B型旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì),旋風(fēng),除塵器,設(shè)計(jì) B型旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì) 摘 要 論文系統(tǒng)性的較為完整的詳細(xì)說(shuō)明了B型旋風(fēng)除塵器，涵蓋有除塵器的整體結(jié)構(gòu)、原理性的概述、關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度校核及其選材等等。參照普通B旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，指導(dǎo)老師的中肯意見(jiàn)和自己查閱許多有關(guān)除塵設(shè)備的書(shū)籍一步一步腳印漸漸完善的。在論文的完善過(guò)程中，參照化工制圖教材，深入了解了化工有關(guān)的許多知識(shí)，使用CAD制圖工具軟件完善制圖要求，花了大量時(shí)間最終繪制了一套較為完整的結(jié)構(gòu)圖紙。一步跟著老師腳印，認(rèn)真聽(tīng)取老師意見(jiàn)，然后聽(tīng)取指導(dǎo)老師的要求最終定稿完成終稿，打印出較為完善的除塵器介紹說(shuō)明書(shū)。 關(guān)鍵詞 ：B型旋風(fēng)除塵器；壓力損失；除塵效率；強(qiáng)度校核 ABSTRACT In this paper, the B-type cyclone dust collector is described in detail, including the overall structure of the dust collector, the principle of the summary, the key components of the strength of the check and its selection and so on. With reference to the design of the general cyclone dust collector, the guidance of the teacher's advice and their own access to many of the books on the dust removal equipment step by step footprint gradually improved.Parts drawings, and dust removal system schematics. In this paper, the following sections are discussed in the following sections: First, the size of the B-type cyclone dust collector is calculated by referring to the data. Secondly, the assembly pattern of B-type cyclone and the parts of B-type cyclone are drawn. Finally, the information is compiled, and the English literature related to the paper is selected to complete the design specification. Keyword: Whirler-type dust catecher;Effieiney of dustremoval;Pressure drop ;Check the strength 目 錄 1.引言 1 2.B旋風(fēng)除塵器工作原理介紹 3 2.1B旋風(fēng)除塵器的除塵原理 3 2.1.1B旋風(fēng)除塵器的總體結(jié)構(gòu)分析 3 2.1.2B旋風(fēng)除塵器內(nèi)旋流、速度分析 4 2.1.3B旋風(fēng)除塵器內(nèi)的壓力分析 7 2.2 影響B(tài)旋風(fēng)除塵器的因素及其分類(lèi) 7 2.2.1B旋風(fēng)除塵器的技術(shù)性能 7 2.2.2 影響B(tài)旋風(fēng)除塵器性能的主要因素 8 2.2.3 旋風(fēng)除塵器選型分類(lèi) 10 3.B型旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì) 10 3.1B旋風(fēng)除塵器的選用及各部分尺寸的確定 10 3.1.1形式的選擇 10 3.1.2 確定進(jìn)口風(fēng)速 10 3.1.3 確定B型旋風(fēng)除塵器的尺寸 10 3.2 B型旋風(fēng)除塵器強(qiáng)度的校核 12 3.2.1筒體和錐體壁厚s和氣壓試驗(yàn)強(qiáng)度校核 12 3.2.2排氣管尺寸的確定 14 3.2.3.支座的選擇計(jì)算 15 3.2.4支腿的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 15 4.B型旋風(fēng)除塵器壓力損失及除塵效率 17 4.1計(jì)算壓力損失 17 4.2除塵效率的計(jì)算 18 5.風(fēng)機(jī)的選擇 20 6.排塵閥的選擇 20 7.連接方式的選擇及其裝配 21 結(jié)論 23 致謝 24 參考文獻(xiàn) 25 引 言 1.設(shè)計(jì)目的 B型旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，應(yīng)用了四年專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)完成的一次較為綜合的實(shí)戰(zhàn)演練，叫我綜合運(yùn)用了制圖知識(shí)、機(jī)械原理的知識(shí)以及機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)。