E型旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)含7張CAD圖.zip

E型旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)含7張CAD圖.zip,旋風(fēng),除塵器,設(shè)計(jì),CAD 設(shè)計(jì)課題任務(wù)書學(xué)院： XX 專業(yè)：XX 指導(dǎo)教師學(xué)生姓名課題名稱E型旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)擬設(shè)計(jì)一旋風(fēng)除塵器，用于鍋爐煙氣凈化。給定設(shè)計(jì)參數(shù)如下：煙氣流量： 3500m3/h除塵效率： 85%設(shè)計(jì)壓力： 0.15MPa 設(shè)計(jì)溫度： 150 進(jìn)口粉塵濃度：90g/m3(標(biāo)) 需完成的主要內(nèi)容如下：1、緒論2、總體設(shè)計(jì)3、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇4、強(qiáng)度計(jì)算與校核5、加工工藝、裝配程序等6、繪制裝配圖及零部件圖7、翻譯外文文獻(xiàn)擬達(dá)到的要求或技術(shù)指標(biāo)1、首先需在互聯(lián)網(wǎng)、圖書館、工廠廣泛查閱相關(guān)科技資料2、進(jìn)行結(jié)構(gòu)、材料及裝置選擇論證時(shí)，要求資料詳實(shí)，數(shù)據(jù)充分3、進(jìn)行強(qiáng)度校核時(shí)，要求計(jì)算準(zhǔn)確，分析詳細(xì)，公式的字母含義應(yīng)標(biāo)明4、查閱15篇以上與題目相關(guān)的文獻(xiàn)，其中近三年的文獻(xiàn)不少于5篇，鼓勵(lì)引用一定的外文文獻(xiàn)；按要求格式獨(dú)立撰寫不少于12000字的設(shè)計(jì)說明書；寫出不少于400字的中文摘要，關(guān)鍵詞的個(gè)數(shù)一般取5個(gè)左右；鼓勵(lì)翻譯一篇本專業(yè)外文文獻(xiàn)5、完成不少于3張零號(hào)圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖、裝配圖和零件圖，其中應(yīng)包含一張以上用計(jì)算機(jī)繪制的具有中等難度的1號(hào)圖紙，同時(shí)至少有折合4號(hào)圖幅以上的圖紙用手工繪制，并要求圖面整潔，視圖齊全，布局合理，線條、文字及尺寸標(biāo)注等均應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容備注2月26日3月9日3月12日3月23日3月26日5月25日5月29日6月1日畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研集中實(shí)習(xí)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)答辯主要參考資料1 金國(guó)淼.化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書-除塵設(shè)備.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20032 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).北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，20023 朱有庭.化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20054 朱振華，邵澤波.過程裝備制造技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20115 華南理工大學(xué)化工原理教研組.化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì).廣州：華南理工 大學(xué)出版社，19866 趙惠清，蔡紀(jì)寧.化工制圖 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20157 譚蔚.化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ).天津：天津大學(xué)出版社，20148 張殿印，申麗.工業(yè)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012教研室意見本課題符合專業(yè)人才培養(yǎng)要求，設(shè)計(jì)任務(wù)飽滿，同意下達(dá)任務(wù)書 R本課題不符合專業(yè)人才培養(yǎng)要求，不同意下達(dá)任務(wù)書教研室主任（簽章）：年 月 日設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題 目E型旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)專業(yè)1 選題的目的與意義隨著人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，人們對(duì)生活質(zhì)量和自身的健康越來越重視，對(duì)空氣質(zhì)量也越來越關(guān)注，然而人們?cè)谏a(chǎn)和生活中，不斷的向大氣中排放各種等樣的污染物質(zhì)，使大氣遭到了嚴(yán)重的污染，影響人類生存的在大氣污染物中粉塵的污染占重要部分，可吸入顆粒物過多的進(jìn)入人體，會(huì)威脅人們的健康。所以防治粉塵污染、保護(hù)大氣環(huán)境是刻不容緩的任務(wù)。我國(guó)目前是世界上以燃煤為主要能源的國(guó)家，大量燃燒煤碳造成的大氣污、水質(zhì)污染和顆粒物污染從而導(dǎo)致的環(huán)境惡化問題，已成為世界各國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)。在排放的燃煤煙氣里，含有大量的水蒸氣、SO2、N2、O2、CO、CO2碳?xì)浠衔镆约暗趸衔锏?，影響環(huán)境質(zhì)量，嚴(yán)重危害人體健康。由此可見控制粉塵煙氣排放治理的緊迫性。目前，我國(guó)大部分重工業(yè)地區(qū)，空氣中PM2.5指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)。因此，早日解決我國(guó)的環(huán)境問題，迫切需要加大加強(qiáng)對(duì)燃煤煙氣的除塵系統(tǒng)的研究與推廣應(yīng)用。 除塵器是大氣污染控制運(yùn)用最多的設(shè)備，本課題所設(shè)計(jì)的旋風(fēng)除塵器是除塵裝置的一種。其設(shè)計(jì)制造是否優(yōu)良，應(yīng)用維護(hù)是否得當(dāng)直接影響投資費(fèi)用、除塵效果、運(yùn)行作業(yè)率。所以掌握除塵器工作機(jī)理，精心設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)管理除塵器，對(duì)搞好環(huán)保工作具有重要作用。本次設(shè)計(jì)為旅風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的目的在于設(shè)計(jì)出符合要求的能夠凈化指定環(huán)境空氣的除塵設(shè)備，為環(huán)保工作貢獻(xiàn)一份力量。設(shè)計(jì)時(shí)力求層次分明、圖文結(jié)臺(tái)、內(nèi)容詳細(xì)。此設(shè)計(jì)主要由簡(jiǎn)體、錐體、進(jìn)氣管、排氣管、排灰口的設(shè)計(jì)計(jì)算以及風(fēng)口的選擇計(jì)算等組成，在獲得符合條件的性能的同時(shí)力求達(dá)到加工工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)美觀、維護(hù)方便等特點(diǎn)。 優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 （2）易于制造、安裝和維護(hù)管理（3）設(shè)備投資和操作費(fèi)用都較低 （4）動(dòng)力消耗不大 （5）已廣泛用于從氣流中分離固體和液體粒子，或從液體中分離固體粒子 旋風(fēng)除塵器屬于中效除塵器，且可用于高溫?zé)煔獾膬艋?，是?yīng)用廣泛的一種除塵器，多應(yīng)用于鍋爐煙氣除塵、多級(jí)除塵及預(yù)除塵。