 a=8.5°
則 ξ＝0.10
則：
ξ9=0.1×2=0.2
Z8=ξ9v92ρg /2=0.2×152×1.205/2=23.06 Pa
9)管段10
旋風除塵器（普通型）出口變徑管（漸縮管）
除塵器出口尺寸為300mm×800mm，變徑管長度為400mm
tana=（1000-800）/（2×400）=0.25
則 a=14.04°
則 ξ＝0.10
90°彎頭（R/D=1.5）：2個 ξ=2×0.17=0.34
風機進口漸縮管
先擬選一臺風機，風機進口直徑D1=500mm，變徑管長度l=300mm
tana=（1000-500）/（2×300）=0.83
則 a=39.7°
則 ξ＝0.10
則：
ξ10=0.1×2+0.34=0.54
Z10=ξ10v102ρg /2=0.54×132×1.205/2=54.98 Pa
10)管段11
風機出口漸縮管
風機出口尺寸420mm×315mm，直徑D2=420mm
tana=（1000-420）/（2×315）=0.92
則 a=42.6°
則 ξ＝0.10
帶擴散管的傘形風帽（h/D=0.5）ξ＝0.60
則：
ξ11=0.1+0.60=0.70
Z10=ξ11v112ρg /2=0.70×132×1.205/2=71.28 Pa
管道水力計算表：
|
管道編號
|
流量
（m3/s）
|
長度L(m)
|
管徑
D(mm)
|
流速
V(m/s)
|
局部阻力系數
∑ξ
|
局部阻 力
Z(Pa)
|
單位長度摩擦阻力
Rm(Pa/m)
|
摩擦阻力
Rml(Pa)
|
管道阻力
Rml+Z
(Pa)
|
備注
|
|
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
|
|
|
除塵器1
|
|
|
|
|
|
|
|
1200
|
|
|
|
除塵器2
|
|
|
|
|
|
|
|
1200
|
|
（7） 對各個并聯管路進行阻力平衡
由對稱性可知，匯合點A、B、D均處于平衡狀態。因此，不需要進行阻力平衡?，F對匯合點C進行分析。
匯合點C
△P3=89.51pa △P6=34.91pa
則：
（△P3-△P1）/△P3 =(89.51-34.91)/89.51=61%>10%
為使管路3、6達到阻力平衡，故需要改變管路6的管徑，增大其阻力
則：
D6’=D3(△P6/△P6’)0.225=400×(34.91/89.51)0.225=323.6mm
又根據通風管道的統一規格，取D6，，=320mm
此時對應的阻力為：
△P6，，=34.91（400/320)0.225=36.71pa
（△P3—△P6，，）/△P3=14.4%>10%
此時仍不處于平衡狀態，因此繼續縮小管道6的管徑至280mm，經計算，此時處于平衡狀態，在運行時再輔以閥門調節，消除不平衡。
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