進(jìn)一步加強(qiáng)了許多方面的能力，使我更加鞏固了所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，使我設(shè)計(jì)的能力進(jìn)一步有所提升，為今后工作也會(huì)打下一定的基礎(chǔ)。通過(guò)網(wǎng)上閱資料以及圖書(shū)館的閱讀資料，使我解決問(wèn)題的能力提升，使我自我設(shè)計(jì)的能力也會(huì)有所提升。更加熟練掌握AutoCAD制圖等軟件，最終完成了一個(gè)合格的除塵器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2.國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 隨著地球文明的一步步向前發(fā)展生產(chǎn)力，經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的的情況下，越來(lái)越多的廢棄物被排向大氣中，導(dǎo)致空氣質(zhì)量不佳，導(dǎo)致部分地區(qū)霧霾天氣不斷，影響到了人們的生產(chǎn)與生活。粉塵的污染在大氣污染物中的影響尤為突出，可吸入顆粒物如果較多的被吸入人體內(nèi)，會(huì)成為人們健康潛在的殺手，所以防治大氣污染勢(shì)在必行。也是設(shè)計(jì)人員考慮的首要因素。因此設(shè)計(jì)出高效的除塵器是多么重要的任務(wù)。我國(guó)電除塵技術(shù)大致可以概括為：起步晚、發(fā)展快、潛力大。 3.各類(lèi)除塵器介紹 常用的除塵器有干式，半干式以及濕式等一些常見(jiàn)的類(lèi)型。還有重力除塵器、慣性除塵器。本次設(shè)計(jì)的是B旋風(fēng)除塵器，重力除塵器的沉降速度太比慢，相比為離心沉降速度差距較大，因此一般只用于分離較大的含塵顆粒。慣性除塵器，一般用于比較粗大的塵粒，所以多用作預(yù)除塵器。B旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)的離心力作用來(lái)達(dá)到除塵的目的，應(yīng)用領(lǐng)域及其廣泛，另一方面除塵效率高也非常的高。 4.設(shè)計(jì)要求 畢業(yè)課題名稱(chēng)為B型旋風(fēng)除塵器，此次除塵器的設(shè)計(jì)目的在于設(shè)計(jì)出一款能改善大氣污染程度的除塵設(shè)備，作為一位未來(lái)的設(shè)計(jì)工作者，也很希望祖國(guó)貢獻(xiàn)自己一份微薄的力量。除塵設(shè)備的設(shè)計(jì)一定要突出重點(diǎn)，爭(zhēng)取設(shè)計(jì)出可行性高，除塵性能優(yōu)良的產(chǎn)品。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是較為重點(diǎn)的，盡量做到滿足各方面的使用要求 。 5除塵器圓筒內(nèi)的流場(chǎng) B旋風(fēng)除塵器圓筒內(nèi)氣體的運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜的，速度分為多個(gè)方向。圓筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，速度可分為三個(gè)不同方向的速度。 6 B旋風(fēng)除塵器的原理 首先塵氣體從氣管通過(guò)風(fēng)機(jī)進(jìn)入圓筒內(nèi)部，其次運(yùn)動(dòng)形式將發(fā)生改變，直線運(yùn)動(dòng)方式會(huì)改變，含塵氣流的較多的部分從上往下運(yùn)動(dòng)，并且向椎體的部分快速流動(dòng)。含塵氣體運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有離心力，由于離心力的作用會(huì)是的顆粒物向外部運(yùn)動(dòng)。當(dāng)含塵顆粒物質(zhì)與器壁部分接觸時(shí)，會(huì)因?yàn)闆](méi)有了慣性力而往下落，掉落到錐體下部。由于圓錐部分發(fā)生形變，使得氣體向筒體中心靠攏。由轉(zhuǎn)矩不變的原理可以得出結(jié)論，由于切向的速度的上升。會(huì)形成所謂的內(nèi)旋氣流運(yùn)動(dòng)，達(dá)到除塵的效果。凈化的氣體最終經(jīng)上方的排氣管排除到除塵器的外面，還有一小部分沒(méi)有被收集的含塵顆粒物粒也由此丟失。有另一小部分含塵氣體，會(huì)流向B旋風(fēng)除塵器頂部，最終流向筒體下部，當(dāng)氣流達(dá)到排氣管下端部分時(shí)，轉(zhuǎn)而向上運(yùn)動(dòng)一同從排氣管排出。 7 除塵效率 一般指額定負(fù)壓的總效率和分級(jí)效率，是指去除較大顆粒物的效率。除塵器有不同的檢測(cè)指標(biāo)，其中之一就是分級(jí)的效率，而且結(jié)果還是可靠、準(zhǔn)確的、確信的。 2 B旋風(fēng)除塵器工作原理介紹 2.1 B旋風(fēng)除塵器的除塵原理 2.1.1 B旋風(fēng)除塵器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 首先塵氣體從氣管通過(guò)風(fēng)機(jī)進(jìn)入圓筒內(nèi)部，其次運(yùn)動(dòng)形式將發(fā)生改變，直線運(yùn)動(dòng)方式會(huì)改變，含塵氣流的較多的部分從上往下運(yùn)動(dòng)，并且向椎體的部分快速流動(dòng)。含塵氣體運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有離心力，由于離心力的作用會(huì)是的顆粒物向外部運(yùn)動(dòng)。當(dāng)含塵顆粒物質(zhì)與器壁部分接觸時(shí)，會(huì)因?yàn)闆](méi)有了慣性力而往下落，掉落到錐體下部。由于圓錐部分發(fā)生形變，使得氣體向筒體中心靠攏。由轉(zhuǎn)矩不變的原理可以得出結(jié)論，由于切向的速度的上升。會(huì)形成所謂的內(nèi)旋氣流運(yùn)動(dòng)，達(dá)到除塵的效果。