它的主要缺點(diǎn)是對(duì)細(xì)小塵粒(5m)的去除效率較低。給定參數(shù)如下：煙氣流量： 3500m3/h 除塵效率： 85%設(shè)計(jì)壓力： 0.15MPa設(shè)計(jì)溫度： 150進(jìn)口粉塵濃度： 90g/m3（標(biāo)）2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2.1發(fā)展歷程旋風(fēng)除塵器于1885年開始使用，已發(fā)展成為多種型式。按其流進(jìn)入方式，可分為切向進(jìn)入式和軸向進(jìn)入式兩類。在相同壓力損失下，后者能處理的氣體約為前者的3倍，且氣流分布均勻。普通旋風(fēng)除塵器由簡(jiǎn)體、錐體和進(jìn)、排氣管等組成。旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造、安裝和維護(hù)管理，設(shè)備投資和操作費(fèi)用都較低，已廣泛用來從氣流中分離固體和液體粒子，或從液體中分離固體離子。在普通操作條件下，作用于粒子上的離心力是重力的52500倍，所以旋風(fēng)除塵器的效率顯著高于重力沉降室。大多用來去除0.3m以上的粒子，后來，隨著數(shù)學(xué)模型的完善和計(jì)算機(jī)仿真的引入，旋風(fēng)除塵器的研究與設(shè)計(jì)將更為深入，新發(fā)明的并聯(lián)的多管旋風(fēng)除塵器裝置對(duì)3m的粒子也具有8085%的除塵效率。又因?yàn)楦叻肿硬牧系膽?yīng)用，材料領(lǐng)域的高速發(fā)展，選用耐高溫、耐磨蝕的特種金屬或陶瓷材料構(gòu)造的旋風(fēng)除塵器，可在溫度高達(dá)1000，壓力達(dá)500105Pa的條件下操作。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)諸方面考慮旋風(fēng)除塵器壓力損失控制范圍一般為5002000Pa。 2.2國(guó)內(nèi)情況 張吉光等于1991年根據(jù)旋風(fēng)器內(nèi)氣流的軸向速度分布規(guī)律確定塵粒在旋風(fēng)器內(nèi)的平均停留時(shí)間分析了旋風(fēng)器內(nèi)氣流的三維速度分布規(guī)律對(duì)固相顆粒分離的影響及旋風(fēng)器各主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)的影響，并考慮筒體與錐體邊界層內(nèi)顆粒的分離效應(yīng)，建立了旋風(fēng)除塵器的分級(jí)效率數(shù)學(xué)模型。陳建義、時(shí)銘顯等于1993年在對(duì)PV型旋風(fēng)除塵器內(nèi)部流場(chǎng)及濃度測(cè)定的基礎(chǔ)上，考慮了顆粒間的相互碰撞、反混等對(duì)分離性能的影響，建立了旋風(fēng)除塵器分級(jí)效率的多區(qū)計(jì)算模型。王廣軍、陳紅于2001年考慮了徑向濃度梯度以及重力沉降和徑向加速過程對(duì)固相顆粒分離的影響，建立了鍋爐細(xì)粉分離分離效率的計(jì)算模型。沈恒根等在假設(shè)：不考慮邊界層作用；忽略邊壁作用，塵粒到達(dá)外邊壁就被捕集；進(jìn)入旋風(fēng)除塵器前，塵粒濃度分布均勻；不考慮重力作用，提出了平衡塵粒模型。運(yùn)用渦匯升降流三維氣流分析塵粒運(yùn)動(dòng)，提出平衡塵粒分布，給出了平衡塵粒計(jì)算公式。清華大學(xué)的王連澤、彥啟森認(rèn)為：旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流動(dòng)主要受切向速度支配，旋風(fēng)除塵器的性能，也主要與切向速度相關(guān)，同時(shí)，他們應(yīng)用粘性流體力學(xué)理論，推導(dǎo)出了旋風(fēng)除塵器內(nèi)切向速度的計(jì)算公式。張曉玲、亢燕銘、付海明等通過對(duì)旋風(fēng)除塵器內(nèi)塵粒粒子的運(yùn)動(dòng)和捕集特性的分析，討論了無量綱準(zhǔn)則數(shù)Reynolds和Stokes與粒子分離過程的關(guān)系，并在對(duì)經(jīng)典文獻(xiàn)給出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析的基礎(chǔ)上，得到了一個(gè)有影響除塵效率的主要無量綱數(shù)表示的旋風(fēng)除塵器分級(jí)效率半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式。2.3國(guó)外情況 Sproull于1970年采用與電除塵器類似的方法，給出了旋風(fēng)除塵器效率的分離計(jì)算公式8。D.Leith和W.Licht于1972年考慮湍流擴(kuò)散對(duì)固相顆粒分離的影響，基于邊界層分析理論，把氣流中懸浮顆粒的橫向混合理論與旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流的平均停留時(shí)間相結(jié)合，從理論上嚴(yán)格推導(dǎo)出了分級(jí)效率模型。 60年代，美國(guó)煉油廠應(yīng)用了Shell石油公司研制的高效多管旋風(fēng)除塵器后，使催化裂化裝置內(nèi)高溫再生煙氣的能量回收技術(shù)得到推廣。1966年美國(guó)燃燒工程公司開發(fā)了雙旋流型旋風(fēng)管，在粉煤鍋爐上工業(yè)應(yīng)用。 大于15mm顆?；境齼簦瑢?duì)分離5mm顆粒的效率可達(dá)91%。到了70年代，Shell石油公司又對(duì)旋風(fēng)管進(jìn)行了改進(jìn)，獲得了無底板旋風(fēng)管的專利。這種除塵器是將旋風(fēng)管的排塵板去掉后，在旋轉(zhuǎn)的排塵氣排出旋風(fēng)管底部時(shí)，猶如在該處建立了一道氣體屏障，灰斗返回氣中夾帶的細(xì)塵不會(huì)進(jìn)入。3 課題的主要工作 3.1 緒論 對(duì)E型旋風(fēng)除塵器的背景、發(fā)展歷程、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、組成和工作原理進(jìn)行初步了解。 3.2 總體設(shè)計(jì) 了解除塵器工作的基本原理，并大致分析了主要影響除塵器除塵效率的因素。3.3 零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇選擇各零部件的材料選擇，選擇旋風(fēng)除塵器的類型與結(jié)構(gòu)，操作條件的選擇 操作方式的選擇。旋風(fēng)除塵器幾何設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3.4 強(qiáng)度計(jì)算與校核 對(duì)旋風(fēng)除塵器進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算、校核。 3.5 加工工藝、裝配程序、安全防腐等 選擇加工工藝，及編寫裝配程序，考慮安全性能及采取防腐措施。 3.6 繪制裝配圖及零部件圖 利用AutoCAD繪圖軟件繪制出旋風(fēng)除塵器的裝備圖及各個(gè)零件圖。 3.7 翻譯外文文獻(xiàn)，編寫說明書 翻譯外文文獻(xiàn)，并按要求編寫說明書。 4 課題的進(jìn)度安排第一階段 2018年1月13日至2018年3月11日，收集資料，閱讀文獻(xiàn)，完成開題報(bào)告。 第二階段 2018年2月26日至2018年4月30日，參加畢業(yè)實(shí)習(xí)，為畢業(yè)設(shè)計(jì)做好資料準(zhǔn)備。第三階段 2018年5月1日至2018年5月6日，查閱文獻(xiàn)資料，擬定設(shè)計(jì)方案，開始課題設(shè)計(jì)。第四階段 2018年5月7日至2018年5月18日，完成設(shè)計(jì)說明書的撰寫第五階段 2018年5月18日至2018年5月24日，依據(jù)設(shè)計(jì)步驟繪制零件圖，裝配圖。第六階段 2018年5月25日至2018年5月28日，交論文正式稿，做好答辯前準(zhǔn)備。第七階段 2018年5月29日至2018年6月1日，畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 參考文獻(xiàn)1 金國(guó)淼.化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書-除塵設(shè)備.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20032 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).北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，20023 朱有庭.化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20054 朱振華，邵澤波.過程裝備制造技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20115 華南理工大學(xué)化工原理教研組.化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì).廣州：華南理工大學(xué)出版社，19866 趙惠清，蔡紀(jì)寧.化工制圖 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20157 譚蔚.化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ).天津：天津大學(xué)出版社，20148 張殿印，申麗.工業(yè)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012指導(dǎo)教師批閱意見指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日E型旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)摘 要旋風(fēng)除塵器是一種利用離心力將粉塵顆粒從粉塵氣體中分離出來的裝置。自從用于工業(yè)生產(chǎn)以來，被廣泛用于石油、化工、冶金、礦山、機(jī)械等各個(gè)行業(yè)。本論文主要詮釋了E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。本次設(shè)計(jì)以普通旋風(fēng)除塵器為基礎(chǔ)，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下和自己去圖書館查閱大量有關(guān)除塵設(shè)備的書籍網(wǎng)頁等一步一步完善的。在論文的完善過程中，我深入了解了許多與化工有關(guān)的知識(shí)，分析了主要影響除塵效率的因素，結(jié)合現(xiàn)代研究方法，根據(jù)所學(xué)習(xí)的相關(guān)專業(yè)，查閱資料，設(shè)計(jì)出符合課題所給條件的旋風(fēng)除塵器。并且借助于于CAD/CAM等相關(guān)軟件，繪制出除塵器的零件圖、裝配圖。關(guān)鍵詞：E型旋風(fēng)除塵器；強(qiáng)度校核；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；壓力損失；除塵效率ABSTRACTCyclone dust remover is a device that separates dust particles from dust gas by centrifugal force. Ever since it was used in industrial production, it has been widely used in petroleum, chemical, metallurgy, mining, machinery and other industries. This paper mainly interprets the E cyclone dust collector, covering the overall structure of the dust collector, the outline of the principle, the strength checking of the key parts and the selection of the material and so on. The design is based on the common cyclone dust collector, and is improved by the guidance of the guidance of the teacher and the library web pages of a large number of dust removal equipment to be consulted by the library. In the process of perfecting the paper, I have deeply understood a lot of knowledge related to the chemical industry, analyzed the factors that mainly affect the efficiency of dust removal, and combined with the modern research methods, based on the related specialties of study, and consulted the data, and designed the cyclone dust catcher that meets the conditions given by the subject. With the help of CAD/CAM and other related software, the parts drawing and assembly drawing of the duster are plotted.Key words pressure loss;strength checking;Structural design;dust removal efficiency;E cyclone dust collector目錄1 序言12 E型旋風(fēng)除塵器的工作原理及各項(xiàng)性能參數(shù)22.1 旋風(fēng)除塵器的基本工作原理22.2 E型旋風(fēng)除塵器內(nèi)部的壓力損失和除塵效率62.3 影響性能的幾何因素93 E型旋風(fēng)除塵器的零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇143.1 E型旋風(fēng)除塵器各部分尺寸的確定143.2 E型旋風(fēng)除塵器強(qiáng)度的校核163.3 計(jì)算E型旋風(fēng)除塵器的壓力損失233.4 風(fēng)機(jī)的選擇243.5 排塵閥的選擇243.6 連接方式的選擇27 結(jié)論29參考文獻(xiàn)30 致 謝311 序言自工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展速度也越來越快，所以不可避免的廢氣排放也越來越多，會(huì)嚴(yán)重污染我們居住的地球。地球是我們?nèi)祟愘囈陨娴募覉@，地球是我們的母親，我們不能自私的為了發(fā)展經(jīng)濟(jì)、改善生活就以破壞地球生態(tài)環(huán)境為代價(jià)，所以說營(yíng)造一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境是當(dāng)下刻不容緩的任務(wù)。旋風(fēng)除塵器是利用含塵氣體進(jìn)入一個(gè)容器后，發(fā)生旋轉(zhuǎn)之后產(chǎn)生了離心力，將粉塵從含塵氣體中分離開來的一種干式氣-固分離裝置。自工業(yè)革命以來旋風(fēng)除塵器發(fā)展至現(xiàn)在已有百余年歷史?，F(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、礦山、機(jī)械、等需要除塵的地方。旋風(fēng)除塵器作為控制較大直徑的排放顆粒物，其對(duì)于510um以上的粉塵效率較高。具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，器身無運(yùn)動(dòng)部件，不需要特殊的附屬設(shè)備，制造、投資少、安裝簡(jiǎn)單方便，占地面積很小實(shí)用；易于維護(hù)操作簡(jiǎn)便，較小的壓力損失而且需要?jiǎng)恿Σ徊淮螅\(yùn)轉(zhuǎn)、維護(hù)費(fèi)用較低；因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單所以性能穩(wěn)定，操作彈性較大，不受含塵氣體的濃度、溫度限制。本次設(shè)計(jì)具體課題是 E型旋風(fēng)除塵器，屬于異性進(jìn)口型旋風(fēng)除塵器，用于鍋鏟煙氣凈化，保證排出氣體達(dá)標(biāo)為環(huán)保工作貢獻(xiàn)一份力量。