凈化的氣體最終經(jīng)上方的排氣管排除到除塵器的外面，還有一小部分沒(méi)有被收集的含塵顆粒物粒也由此丟失。有另一小部分含塵氣體，會(huì)流向B旋風(fēng)除塵器頂部，最終流向筒體下部，當(dāng)氣流達(dá)到排氣管下端部分時(shí)，轉(zhuǎn)而向上運(yùn)動(dòng)一同從排氣管排出。 數(shù)字依次代表：排出口—頂端—灰斗— 圓錐部分—原筒部分—進(jìn)氣口 圖1 B型旋風(fēng)除塵器 2.1.2 B旋風(fēng)除塵器內(nèi)的旋流及速度分析 B型旋風(fēng)除塵器內(nèi)含塵氣體旋流與速度分析是較為復(fù)雜的和多樣的。氣體在旋風(fēng)器內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)速度一直不停的在改變。旋風(fēng)除塵器內(nèi)的氣旋氣體的氣體運(yùn)動(dòng)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。1949年這個(gè)Ter.Linden通過(guò)實(shí)驗(yàn)，得到了旋風(fēng)除塵器內(nèi)的氣體運(yùn)動(dòng)三維速度：即徑向、切向和軸向速度，以及代表性理論的總壓力和靜壓分布的研究結(jié)論。經(jīng)過(guò)許多的研究者的研究得出了以下結(jié)論。 首先分析切向速度 切向速度對(duì)除塵有直觀重要的作用，對(duì)除塵設(shè)備含塵顆粒的分離有著關(guān)鍵的作用，含塵氣體在這樣的速度作用下產(chǎn)生離心沉降，使得顆粒沉淀下來(lái)，切向速度變化規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)，會(huì)按照如下方式變化： 在除塵器中心部分的旋轉(zhuǎn)氣流，一般分為內(nèi)渦旋和外渦旋。變化規(guī)律是相反的，有離心力的公式可以知道，內(nèi)外渦旋最終會(huì)交匯，最終到達(dá)一個(gè)最大的數(shù)值。該速度的計(jì)算通常用下面公式: r-------------旋轉(zhuǎn)半徑。 若忽略除塵器內(nèi)氣流所存在的內(nèi)摩擦力，根據(jù)能量守恒定律，在理想情況下n=1，此時(shí)，vt r=常數(shù)時(shí)叫作自由旋流。所以可以知道，n和1的差值就是旋流和自由旋流不同區(qū)別，n值用下面的公式計(jì)算 （1） 式中 D —除塵器的直徑（m）； T —熱力學(xué)溫度（K）； n —速度分布指數(shù)。 最大切向速度時(shí)的旋流的半徑，實(shí)驗(yàn)證明 對(duì)于切向速度這個(gè)速度，對(duì)塵埃顆粒的分離和捕集有著好大的作用。當(dāng)我們的氣流到達(dá)排氣管下面時(shí)，就會(huì)和排氣的管子中的中心氣流一起排到外面。 沿排氣管下方任何部分沿半徑的切向加速度的變化可分為三個(gè)區(qū)域，如下圖2。Ⅰ區(qū)內(nèi)，切向速度=常數(shù)。Alexander做實(shí)驗(yàn)和計(jì)算得到了這個(gè)公式： 式中： 含塵氣在Ⅰ區(qū)內(nèi)切向加速度（m/s）； 含塵氣進(jìn)入旋風(fēng)除塵氣的速度（m/s）； 旋風(fēng)除塵器圓筒直徑（m）； 旋風(fēng)除塵器排氣管直徑(m)； 旋風(fēng)除塵器進(jìn)口截面積（m2）； 對(duì)于n值有許許多多的影響因素，與數(shù)的值有關(guān)，當(dāng)Re越大時(shí)，n值就越近似于1。n值會(huì)隨著排灰管直徑的減小而增大，而會(huì)隨著排氣管的直徑的減小而減小，排灰管和圓錐筒的直徑接近一樣時(shí)，其中n可以近似等于1。 再分析徑向速度 徑向速度在旋風(fēng)除塵器的除塵性能方面，有著非常大的影響力。這個(gè)徑向速度的值和切向速度的值比起來(lái)，是要小得多的，所以在測(cè)量方面是非常難進(jìn)行的。我國(guó)的研究人員測(cè)量了Φ400mmB型旋風(fēng)除塵器的，這個(gè)測(cè)量值約為（1～5）m/s，其特點(diǎn)是分布不對(duì)稱(chēng)。 最后分析軸向速度 軸向速度分布形成了旋轉(zhuǎn)流動(dòng)結(jié)構(gòu)的空氣流，這個(gè)空氣流的結(jié)構(gòu)分為內(nèi)層和外層。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)可得零軸向的速度平面是和旋風(fēng)除塵器的器壁是平行的。就算是在這個(gè)錐體部分，也是能夠保證其外層流厚度基本不會(huì)發(fā)生變化。 最后考慮渦流影響 渦流也可以稱(chēng)之為二次渦流，在旋風(fēng)除塵器中也被稱(chēng)為次流，是軸向、徑向速度、這兩種速度形成的。渦流常見(jiàn)的有4種，短路流:因?yàn)樵谛L(fēng)除塵器的排氣管中的軸向、徑向氣流，蓋和缸體內(nèi)壁之間存在局部渦流（即上渦流），大量的灰塵顆粒夾在旋風(fēng)除塵器之間，跟著排氣管的表面慢慢的下落，最終與中心上升的空氣氣流一起從排氣管排出。縱向旋渦流：在旋風(fēng)除塵器內(nèi)部和外部的旋風(fēng)接口的中心處的再循環(huán)產(chǎn)生的縱向流被稱(chēng)為縱向渦流。外層旋流中的局部渦流：由于旋風(fēng)除塵器的制造產(chǎn)生問(wèn)題，例如焊縫，表面碰撞等，產(chǎn)生垂直于主要方向的渦流，雖然只有主流的1/5的量，但是這中導(dǎo)致流動(dòng)靠近墻壁或新顆粒在旋風(fēng)分離器中就會(huì)被排斥分離，降低了旋風(fēng)除塵器的除塵效率。底部夾帶：當(dāng)錐形的端部向上移動(dòng)到所述渦流將產(chǎn)生局部渦流，這將使塵粒被帶回，如果旋流到達(dá)灰斗底部，將灰斗中的細(xì)塵被轟動(dòng)家?guī)?，它與上層氣流一起被帶走。 2.1.3 B旋風(fēng)除塵器內(nèi)部壓力分析 圖2壓力分析 一般B旋風(fēng)除塵器內(nèi)的壓力分布如圖2所示。依據(jù)各種資料和大量前人的實(shí)踐證明，對(duì)B旋風(fēng)除塵器壓力分布的影響有這么一些，整體結(jié)構(gòu)形式、尺寸以及氣體的溫度等等，其壓力損失的影響因素有很多。 