該除塵器是近年開發(fā)研制的一種新型高效旋風(fēng)除塵器。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為擁有異性進(jìn)口及結(jié)合漸縮形導(dǎo)流擋板。此設(shè)計(jì)主要由筒體、錐體、進(jìn)氣管、排氣管和排灰口等組成，在獲得符合條件的性能的同時(shí)力求達(dá)到加工工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、美觀、易于維護(hù)等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)力求層次分明，圖形結(jié)合，內(nèi)容詳細(xì)。本次設(shè)計(jì)參考和引用了一些關(guān)于除塵器的論著、教材、手冊(cè)等，由于經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和水平有限，殷切希望我的指導(dǎo)老師批評(píng)指正，提出寶貴意見。2 E型旋風(fēng)除塵器的工作原理及各項(xiàng)性能參數(shù)2.1 旋風(fēng)除塵器的基本工作原理2.1.1 旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)如下圖1所示：當(dāng)含塵氣體以一定的速度從進(jìn)氣口進(jìn)入除塵器時(shí)候，由直線運(yùn)動(dòng)漸變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)氣流的大部分氣體沿著除塵器壁沿著圓筒體呈螺旋形向下朝著錐體底部運(yùn)動(dòng)，這樣的氣流稱為外旋氣流。旋轉(zhuǎn)向下的外旋氣流在達(dá)到錐體時(shí)，因?yàn)閳A錐形而進(jìn)行收縮而向著除塵器的下中部分靠攏，根據(jù)“旋轉(zhuǎn)矩”不變?cè)恚龎m器底部就會(huì)形成真空負(fù)壓，其切向速度不斷提高。當(dāng)氣流到達(dá)某一位置時(shí)，即以同樣的旋轉(zhuǎn)方向在除塵器內(nèi)部由下而上沿著除塵器幾何中心繼續(xù)做螺旋運(yùn)動(dòng)，最后凈化氣經(jīng)排氣管排向器外，我們稱這樣的氣流為內(nèi)旋氣流。含塵氣體受到旋轉(zhuǎn)將會(huì)產(chǎn)生離心力，就會(huì)把密度大的粉塵顆粒甩向器壁。粉塵顆粒跟器壁接觸后，因?yàn)槭T性，所受向下的重力和入口時(shí)的初速度沿著器壁滑落，掉入排灰管，從而達(dá)到除塵的目的。其中，有一部分的粉塵顆粒從氣流中逃出，還有另一小部分氣體，攜帶著粉塵向除塵器頂蓋流動(dòng)，然后沿著排氣管管壁朝下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到排氣管下部分后，反向朝上上隨著上升的氣流從排氣管排出到大氣中，分散在此的粉塵顆粒也就一起被帶走。圖1 旋風(fēng)除塵器1排氣管；2頂蓋；3排灰管；4-圓錐體；5原筒體；6進(jìn)氣管2.1.2 E型旋風(fēng)除塵器內(nèi)部氣體流通狀況實(shí)際上含塵氣體在旋風(fēng)除塵器中的運(yùn)動(dòng)特別復(fù)雜并無太大規(guī)律的。在1949年的時(shí)候Ter.linden通過實(shí)驗(yàn)把氣體的運(yùn)動(dòng)分為三個(gè)部分：徑向運(yùn)動(dòng)速度、切向運(yùn)動(dòng)速度和軸向運(yùn)動(dòng)速度。（1）切向運(yùn)動(dòng)速度含塵氣體因?yàn)榍邢蛩俣茸饔?，迫使里面的粉塵顆粒進(jìn)行離心沉降。除塵器頂蓋部分以下任意一個(gè)截面上的沿半徑變化規(guī)律大致分為三大塊區(qū)域：靠近器壁為區(qū)，切向速度=常數(shù)。Alexander在通過實(shí)驗(yàn)后得出以下公式： （1）式中：含塵氣體在區(qū)內(nèi)的切向速度，m/s；含塵氣體進(jìn)入除塵器的初始速度，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，。旋風(fēng)除塵器幾何中心到 “最大切向速度面”，也就是排氣管下部的中心氣流，稱之為強(qiáng)制旋流區(qū)。與旋轉(zhuǎn)半徑r之比為一固定常數(shù)，也就是角速度w。Vtr-1=常數(shù) （2）、區(qū)之間的區(qū)域稱之為區(qū)。 （3）其中n稱速度分布指數(shù)，一般在0.50.9范圍內(nèi)。圖2 切向速度分布假設(shè)除塵器內(nèi)部氣體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力忽略不計(jì)的話，根據(jù)角動(dòng)量守恒，那么n=1.此時(shí)與其旋轉(zhuǎn)半徑r的乘積，也就是旋轉(zhuǎn)矩為一常數(shù)的氣流，我們稱它為自由旋流。由于摩擦力不可能忽略不計(jì)，我們可以把區(qū)的氣流近似看作自由旋流。下表1為不同研究者根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的n值。表1 速度分布指數(shù)n的測(cè)定值測(cè)定者n值測(cè)定者n值Lissman1Ter.Linden0.52Rosin0First0.88Stairmand0.5Alexander0.50.75ShepherdLapple0.50.7池森龜鶴0.70.8procket0.5井伊谷鋼一0.8其中，Alexander給出了n值的關(guān)系式: （4）式中：D0旋風(fēng)除塵器圓筒直徑，m；T絕對(duì)溫度，K；n速度分布指數(shù)。n值與數(shù)Re是有關(guān)的，Re越大的話n越向1靠攏，反之。n也隨著排氣管直徑減小而減小，反之。n也隨著排灰管直徑的減小而增大，反之。當(dāng)排灰管直徑跟圓筒體直徑相等，也就是沒有錐體的時(shí)候，n的值可以取1。（2）徑向運(yùn)動(dòng)速度Vr徑向速度即含塵氣體沿著圓筒體半徑方向的速度，它可以使得含塵顆粒沿著半徑方向，由筒壁向旋渦中心運(yùn)動(dòng)，阻礙含塵顆粒的下降，影響分離。即徑向速度越大分離效率也就會(huì)更低。（3）軸向運(yùn)動(dòng)速度Vz經(jīng)過實(shí)驗(yàn)可知，零軸向速度面與除塵器器壁是平行的，包括錐體部位，外層流厚度也基本恒定。軸向速度分布構(gòu)成了氣流的外層下行、內(nèi)層上行的氣體雙層旋轉(zhuǎn)流動(dòng)結(jié)構(gòu)。2.1.3 渦流 渦流也叫二次渦流，在除塵器當(dāng)中稱為次流，它由軸向速度Vz與徑向速度Vr構(gòu)成且對(duì)除塵器的性能有很大的影響。下面四種為常見渦流，并給出分析：（1）短路流由于徑向速度和軸向速度的雙重作用，旋風(fēng)除塵器排氣管、其頂蓋外面與圓筒內(nèi)壁之間將會(huì)形成局部渦流（上渦流），這會(huì)導(dǎo)致大量粉塵顆粒向除塵器幾何中心流動(dòng)，沿著排氣管外表面下降，最后隨中心氣流排出氣體的氣體一起排出排氣管，嚴(yán)重影響除塵效率。（2）縱向旋渦流因?yàn)榕艢夤軆?nèi)含塵氣體的有效流通面積會(huì)小于排氣管管端以下內(nèi)旋流的有效流通面積，這會(huì)導(dǎo)致在排氣管下端部分產(chǎn)生了節(jié)流，導(dǎo)致排氣管附近氣體徑向流動(dòng)速度增大，使得氣體對(duì)粉塵的曳力超過了其所受的離心力而造成了“短路”，這種現(xiàn)象被稱作為縱向旋渦流。（3）外層旋流中的局部渦流除塵器器壁都不是絕對(duì)光滑的，比如焊縫等，這種不光滑的器壁導(dǎo)致會(huì)產(chǎn)生與主流方向垂直的渦流，雖然影響較小，但是可能會(huì)造成除塵器器壁附近，或者已經(jīng)被分離的粉塵重新進(jìn)入內(nèi)層旋流從而大大影響了除塵器的除塵效率。（4）底部夾帶因?yàn)榕呕夜芨浇纬傻木植空婵諏?dǎo)致氣體由上而下變?yōu)橛上露系倪\(yùn)動(dòng)，形成的局部真空，重新將粉塵卷起，特別是細(xì)粉塵，從而經(jīng)過排氣管排到大氣中，大大影響了除塵效率。2.2 E型旋風(fēng)除塵器內(nèi)部的壓力損失和除塵效率2.2.1 壓力損失P主要的壓力損失有：含塵氣體在除塵器內(nèi)部與筒壁摩擦；進(jìn)口管的摩擦；氣體從直線運(yùn)動(dòng)漸變?yōu)榍€運(yùn)動(dòng)；含塵氣體進(jìn)入旋風(fēng)除塵器內(nèi)部，會(huì)膨脹或者壓縮等。實(shí)驗(yàn)表明在通常情況下，壓力損失P=1000Pa2000Pa。測(cè)量壓力損失時(shí)，我們可以測(cè)得氣體進(jìn)入進(jìn)氣管和排出排氣管之間的差來表示。