2.2 影響B(tài)旋風(fēng)除塵器的性能因素 2.2.1 B旋風(fēng)除塵器的參數(shù)性能 其中在旋風(fēng)除塵器的尺寸因素中最主要的是筒體直徑和椎體高度。一般，對(duì)于旋風(fēng)除塵器的直徑來(lái)說(shuō)，越小離心力越大，除塵效率越高。但過(guò)小也會(huì)降低除塵效率。因此，筒體的直徑是一定大于50～75mm。筒體長(zhǎng)度增長(zhǎng)會(huì)升高除塵效率，同時(shí)加大阻力，因此筒體長(zhǎng)度一般小于筒體直徑的5倍。 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，旋風(fēng)除塵器的性能影響因素之一，旋風(fēng)除塵器各部件尺寸比例，如下表： 表2 旋風(fēng)除塵器部件尺寸影響因素 尺寸變化 性能趨勢(shì) 壓力損失 效率 除塵器直徑增大 降低 降低 加長(zhǎng)筒體 稍有降低 提高 入口面積加大（流量保持不變） 降低 降低 入口面積加大（速度保持不變） 提高 降低 加長(zhǎng)錐體 稍有降低 提高 錐體排出孔變大 稍有降低 － 錐體排出孔變小 稍有提高 － 增加排出孔在筒體內(nèi)的長(zhǎng)度 提高 － 排出管直徑變大 提高 降低 排灰裝置是旋風(fēng)除塵器重要的一部分，這部分不能忽視，灰塵箱在錐形處于湍流狀態(tài)，并且灰塵從排出的可能性二次夾帶，如果設(shè)計(jì)不合適，導(dǎo)致泄漏排灰裝置，會(huì)劇烈降低除塵效率，以下為除塵效率與漏氣率之間的關(guān)系表： 表3 排灰裝置氣密性對(duì)除塵效率的影響 實(shí)驗(yàn)號(hào) 排灰裝置氣密性（漏氣率） 旋風(fēng)除塵器效率 1 0 90% 2 5% 50% 3 15% 0% 對(duì)于工作條件來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵因素一般為入口速度、粉塵粒徑、氣體物理性質(zhì)等。當(dāng)入口 速度上升時(shí)，分割直徑將下降、效率提升、提升，但入口速度不宜過(guò)大，當(dāng)其過(guò)大時(shí)，將導(dǎo)致二次揚(yáng)塵增加，所以入口速度一般控制在12～25m/s。 2.2.2 B旋風(fēng)除塵器性能的主要因素 （1）B旋風(fēng)除塵器各個(gè)部分尺寸 ①通常情況下，除塵器筒體的直徑如果越小，那么含塵顆粒的離心力將會(huì)越大，除塵效率當(dāng)然會(huì)越高。 正所謂物極必反，筒體直徑如果太小，那么就會(huì)使得一些較大的含塵顆粒較跑到中央氣流并隨之被其帶走，使得除塵效率下降。 除此之外，也可能會(huì)引起堵塞。 因此，除塵器的總直徑應(yīng)在一定的范圍中取值。 過(guò)長(zhǎng)的筒體的缺點(diǎn)就是會(huì)占據(jù)較大的空間，自然長(zhǎng)度可用下式計(jì)算: （2） 式中 —B旋風(fēng)除塵器筒體長(zhǎng)度，m; D—除塵器的筒體的直徑，m; b—除塵器入口寬度，m; —除塵器出直徑，m。 一般，圓筒段高度取H=(3/2-2)D比較合理，對(duì)性能最有好處。B旋風(fēng)除塵器的圓錐體能將外旋變成為內(nèi)旋在短的距離內(nèi)，不僅節(jié)約了空間，而且節(jié)約材料成本。除塵器圓錐體的作用是收集含塵顆粒，并將分離出來(lái)的含塵顆粒都集中于B旋風(fēng)除塵器的中心位置上，最后排出除塵器外部。當(dāng)圓錐體高度確定下來(lái)后，當(dāng)錐體角度越大，氣流旋流半徑就會(huì)越小，易造成氣體的沖擊與劇烈撞擊，使得塵粒隨著內(nèi)旋流走，除塵效率就會(huì)受影響。 使得除塵效率增加。進(jìn)口處理氣量，壓力損失比較小，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)良的選擇。 軸向進(jìn)口是除塵器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最理想的一種進(jìn)口形式，優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)口氣體與旋轉(zhuǎn)氣流之間的沒(méi)有干擾，會(huì)使得除塵效率提高。所以軸向進(jìn)口通常應(yīng)用于多管式平置式B旋風(fēng)除塵器。 進(jìn)口管可以矩形和圓形兩種。圓形進(jìn)口管與B旋風(fēng)除塵器器壁點(diǎn)接觸，也就是一點(diǎn)與外壁相切，而矩形進(jìn)口管整個(gè)高度均與向壁接觸是面與面接觸，也就是面相切，很明顯一般都用后者。矩形寬度和高度的比例取值需要適當(dāng)，一般矩形進(jìn)口管高與寬之比為2-4。 灰斗的設(shè)計(jì)是B旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)中極為重要的組成部分之一，如果設(shè)計(jì)的不合理就會(huì)影響到除塵器的，造成灰斗漏氣，就會(huì)使粉塵的二次夾帶灰塵加劇，最終影響除塵設(shè)備的工作效率 （2）氣體各個(gè)參數(shù)對(duì)除塵器的影響 影響因素有流量、濃度、含濕量以及粘度。粘度影響最大，大體計(jì)算公式可如下計(jì)算出。 （3） 式中 、—a、b條件下的總除塵效率，%； 、—a、b條件下的氣體粘度，kg.s/。 （3）粉塵的物理性質(zhì)對(duì)于B型除塵器的影響 含塵顆粒直徑影響差異比較大，由于離心力的差異，大的顆粒在B旋風(fēng)除塵器內(nèi)更分離出來(lái)。總除塵效率越高。 粉塵密度對(duì)除塵效率至關(guān)重要。密度越大一般情況下除塵效率相對(duì)也就也越高。粉塵密度對(duì)壓力損失造成影響可以忽略到不計(jì)。 上面只是介紹了一些較為突出因素，另外除塵器筒內(nèi)的粗糙程度可能會(huì)影響B(tài)旋風(fēng)除塵器的除塵性能。會(huì)因?yàn)榇植诘膬?nèi)壁表面引起旋流，使微粒進(jìn)入排氣管，降低除塵的效率。 