即：而全壓 （Pq）=靜壓（Pz）+動(dòng)壓（PD） （5）又 其中旋風(fēng)除塵器進(jìn)、出口全壓，Pa；旋風(fēng)除塵器進(jìn)、出口靜壓，Pa；旋風(fēng)除塵器進(jìn)、出口動(dòng)壓，Pa；旋風(fēng)除塵器進(jìn)、出口速度，m/s；氣體密度，。為了方便計(jì)算壓力損失時(shí)我們可以引用一個(gè)阻力系數(shù)。定義為旋風(fēng)除塵器的壓力損失與進(jìn)口動(dòng)壓頭之比，即：=即：式中：阻力系數(shù)；P旋風(fēng)除塵器壓力損失，單位Pa；其他符號(hào)意義不變。下表2為幾種常見的阻力系數(shù)計(jì)算公式參考：表2 阻力系數(shù)計(jì)算式作者公式Shepherd-LappleFirstAlexanderStairmandBarth注：Shepherd-Lapple的公式是常用的阻力系數(shù)計(jì)算式。2.2.2 除塵效率除塵效率一般分為總除塵效率和分級(jí)效率，計(jì)算時(shí)候通常用到以下步驟進(jìn)行運(yùn)算。第一步：測(cè)定粉塵的粒級(jí)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)f，包括進(jìn)口粉塵的百分?jǐn)?shù)補(bǔ)集粉塵的百分?jǐn)?shù)或者出口處的粉塵粒徑分布的百分?jǐn)?shù)，粉塵粒級(jí)分布的積分分?jǐn)?shù)E和大于粒徑x的質(zhì)量累計(jì)百分?jǐn)?shù)。其中=1-E。第二步：用理論或者半經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出E型旋風(fēng)除塵器在氣體密度，粉塵密度，進(jìn)口氣速，粘度等情況下的條件下對(duì)某一粉塵粒徑x的分離效率。第三步：計(jì)算出總效率其中： （6）通常與x的經(jīng)驗(yàn)式為： （7）其中： （8）其中：C旋風(fēng)除塵器尺寸比的函數(shù)；L旋風(fēng)除塵器的自然長(zhǎng)度，l=2.3，單位m；該點(diǎn)的圓錐部分直徑，單位m；排灰口直徑，單位m；排氣管插入筒體深度，單位m；h除塵器筒體長(zhǎng)度，單位m；a進(jìn)口高度，單位m；b進(jìn)口寬度，單位m；筒體直徑，單位m；排氣管直徑，單位m；H除塵器高度，單位m；修正的慣性參數(shù)，其中；分別為固體、氣體的密度，單位；氣體粘度，單位Pa.s；氣體進(jìn)口速度，單位；d粉塵顆粒直徑，單位m；n速度分布指數(shù)。由于各種原因，上述（1）、（2）即壓力損失和除塵效率有一定的局限性，是計(jì)算結(jié)果存在一定誤差，其主要原因如下所述：上述計(jì)算公式是理論公式，并沒有考慮粉塵顆粒間的相互影響。事實(shí)上，被補(bǔ)集的顆粒可能會(huì)被二次夾帶，影響計(jì)算。2.3 影響性能的幾何因素2.3.1 幾何尺寸 （1） 除塵器筒體直徑實(shí)驗(yàn)證明，旋風(fēng)筒筒體直徑越小含塵氣體的旋轉(zhuǎn)半徑就越小隨之粉塵顆粒所受的離心力越大，從而提高除塵效率。但是，如果筒體直徑過小，導(dǎo)致排氣管器壁與除塵器圓筒越相接近的話可能會(huì)造成較大直徑的顆粒分離到除塵器筒壁時(shí)反彈到中心氣流再次逸出，大大降低了除塵效率。而且，如果是粘性粉塵的話除塵器圓筒直徑太小很會(huì)容易引起堵塞。經(jīng)研究表明，一般筒體直徑不小于5070mm。工程上常用的除塵器（多管式旋風(fēng)除塵器除外）在200mm以上。（2） 旋風(fēng)除塵器的高度H較大的高度可以提高其除塵效率。因?yàn)檩^大的高度可以使粉塵進(jìn)入筒體的停留的時(shí)間比較長(zhǎng)，有利于除塵，而且可以讓未進(jìn)入排氣管的粉塵顆粒從中心氣流分離出來。而且，當(dāng)除塵器尺寸增大時(shí)，還可以避免對(duì)灰斗的磨損與腐蝕。但是，如果說無限延長(zhǎng)高度的話，將會(huì)占用較大的空間，而且還會(huì)浪費(fèi)材料。在選取H時(shí)候，往往取圓通段的高度，即h=（1.52）。在設(shè)計(jì)時(shí)，我們可以采用圓錐結(jié)構(gòu)，通過減小旋轉(zhuǎn)半徑使得切向速度不斷提高，從而提高離心率，增大除塵效率。而且，圓錐體可以迫使已經(jīng)分離出來的粉塵可以更好地進(jìn)入排灰管。圓錐高度與圓錐體的半錐角和排灰口直徑有關(guān)，當(dāng)高度不變時(shí)，椎體角度較大時(shí)，導(dǎo)致氣流旋轉(zhuǎn)半徑減小，氣流在除塵器內(nèi)部旋轉(zhuǎn)較快，從而導(dǎo)致了氣流與器壁撞擊，降低除塵效率。通常情況下半錐角一般不大于，或者不大于減粉塵顆粒的內(nèi)摩擦角，另外，它還取決于粉塵的物理性質(zhì)。通常為。在此，為了方便引入了除塵器自然長(zhǎng)度l這一概念，其意義為排氣管下端至旋風(fēng)除塵器自然旋轉(zhuǎn)頂端的最小距離。 （9）為防止在錐壁已分離出來的粉塵顆粒被二次夾帶，排灰管直徑。而一般取。圓錐高度（H-h）=（22.5）。（3） 旋風(fēng)除塵器進(jìn)口進(jìn)口型式旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口型式主要有切向進(jìn)口、螺旋面進(jìn)口、漸開線進(jìn)口、螺殼進(jìn)口和軸向進(jìn)口。其中因?yàn)榍邢蜻M(jìn)口制造簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊已被廣泛應(yīng)用工業(yè)除塵系統(tǒng)。進(jìn)口管的型式與位置進(jìn)口管分為矩形和圓形兩種。矩形進(jìn)口管與器壁整個(gè)相切，而圓形進(jìn)口管與器壁只有一點(diǎn)相切，顯而易見所以采用矩形比較合適。有一種位置是與頂蓋相平，可以更好地消除旋流；另一種與頂蓋有一定距離，這可以使得粉塵集中在頂蓋下的上旋流中，然后進(jìn)入主流進(jìn)行分離，可以減少短路。但是矩形高度a和寬度b比例要合適，長(zhǎng)而窄的可以增加接觸面，但是太長(zhǎng)的話，為保證氣體在圓筒中的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N，必須加長(zhǎng)筒體。寬度b越小，臨界粒徑越小，除塵效率越高。下面公式為進(jìn)口管高度和寬度的比例：A/b=23其中b=（0.20.25）;a=（0.40.75）（4） 排氣管通常來說排氣管型式有下面兩種型式，在排氣管直徑相同的情況下，排氣管下端既可以采用收縮式，也可以采用常規(guī)圓筒式。第一種型式可以優(yōu)先考慮，因?yàn)槭湛s式既不影響其除塵效率，也可以大幅度降低阻力損失。通常情況下，排氣管直徑越小的話，其除塵效率會(huì)增加，但壓力損失也會(huì)隨著增大。研究表明當(dāng)時(shí)，會(huì)獲得最大的除塵效率。而通常（0.30.5）。（5） 排氣管的插入深度也對(duì)除塵器的性能有較大影響。如果插入過深，會(huì)減少含塵氣體在除塵器中的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N從而增加二次夾帶，同事，插入過深也會(huì)增加氣體與排氣管管壁的摩擦力，增加了壓力損失。如果深度過低或者不插入，會(huì)造成正常旋流核心的彎曲或者因?yàn)槠茐亩鴮?dǎo)致其處于不穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)驗(yàn)表明，。（6） 灰斗灰塵被排出的裝置，此處氣流接近于高湍流，很可能會(huì)造成二次夾帶。而且，灰斗處為負(fù)壓，如果沒妥善處理可能會(huì)造成灰斗漏氣，導(dǎo)致被補(bǔ)集的灰塵在此進(jìn)入中心旋流中逸出。2.3.2 操作條件（1） 進(jìn)口氣速及氣體流量Q進(jìn)口氣速通常情況下，越高，除塵效率越高。但是太高的話，氣流的湍動(dòng)程度增加，從而導(dǎo)致二次夾帶更加嚴(yán)重。而且，太高的話，粉塵微粒與器壁的摩擦增大，會(huì)導(dǎo)致大的粉塵顆粒粉碎，大大降低了除塵效率。氣體通過旋風(fēng)除塵器的壓力損失和氣體進(jìn)口速度的平方成正比，所以，太高時(shí)雖然會(huì)增加除塵效率，但是會(huì)大大增加壓力損失，會(huì)造成大量能量損失，既不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保。而且，太大的會(huì)增加氣體與除塵器之間的摩擦，會(huì)降低除塵器的使用壽命。所以取一個(gè)合適的值。經(jīng)驗(yàn)表明的范圍為1020m/s。