2.2.3 旋風(fēng)除塵器分類(lèi)及選型 B旋風(fēng)除塵器凈化氣體量的大小，要和本身實(shí)際需要處理的含塵氣體量保持一致。選擇除塵器直徑時(shí)應(yīng)盡量小一些，，可以利用若干個(gè)小直徑的B旋風(fēng)除塵器并聯(lián)為解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)量大的要求；倘若氣量和多管B旋風(fēng)除塵器相近，那么選首選多管除塵器較為合適。B型旋風(fēng)除塵器阻力系數(shù)的影響因素主要有以下幾點(diǎn)： 進(jìn)口氣速 進(jìn)口氣速對(duì)D型旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)基本沒(méi)有影響。 結(jié)構(gòu)型式 de/D0越大,D型旋風(fēng)除塵器有著阻力系數(shù)較小的優(yōu)點(diǎn)，在同樣情況下，DⅠ型旋風(fēng)除塵器有最小的阻力系數(shù)，DⅢ其次，DⅡ型的阻力系數(shù)最大。 排氣管直徑 同一結(jié)構(gòu)的D型旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)隨著排氣管直徑的增加而減小，對(duì)于不同型號(hào)的旋風(fēng)除塵器，阻力系數(shù)的降低速率也是不一樣的。 筒體直徑及排氣管形狀 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，同一結(jié)構(gòu)型式不同直徑的D型旋風(fēng)除塵器在排氣管形狀與de/D0相同條件下測(cè)得的阻力系數(shù)基本相同。但收縮式排氣管比直管排氣管具有較小的阻力系數(shù)。 3 B型旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì) 3.1 B旋風(fēng)除塵器選用及各部分參數(shù)的選定 3.1.1形式的選擇 根據(jù)國(guó)家規(guī)定的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)、粉塵的性質(zhì)、允許的阻力和制造條件、經(jīng)濟(jì)性合理選擇B旋風(fēng)除塵器的形式，選B型旋風(fēng)除塵器。 3.1.2 確定進(jìn)口風(fēng)速 根據(jù)推薦取 3.1.3 確定B型旋風(fēng)除塵器的尺寸 （1）進(jìn)氣口面積的確定 進(jìn)氣口截面一般為長(zhǎng)方形，尺寸為a和b，根據(jù)處理氣量Q和進(jìn)氣速度可得 (4) = =0.031 取,則m，m （2）筒體尺寸的確定 旋風(fēng)除塵器的直徑縮小，這就減少了在旋轉(zhuǎn)半徑，將導(dǎo)致灰塵顆粒離心力的增加，這也將提高收集效率。然而，如果筒體的直徑太小時(shí)，所述壁和所述旋流器將非常接近排氣管，較大直徑將導(dǎo)致灰塵顆粒會(huì)朝向中心流反彈被去除，從而降低了收集效率。另外，如果筒體直徑太小也會(huì)把筒體堵塞，降低除塵效率。因此，其直徑比50-75mm大一些是最好的。 B型旋風(fēng)除塵器通過(guò)筒體直徑D統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此，一般取整數(shù)。取b=0.2D,則D=600mm,現(xiàn)取D=800mm。 筒體長(zhǎng)度h=1.5D =1.5×0.8 =1.2m （3）B型旋風(fēng)除塵器高度的確定 B旋風(fēng)除塵器自然長(zhǎng)度L，由金國(guó)淼主編《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)-除塵設(shè)備》.第三章公式（3-15）確定 (5) 設(shè)計(jì)中，B型B旋風(fēng)除塵器的高度h要確保有足夠的自然長(zhǎng)度余量，大多情況下取圓筒部分高度h=（1.5-2）D 取h =1.5D =1.5×800 =1200mm 在B型B旋風(fēng)除塵器旋轉(zhuǎn)氣流中，自由旋流是偏離筒體得中心軸線的，偏心度大約為de／4，所以，為了杜絕粉塵會(huì)因此卷入核心的旋流，而避免二次夾帶，要求排灰口直徑大于或者等于／4。圓錐高度（H-h）=（2 -2.5）D =2 圓錐高度H-h =2D =2×800 =1600mm 3.2B型旋風(fēng)除塵器強(qiáng)度的校核 3.2.1筒體和錐體尺寸及強(qiáng)度校核 （1）材料的選擇 由B型旋風(fēng)除塵器的工作壓力和工作溫度選用Q245R （2）確定參數(shù) =0.2 Mpa，=800mm， 由主編譚蔚《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》附錄1表可知=140Mpa。 由于采用單面焊的對(duì)接接頭（沿焊縫根部全長(zhǎng)有緊貼基本金屬），局部無(wú)損探傷，所以，由主編譚蔚《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表4-8查得焊接接頭系數(shù)φ=0.8 （3）計(jì)算厚度 由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式（3-12）圓筒的計(jì)算壁厚公式+C得 —計(jì)算壓力，M； —圓筒內(nèi)徑，mm； S—圓筒的計(jì)算厚度，mm； —圓通的設(shè)計(jì)厚度，mm; —圓筒的名義厚度，mm；。 —圓筒在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，M； —焊接接頭系數(shù)； —腐蝕裕量，mm； —鋼板厚度負(fù)偏差，mm； C—壁厚厚度附加量，mm，C=+。 根據(jù)表3-11 鍋爐和壓力容器用鋼板厚度允許偏差取-0.3mm，當(dāng)腐蝕速度小于0.005mm/a時(shí)，碳素鋼單面腐蝕取=1mm 故C=0.7mm +C (6) = 根據(jù)S=1.49mm《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》查表4-9得=-0.3 =S+ (7) =1.19mm 圓整后取厚度為3mm 復(fù)驗(yàn)×15%=3×15% =0.45mm＞0.3mm 故取=0.3mm，該筒體和錐體用3mm的碳素鋼板來(lái)制作。 （4）校核氣壓試驗(yàn)強(qiáng)度 =-C =3-1.19 =1.81mm 根據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式4-7得 =44 M =147×0.8 =117.6 M 可見(jiàn)≤，所以，強(qiáng)度符合要求。 3.2.2排氣管尺寸的確定 （1）排氣管直徑的確定 在一般的取值范圍內(nèi)，排氣管直徑俞小，那么除塵效率俞高，但壓力損失俞大，除塵效率越低，壓力損失俞小。D∕=2.5-3時(shí)，除塵效率達(dá)到最高點(diǎn)D∕取太大反而不好。通常取=（0.3-0.5）D =0.3D =0.3×800 =240mm （2）排氣管插入深度的確定 排氣管插入深度通常也會(huì)影響到除塵器使用性能。的值太大，減少氣體的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，可能會(huì)增加二次夾帶幾率，增加壓力損失的大小，值太小，會(huì)造成正常旋流的扭曲，讓它在不穩(wěn)定的狀態(tài)，也會(huì)降低效率，一般去插入深度=0.8a =0.8×280 =192mm 排氣管的插入深度通常會(huì)影響到除塵器的性能，插入深度位于進(jìn)口管下邊緣處最合適，所以，取=550mm。 （3）排氣管厚度的確定及強(qiáng)度校核 對(duì)于的圓筒 假設(shè)=3mm =-C=3-0.7=2.3mm =2.3 =104 由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》可知A=0.0001，由附表1查得碳素鋼常溫時(shí)彈性模量為148 M，系數(shù)B為106 M。 則按計(jì)算需用《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》外壓力公式，計(jì)算需用外壓力 (8) M =1.01 M 可見(jiàn)，＞，所以，出氣管可以用3mm的碳素鋼制作。 3.2.3支座的選擇 立式容器的支座可分為裙式、耳式、支撐式三種支座。不帶墊板的AN型耳式支座是最好的選擇。根據(jù)JB/4721.3-2007《耳式支座》，AN型吊耳式支座1作為選擇，該支座的材料可選用Q235A。 3.2.4支腿的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 初選材料為Q245R，d=40mm,l=2.5m。 由靜力平衡方程求出支反力 =1127N 剪力和彎矩方程為 Q=2817.5 （0﹤x≦2.5） M(x)=2817.5-1127x （0﹤x≦2.5） 支腿的剪力圖和、以及彎矩圖如圖4所示 圖4剪力彎矩圖 最大彎矩 支腿的抗彎截面系數(shù)為 = 根據(jù)《材料力學(xué)》（式6-7） 于是有= = 根據(jù)式（6-13）得 =0.74﹤ 所以選擇的支腿符合強(qiáng)度要求。 4 B型B旋風(fēng)除塵器壓力損失計(jì)算 4.1計(jì)算壓力損失 參照《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)-除塵設(shè)備》.在這次設(shè)計(jì)中引入一個(gè)阻力系數(shù)ζ ζ= K (11) 金國(guó)淼主編《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)-除塵設(shè)備》.第三章表3-3阻力系數(shù)計(jì)算公式，取K=16 ζ=16× =10.89 根據(jù)Shepherd-Lapple的壓力計(jì)算公式 式中： 阻力系數(shù) 氣體重度（kg/m3） g 重力加速度（m/s2） Vj 進(jìn)口氣速（m/s） 由于旋風(fēng)除塵器類(lèi)型為D型，D型旋風(fēng)除塵器的阻力計(jì)算公式 式中：d0 旋風(fēng)除塵器排氣管直徑（m）； D0 旋風(fēng)除塵器直徑（m）； m、n 系數(shù)（與旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)型式有關(guān)），m=2.02～2.50，n=2.23～2.41。 旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)見(jiàn)下表 表4 旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù) DⅠ型 DⅡ型 DⅢ型 a=0.453m 直管型排氣管 直管型 收縮性排氣管 b=0.191m d0=0.525D0 =7.82 =2.26(d0/D0)-2.41 =2.5（d0/D0）-2.23 =2.02(d0/D0)-2.35 本設(shè)計(jì)選用DⅡ型直管型排氣管除塵器，所以 =2.26×（）-2.41 =12 在100℃、0.18Mpa的條件下，空氣重度 =1.293×（）×() =1.7 kg/m3 則壓力損失 =12××1.7 =337.2 mm H2o =3304.56 pa 4.2除塵效率的計(jì)算 （1）分級(jí)除塵效率 根據(jù)Leith-Licht分級(jí)除塵率計(jì)算公式， (12) （2）總除塵效率 根據(jù)除塵效率公式 得 所以，總除塵效率為 (13) 在一定的進(jìn)口含塵濃度范圍內(nèi)，D型旋風(fēng)除塵器的總除塵效率與進(jìn)口氣含塵濃度成正比。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果與數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)得到D型旋風(fēng)除塵器的總除塵效率與進(jìn)口粉塵濃度之間的計(jì)算公式： 式中： 旋風(fēng)除塵器的總除塵效率（%）； C 進(jìn)口含塵濃度（g/Nm3）； p 系數(shù)（由旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)及粉塵性質(zhì)決定），一般p=0.1～0.3。 