氣體流量Q氣體流量Q對(duì)除塵效率的影響可以用下式估算： （10）式中：分別為a、b條件下的總除塵效率，%；分別為a、b條件下的氣體體積流量，。（2） 氣體的密度、粘度、壓力P和溫度T經(jīng)研究表明：當(dāng)氣體的密度越大時(shí)，臨界粒徑也會(huì)越大，從而影響了除塵效率。但是在除塵器當(dāng)中，固體的密度往往大于氣體的密度，所以在除塵器的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該優(yōu)先考慮固體的密度，也就是說，氣體的密度可以忽略不計(jì)。通常來說，當(dāng)溫度升高時(shí)，除塵器壓力損失會(huì)減少。壓力損失隨著氣體密度的增加而增加。至于粘度，除塵器的除塵效率會(huì)隨著氣體粘度的增加而降低，但是通常我們不考慮粘度對(duì)除塵器壓力的影響。當(dāng)溫度升高時(shí)，所通過氣體的粘度會(huì)增大，除塵效率會(huì)適當(dāng)降低。下式為當(dāng)氣體流量不變即為一固定常數(shù)時(shí)候，粘度對(duì)除塵效率的影響的近似計(jì)算公式： （11）其中：分別為a、b條件下的總除塵效率，%；分別為a、b條件下的氣體體積流量，。（3）氣體含塵濃度當(dāng)氣體中含塵濃度增加時(shí)，粉塵顆粒的凝聚性和團(tuán)聚性能提高，從而提高了除塵器的除塵效率。而且，當(dāng)粉塵大顆粒移動(dòng)產(chǎn)生了空氣曳力，會(huì)帶著較小直徑的粉塵顆粒分離。下式為總除塵效率隨含塵濃度的估算變化式： （12）式中：分別為a、b條件下的含塵濃度，單位（標(biāo)）。因?yàn)槟Σ亮Φ淖饔?，?dāng)氣體中有少量含塵顆粒時(shí)，會(huì)使得氣體內(nèi)部的摩擦力增加會(huì)使得旋流速度降低，從而減小了離心力，所以在有些時(shí)候，含有塵粒的氣體壓力損失會(huì)小于清潔氣體。當(dāng)粉塵濃度為12時(shí)，壓力損失可以降低到清潔氣體的60%，濃度增加到250時(shí)，壓力損失較少。但超過了50時(shí)候，會(huì)有較大的壓力損失。下式可以近似計(jì)算含塵氣體濃度對(duì)壓力損失的影響： （13）式中：含塵氣體的壓力損失，單位Pa；清潔氣體的壓力損失，單位Pa；C進(jìn)口粉塵的濃度，單位（標(biāo)）。（4）固體粉塵的物理性質(zhì)：粒徑d對(duì)旋 風(fēng)塵器性能有較大影響。實(shí)驗(yàn)表明，大的粉塵顆粒會(huì)受到大的離心力，所以，較大的粉塵顆粒越多，除塵效率就會(huì)相對(duì)應(yīng)的提高。：粉塵顆粒的密度對(duì)除塵效率也有較大影響。越大，除塵效率越高?？偨Y(jié)：影響除塵器工作效率的有很多因素，除了上述主要的幾點(diǎn)外，還有很多因素。比如說：除塵器內(nèi)壁是否光滑也會(huì)影響除塵器的效率。當(dāng)內(nèi)壁比較粗糙時(shí)，會(huì)引起旋流，使得一些分離的粉塵顆粒重新進(jìn)入到中心氣流，進(jìn)入排氣管逸出，最后降低除塵效率；除塵器軸心處是很大的負(fù)壓，在此處應(yīng)該保證密封性足夠強(qiáng)，否則的話會(huì)大大降低了除塵效率甚至破壞除塵器的作用；氣體的相對(duì)濕度也會(huì)影響，如果氣體的含水量比較多的話，很有可能會(huì)造成粉塵附著在器壁上，最后形成堵塞，從而影響除塵器的性能。3 E型旋風(fēng)除塵器的零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇3.1 E型旋風(fēng)除塵器各部分尺寸的確定3.1.1 型式的選擇E型旋風(fēng)除塵器是近年來新發(fā)明的一種旋風(fēng)除塵器，屬于異形進(jìn)口型旋風(fēng)除塵器。采用異形進(jìn)口型是因?yàn)闅饬髟诹魉佥^大的區(qū)域有很大的流通面積，這可以更好地消除工渦流對(duì)除塵效率的影響。而且之所以采用E 型旋風(fēng)除塵器，是因?yàn)榇顺龎m器具有漸縮形導(dǎo)流擋板。漸縮形導(dǎo)流擋板可以使得含塵氣體進(jìn)入除塵器由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)，在此擋板的作用下顆粒的徑向分離距離變得更小，從而提高了離心力從而增加了除塵效率。另外，導(dǎo)流擋板會(huì)與除塵器圓筒頂端保持一定的縫隙，這樣可以較大幅度的減少空氣阻力。3.1.2 確定進(jìn)口風(fēng)速根據(jù)推薦取 3.1.3 確定E型旋風(fēng)除塵器的尺寸：下表3為幾種較為典型的比例關(guān)系：表3 常用旋風(fēng)除塵器幾何尺寸的比例關(guān)系項(xiàng)目比例關(guān)系b（0.20.25）a（0.40.75）（0.30.5）（0.30.75）h（1.52.0）H-h（2.02.5）（1）進(jìn)口面積的確定取a=2b，則a=0.32m，b=0.16m（2）筒體尺寸筒體直徑:因?yàn)閎=（0.20.25） 取b=0.20那么=5b=5x0.16=0.80m符合前面所述的在5075mm以上。筒體長(zhǎng)度h：因?yàn)閔=（1.52.0）取h=1.5=1.5x0.80=1.20m（3）錐體尺寸錐體長(zhǎng)度H-h：因?yàn)镠-h=（2.02.5）取H-h=2.0=2.0x0.8=1.60m；排灰口直徑：因?yàn)镈2=（0.150.4）取=0.2=0.20.80=0.16m；（4）出口管直徑與插入深度出口管直徑：因?yàn)槿?0.4=0.4x0.80=0.32m；插入深度：因?yàn)槿?0.5=0.5x0.80=0.40m；（5）E型旋風(fēng)除塵器高度的確定a:旋風(fēng)除塵器高度H因?yàn)镠-h=1.6m其中h=1.2m則H=1.2+1.6=2.8mb:旋風(fēng)除塵器自然長(zhǎng)度l （14）則3.2 E型旋風(fēng)除塵器強(qiáng)度的校核3.2.1 筒體和錐體的強(qiáng)度校核（1） 材料選擇因?yàn)槌龎m器的工作壓力0.15MPa和溫度150度根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第四版表8-30選用Q-235B材料。（2） 確定參數(shù)設(shè)計(jì)壓力：0.15MPa，為0.80m，由主編譚蔚化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)附錄1表可知=113Mpa。（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)算壁厚公式的計(jì)算公式為： （15）式中：為壁厚，單位mm；為圓筒設(shè)計(jì)壁厚，單位mm；為容器設(shè)計(jì)壓力，單位MPa；為圓通內(nèi)徑，單位mm；為設(shè)計(jì)溫度在下筒體材料的許用應(yīng)力，單位MPa；為焊接接頭系數(shù)；C為壁厚附加量，單位mm；其中式中：鋼板厚度負(fù)偏差，mm；腐蝕裕量，mm。表4 焊接接頭系數(shù)無損檢測(cè)的長(zhǎng)度比例焊接接頭形式全部局部雙面焊對(duì)接接頭或相當(dāng)于雙面焊的對(duì)接接頭1.00.85單面焊對(duì)接接頭（沿焊縫根部全長(zhǎng)有緊貼基本金屬的墊板）0.90.8因?yàn)樵摮龎m器為單面焊對(duì)接接頭（沿焊縫根部全長(zhǎng)有緊貼基本金屬的墊板），所以根據(jù)表4取0.9。表5 鋼板負(fù)偏差 （mm）鋼板厚度22.22.52.83.02.23.53.844.55.5負(fù)偏差0.130.140.150.160.180.20.2鋼板厚度6782526303234425042455260負(fù)偏差0.60.80.911.21.21.3腐蝕速度不大于0.05mm/a時(shí)，低合金鋼和碳素鋼管在單面腐蝕和雙面腐蝕的情況下分別取1mm、 2mm，而不銹鋼不考慮；當(dāng)腐蝕速度大于0.05mm/a時(shí)，單面腐蝕和雙面腐蝕分別取時(shí)2mm、雙面為4mm。不銹鋼不作考慮。所以本次取為1mm，根據(jù)上表3-3取負(fù)偏差=0.18mm。圓整后取為2mm，又因?yàn)樘妓劁摵偷秃辖痄摬荒苄∮?mm高合金鋼不能小于2mm。本次所用材料為Q235-B的碳素鋼所以取3mm。綜合初次可以取3mm厚的Q235-B碳素鋼鋼板作為制作除塵器的材料。（4） 校核氣壓強(qiáng)度 （16）查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)書中式4-7得： （17） 顯而易見。所以，符合強(qiáng)度要求。