q 系數(shù)（和旋風(fēng)除塵器操作條件有關(guān)），一般q=0.05～0.5。 查閱資料得，p=0.247，q=0.098。 則總除塵效率 =1-0.25×110-0.098 =84.2 5風(fēng)機(jī)的選擇 根據(jù)所需風(fēng)量、風(fēng)壓，參照金國(guó)淼主編《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)-除塵設(shè)備》表7-22選擇NO.4.5風(fēng)機(jī)，Y132-2型號(hào)電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速N=2900r/min P=1870-2710 Q=5790-10485 6排塵閥的選擇 參照金國(guó)淼主編《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)-除塵設(shè)備》選擇舌板式排塵閥，如圖5所示，壓下工作。舌板自動(dòng)開(kāi)啟，進(jìn)行排灰。 圖5排塵閥示意圖 7連接方式的選擇 （1）裝配的概念 裝配是該畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后一個(gè)過(guò)程。在機(jī)器的裝配過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)機(jī)器可以在一些質(zhì)量問(wèn)題和改進(jìn)村部件的設(shè)計(jì)和加工中找到，保證了機(jī)器的工作質(zhì)量。機(jī)器裝配在機(jī)械制造過(guò)程中有著非常重要的地位。 根據(jù)要求，其他的一些零件、附件進(jìn)行匹配和連接，然后制作成為成品或半成品就被叫做裝配。裝配就是部裝和套裝及組裝和總裝4種裝配方式的總稱(chēng)。 法蘭尺寸如圖6所示 圖6法蘭尺寸示意圖 根據(jù)任務(wù)書(shū)的各種參數(shù)以及說(shuō)明書(shū)的確定的結(jié)構(gòu)，由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》可知使用甲型平焊法蘭較為適合。采用平面密封面和選用橡膠石棉板較為合適，從表6-3中查得墊片寬度為17.5mm。法蘭的各部分尺寸從《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2-3-4中查得DN=800mm D=915mm D1=880mm D2=850mm D3=840mm D4=837mm b=30mm d=18mm。 其中螺栓規(guī)格為M16，共24個(gè)。 根據(jù)任務(wù)書(shū)的各種參數(shù)以及說(shuō)明書(shū)的確定的結(jié)構(gòu)，根據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》可知使用甲型平焊法蘭較為合適?？刹捎闷矫婷芊饷妫线x用橡膠石棉板，法蘭的各部分尺寸通過(guò)查表查得DN=60mm D=160mm K=130mm L=14mm 。 螺栓規(guī)格為M12，共4個(gè)。 根據(jù)任務(wù)書(shū)的各種參數(shù)以及說(shuō)明書(shū)的確定的結(jié)構(gòu)，通過(guò)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》可知使用甲型平焊法蘭較為適合。采用平面密封面和石棉橡膠板，法蘭的各部分尺寸如下 DN=240mm D=355mm D1=320mm D2=290mm D3=280mm D4=277mm b=30mm d=18mm 其中螺栓規(guī)格為M16，共12個(gè)。 法蘭采用方形法蘭。 結(jié) 論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，經(jīng)過(guò)這次對(duì)旋風(fēng)除塵器的綜合設(shè)計(jì)。我不在是一味的去學(xué)習(xí)理論知識(shí)，也開(kāi)始學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用各種知識(shí)，將知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中去，是我的綜合能力用了顯著的提升；并且讓我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)的速度提高，還讓我電腦CAD制圖等的能力得到了明顯的提升，而且通過(guò)對(duì)全局的掌控，對(duì)局部的細(xì)節(jié)進(jìn)行取舍，都然我在各個(gè)方面的能力有了提升。這也是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。 雖然這次畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容十分復(fù)雜，其設(shè)計(jì)過(guò)程較為艱辛，苦難重重，畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我真的學(xué)到了許多許多。對(duì)各種設(shè)備的適應(yīng)條件進(jìn)行了解、各種系統(tǒng)的適用標(biāo)準(zhǔn)的選擇，還有各種管道的一些安裝方式，我在設(shè)計(jì)的不斷深入中，逐漸熟悉和使用這些方法。提高雖然有限，但是提高是全面的，填補(bǔ)了我以前設(shè)計(jì)中的一些不足之處，讓知識(shí)填充了我的大腦，也為今后的學(xué)習(xí)和工作的打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，讓我具有較強(qiáng)的溝通和理解能力。