（5） 排氣管的校核對(duì)于的圓筒：假設(shè)： （18）查化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)書中圖5-5知道A=0.0001，由附表2查得碳素鋼常溫時(shí)彈性模量為148 MPa，系數(shù)B為115MPa。用化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)書中計(jì)算外壓力公式： （19）有上述可知,所以符合要求。3.2.2 支座選擇與計(jì)算除塵器應(yīng)該為立式容器。立式容器的支座有耳式支座（又稱為懸掛式支座）、支承式支座和裙式支座等等。由上述計(jì)算得到壁厚比較薄，由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)一書表6-18，假設(shè)選定AN型吊耳式支座1：其中支座材料選用Q235A。當(dāng)高度與直徑比不大于5，且總高度不大于10m圓筒形立式容器，其每個(gè)支座實(shí)際承受的載荷可用下列式子計(jì)算： （20）式中：為設(shè)備總質(zhì)量，（包括殼體及其附件，內(nèi)部介質(zhì)及保溫層的質(zhì)量），單位kg；g為重力加速度，取10m/s；為偏心載荷，單位N；為偏心距，單位mm；Q為支座實(shí)際承受的載荷，單位KN；D為支座安裝尺寸，單位mm；h為水平力作用點(diǎn)至地板高度，單位mm；K為不均勻系數(shù)，安裝三個(gè)支座時(shí)候，K=1；3個(gè)以上時(shí)，K=0.83；n為支座數(shù)量，單位（個(gè)）；為螺栓分布圓直徑，計(jì)算公式為： （21）P為水平力，取水平風(fēng)載荷和水平地震力的組合兩者中的最大者，單位N。其中： （22） （23）式中： 為地震系數(shù)，由下表選?。?為容器外徑，單位mm；為風(fēng)壓高度變化系數(shù)，不高于10m取1.0；為容器總高度，單位mm；為10m高度處的基本風(fēng)壓值，單位。 表6 地震影響系數(shù)地震烈度789最大地震加速度0.1g0.15g0.2g0.3g0.4g0.080.120.160.240.32求偏心載荷設(shè)備總質(zhì)量取m0=1500kg，地震系數(shù)取=0.16，則水平地震力為：風(fēng)壓高度變化系數(shù)取=1.0，則水平風(fēng)載荷為：由于，所以取。取支座個(gè)數(shù)n=4個(gè)，所以不均勻系數(shù)k=0.83；水平力作用點(diǎn)到底板的高度h=250mm；Se=250mm。由以上條件可以求出： 顯而易見，QQ，所以AN型耳式支座1符合要求。3.2.3 支腿的強(qiáng)度校核 初選定支腿所用材料為Q235-B，d為40.00mm、l為2.50m，所以由靜力平衡方程求出支反力：剪力和彎矩方程為： Q=2817.50 (0x2.5) M(x)=2817.5-1127x （0x2.5） （24）即支腿的剪力圖和彎矩圖如下圖3所示： 圖3： 剪力彎矩圖即最大彎矩運(yùn)用彎矩截面系數(shù)公式： （25）所以支腿的抗彎截面系數(shù)為：根據(jù)材料力學(xué)式6.4-1中的公式： （26）代入上式可得：根據(jù)材料力學(xué)6.4-3中的公式: （27）求得：因?yàn)?。所選擇的支腿符合強(qiáng)度要求。3.3 計(jì)算E型旋風(fēng)除塵器的壓力損失Shepherd-Lapple的經(jīng)驗(yàn)壓力損失計(jì)算公式： （28）由于E 型旋風(fēng)除塵器為標(biāo)準(zhǔn)切向進(jìn)口，有上述表格可知K取16，那么：在本次旋風(fēng)除塵器中假設(shè)塵樣為滑石粉，空氣密度取。所以：3.4 風(fēng)機(jī)的選擇根據(jù)離心式風(fēng)機(jī)在規(guī)定下轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的壓力大小，可分為低壓、中壓和高壓。因?yàn)楸敬纬龎m器的設(shè)計(jì)壓力為0.15MPa，所以選用高壓風(fēng)機(jī)。設(shè)計(jì)任務(wù)書里面所給的煙氣流量為，根據(jù)金國(guó)淼主編化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書-除塵設(shè)備表7-22選擇No4風(fēng)機(jī)，Y801-2型號(hào)的電動(dòng)機(jī)。則：N=1450r/minP=530360Pa3.5 排塵閥的選擇除塵器中排灰裝置是其中一個(gè)重要的組成部分，它的工作情況、性能會(huì)直接影響除塵器的本身運(yùn)行的和除塵效率。如果選用排灰裝置時(shí)考慮除塵器的形式、灰斗內(nèi)壓力狀態(tài)和粉塵的性質(zhì)等，將會(huì)大大提高除塵效率。如下圖4所示。首先考慮選擇蛇板式排塵閥。其蛇板位置處有一個(gè)傾斜角度。適用于在負(fù)壓下工作。其工作原理為：在除塵器運(yùn)行時(shí)，靠著灰斗中的負(fù)壓推動(dòng)蛇板緊貼管口，當(dāng)閥內(nèi)積塵壓力大于灰斗時(shí)，蛇板的自重和錘重使得蛇板自動(dòng)開啟，排除灰塵。圖4 蛇板式排塵閥蛇板式排塵閥有公稱直徑為80、100、150、200四種規(guī)格。在此處除塵器設(shè)計(jì)中，我們選定公稱直徑為150的規(guī)格，其結(jié)構(gòu)尺寸如下表7：表7 蛇板式排塵閥尺寸公稱直徑DNH1502422021626487502508032570390530420480200公稱直徑DNAB總重kg排灰能力15080402003001172402601906010524361753500其中灰封高度H可用下式計(jì)算： （29）式中：灰封高度，單位m；-除塵器的壓力損失，單位；-灰柱粉塵堆積密度，單位；-斜管與垂直線夾角，；g-重力加速度，。3.6 連接方式的選擇裝配的概念：裝配是將若干個(gè)零件接合成部件或?qū)⑷舾蓚€(gè)零件和部件接合成產(chǎn)品的勞動(dòng)過程，稱為裝配。前者稱為部件裝配，后者稱為總裝配。它一般包括裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)和試驗(yàn)、涂裝、包裝等工作。裝配是在此次設(shè)計(jì)中的最后一個(gè)程序。在一些石油、化工、冶金等工業(yè)設(shè)備的管道中，因?yàn)樯a(chǎn)工藝的需要，有時(shí)為了運(yùn)輸、安裝、檢查維修、制造等方面的便利，需要采用可拆卸式結(jié)構(gòu)。法蘭連接具有很高的強(qiáng)度和較好的氣密性，也適用于各種尺寸的裝備，所以在設(shè)備和管道上都比較常用。但是缺點(diǎn)為用法蘭連接時(shí)，制造成本相對(duì)較高且不能快速的裝配與拆卸。法蘭尺寸如下圖5所示：圖5 法蘭連接3.6.1 錐體與灰斗的鏈接根據(jù)任務(wù)書的各種參數(shù)以及說明書的確定的結(jié)構(gòu)，工藝條件、溫度、壓力和公稱直徑，由化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表3-20可知甲型平焊法蘭較為適合。由化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表3-19采用平面密封面，因?yàn)橄鹉z石棉板適用于水、空氣、蒸汽、惰性氣體、變換氣、氨、氟里昂、普通酸堿鹽等一般介質(zhì)，所以選用橡膠石棉橡膠板合適本次設(shè)計(jì)，從表6-3中查得墊片寬度為17.50mm。法蘭的各部分尺寸從化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)附錄中查得DN=60mm D=160mm K=130mm L=14mm其中螺栓規(guī)格為M12，共4個(gè)。3.6.2 筒體與錐體連接根據(jù)任務(wù)書的各種參數(shù)以及說明書的確定的結(jié)構(gòu)，工藝條件、溫度、壓力和公稱直徑，由化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表6-4可知甲型平焊法蘭較為合適。由表6-1可采用平面密封面和選用石棉橡膠板，法蘭的各部分尺寸通過查表查得DN=800mm,D=915mm,D1=880mm,D2=850mm，D3=840mm,D4=837mm,b=36mm,d=18mm。螺栓規(guī)格為M16，共32個(gè)。3.6.3 進(jìn)氣口與外部管道的連接根據(jù)任務(wù)書的各種參數(shù)以及說明書的確定的結(jié)構(gòu)，工藝條件、溫度、壓力和公稱直徑，選擇矩形進(jìn)口，因?yàn)閳A形進(jìn)口的話與E型旋風(fēng)除塵器器壁只有一點(diǎn)相切，但是矩形進(jìn)口的話其整個(gè)高度均與器壁相切，綜上所述，采用矩形進(jìn)口比較合適。