在查閱了相關(guān)資料的情況下，和老師反復(fù)的討論之后，根據(jù)老師發(fā)的任務(wù)書(shū)的參數(shù)要求、設(shè)計(jì)出了比較符合現(xiàn)在任務(wù)書(shū)要求的B型旋風(fēng)除塵器。我國(guó)現(xiàn)在面臨的大氣污染狀況，通過(guò)網(wǎng)上和圖書(shū)館資料，清楚了氣體除塵的重要性；理論系統(tǒng)的深入了解B型旋風(fēng)除塵器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；查閱相關(guān)手冊(cè)與書(shū)籍，系統(tǒng)科學(xué)的選用標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)計(jì)算出B型旋風(fēng)除塵器各部分尺寸并計(jì)算除塵效率，對(duì)相應(yīng)部分的強(qiáng)度進(jìn)行校核，符合任務(wù)書(shū)的參數(shù)要求；按照任務(wù)書(shū)參數(shù)要求確定出B型旋風(fēng)除塵器各部分尺寸，通過(guò)制圖軟件繪制出不少于三張零號(hào)圖紙。 致 謝 在近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，感謝XX老師的付出，我由衷心地感謝指導(dǎo)設(shè)計(jì)B型旋風(fēng)除塵器的XX老師，他的悉心并且耐心設(shè)計(jì)指導(dǎo)給予了我很多很多的幫助還有鼓勵(lì)，為我的問(wèn)題細(xì)心的答疑解惑，有了XX老師的耐心指導(dǎo)與細(xì)心關(guān)懷才會(huì)使我的遇到的設(shè)計(jì)方面困難中不斷的前行，順利的優(yōu)質(zhì)的完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。XX老師作為院里的副教授，在學(xué)術(shù)研究上有著務(wù)求、求實(shí)、一絲不茍的態(tài)度，讓我深刻的明白在做設(shè)計(jì)上要細(xì)心、專(zhuān)心。給我樹(shù)立一個(gè)好的榜樣，同時(shí)平易近人，和藹可親形象也給我留下了一個(gè)好的印象。 在畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)中，老師首先是作為一位良好的引路人，讓我們先了解大概然后深入探究，一步一步都包含老師的盡心，推薦了很多相關(guān)的書(shū)籍，讓我們慢慢懂得如何做一個(gè)好的設(shè)計(jì)出來(lái)。多動(dòng)腦，是老師說(shuō)的比較多的一句話。他在資料的整理還是在畢業(yè)設(shè)計(jì)的撰寫(xiě)等各個(gè)方面都給予了我大量的指導(dǎo)和巨大的幫助，尤其是在資料整理方面，讓我在查閱資料方面花費(fèi)的精力大量減少。有了這些幫助，讓我的畢業(yè)設(shè)計(jì)完成起來(lái)變得順利多了；而且讓我學(xué)到了很多平時(shí)上課學(xué)不到的知識(shí)，使我受益頗多，特在致以深深的感謝。畢業(yè)馬上就要完成了，在老師的盡心幫助一定會(huì)交出一份滿意的答卷的，永遠(yuǎn)都會(huì)記住曾經(jīng)熱心指導(dǎo)我的XX老師，在這四年最后的日子，感謝XX老師對(duì)我的諄諄教誨，我將銘記于心，XX老師，真心得謝謝您 感謝我們機(jī)械學(xué)院的同學(xué)們，感謝一路陪伴的室友們，感謝支持我的朋友們，致以工學(xué)院，特別感謝機(jī)械工程學(xué)院四年來(lái)為為我的辛勤付出與教育，謝謝! 未來(lái)的路我將更加的發(fā)奮圖強(qiáng)，會(huì)一直向前。 XX老師的鼓勵(lì)與指導(dǎo)我將會(huì)謹(jǐn)記于心。感謝各位評(píng)審老師以及學(xué)校的各位領(lǐng)導(dǎo)。謝謝一路陪伴的同學(xué)與老師們。 參考文獻(xiàn) [1] 金國(guó)淼.化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)-除塵設(shè)備［Ｍ］ .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 [2] 工程材料實(shí)用手冊(cè)編輯委員會(huì).工程材料實(shí)用手冊(cè)［Ｍ］ .北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002 [3] 朱有庭.化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)［Ｍ］ .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [4] 朱振華，邵澤波.過(guò)程裝備制造技術(shù)［Ｍ］ .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011 [5] 華南理工大學(xué)化工原理教研組.化工過(guò)程及設(shè)備設(shè)計(jì)［Ｍ］ .廣州：華南理工 大學(xué)出版社，1986 [6] 趙惠清，蔡紀(jì)寧.化工制圖 ［Ｍ］ .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015 [7] 譚蔚.化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［Ｍ］ .天津：天津大學(xué)出版社，2014 [8] 楊可楨,程光蘊(yùn),李仲生主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京: 高等教育出版社,2006年5月第5版 [9] 大連理工大學(xué)工程畫(huà)教研室編.機(jī)械制圖.北京: 高等教育出版社,2003年8月第5版 [10] [西德]H?布拉沃爾, [印度]Y?B?G瓦爾瑪著.空氣污染控制設(shè)備.機(jī)械工業(yè)出版社.1985年10月第1版 [11] 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