3.6.4 出氣口與外部管道的連接根據(jù)任務(wù)書的各種參數(shù)以及說明書的確定的結(jié)構(gòu)，工藝條件、溫度、壓力和公稱直徑，由化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表6-4可知采用甲型平焊法蘭比較合適。由表6-1可采用平面密封面和選用石棉橡膠板。法蘭的各部分尺寸為： DN=240mm,D=355mm,D1=320mm,D2=290mmD3=280mm,D4=277mm,b=30mm,d=18mm，共12個(gè)規(guī)格為M16螺栓。結(jié)論時(shí)光荏苒，在這大學(xué)四年的最后一個(gè)學(xué)期當(dāng)中，我的任務(wù)就是做本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，并沒有什么課程實(shí)驗(yàn)。剛開始我以為會(huì)很輕松，但是自從上手之后感覺不是這么簡(jiǎn)單。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我能夠更好地把在大學(xué)所學(xué)的所有相關(guān)的專業(yè)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中，也教會(huì)了我怎么處理相關(guān)問題的方法。在此次設(shè)計(jì)中，我碰到了很多以前沒有接觸過的東西，比如支腿的校核、排塵閥的選擇等，后來我問了我的設(shè)計(jì)輔導(dǎo)老師、同學(xué)并通過去圖書館借閱相應(yīng)的書籍去學(xué)習(xí)一些我不知道的知識(shí)點(diǎn)，這讓我受益良多。而且，本次設(shè)計(jì)也大大地提高了我的CAD制圖能力，也讓我的看圖能力有了很大的提升。在整個(gè)過程中，我既要掌握整體思路，又要對(duì)其中一些相關(guān)專業(yè)知識(shí)細(xì)節(jié)的把握，整個(gè)過程可以說很復(fù)雜，但是整個(gè)下來，也使我受益匪淺，這也是本次設(shè)計(jì)的目的所在。設(shè)計(jì)是非常繁瑣而復(fù)雜的，但是也可以從中學(xué)到很多東西，處理問題的方法。首先要對(duì)設(shè)計(jì)的設(shè)備的用途要有大致的了解，對(duì)設(shè)備的適應(yīng)條件也要有大致了解了解、對(duì)系統(tǒng)的適用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該知道怎么做出選擇。隨著設(shè)計(jì)的逐漸深入，老師對(duì)我的講解及查閱各種書籍資料，讓我逐漸熟悉和使用這些方法。此次設(shè)計(jì)不僅提高了我對(duì)全局的掌控能力，為以后進(jìn)入工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而且大大提高了我的溝通學(xué)習(xí)能力，敢于向老師提出問題，和同學(xué)進(jìn)行交流，這對(duì)我以后適應(yīng)工作環(huán)境是至關(guān)重要的。通過查閱相關(guān)的資料，并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，與老師同學(xué)的討論，最終設(shè)計(jì)出了一套基本符合任務(wù)書所給設(shè)計(jì)條件的E型旋風(fēng)除塵器。上網(wǎng)查閱相關(guān)資料后，知道了鍋爐煙氣粉塵的大致成分，直接排出對(duì)大氣污染的嚴(yán)重性，所以說凈化鍋爐煙氣至關(guān)重要；根據(jù)任務(wù)書要求設(shè)計(jì)出符合條件的E型旋風(fēng)除塵器并用相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算然后校核，從節(jié)約材料和降低成本的前提下選擇相應(yīng)的風(fēng)機(jī)、配件等。根據(jù)計(jì)算出的旋風(fēng)除塵器各部分尺寸繪制出旋風(fēng)除塵器裝配圖和各零件圖。完成不少于3張零號(hào)圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖、裝配圖和零件圖。 參考文獻(xiàn)1金國(guó)淼.化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書-除塵設(shè)備.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20032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).北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，20023朱有庭.化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20054朱振華，邵澤波.過程裝備制造技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20115華南理工大學(xué)化工原理教研組.化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì).廣州：華南理工大學(xué)出版社，19866趙惠清，蔡紀(jì)寧.化工制圖 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20157譚蔚.化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ).天津：天津大學(xué)出版社，20148張殿印，申麗.工業(yè)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20129吳爽，李健.公差配合與技術(shù)測(cè)量.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2016.110古濱，唐學(xué)彬.材料力學(xué)第二版.北京：北京理工大學(xué)出版社，2016.311中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)機(jī)械設(shè)計(jì)分會(huì).現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.1212高為國(guó)，鐘利萍.機(jī)械工程材料第二版.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2012.913王廣軍,陳紅.電廠鍋爐細(xì)粉分離器性能分析數(shù)學(xué)模型J. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2001,(09):54-5814舒帆.影響旋風(fēng)除塵器除塵效率的因素分析J. 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Combustion aerosols: factors governing their size and composition and implications to human health J. Journal of Air and Waste Management Association, 2000,50(9):1565-1618 致 謝本次設(shè)計(jì)花費(fèi)了將近三個(gè)月的時(shí)間，在這段時(shí)間，特別累，每天花費(fèi)大量時(shí)間查閱資料，向老師提問，和同學(xué)請(qǐng)教。剛開始著手畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候很茫然感覺無從下手，可是一旦開始之后就不知不覺投入到當(dāng)中去了，不會(huì)的通過各種方式解決，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我感覺受益良多。在此次設(shè)計(jì)中，我非常感謝我的老師鄒老師，剛開始選擇這個(gè)課題的時(shí)候感覺跟本專業(yè)有點(diǎn)區(qū)別，跟化工相關(guān)的都沒有怎么接觸過。然后向老師求助的時(shí)候老師認(rèn)真的教導(dǎo)我，我有很多不明白的地方老師都會(huì)抽出時(shí)間向我解釋，讓我醍醐灌頂受益良多。而且老師一絲不茍的態(tài)度也影響了我。動(dòng)腦是一件讓人快樂的事情，大學(xué)生應(yīng)該具備自己學(xué)習(xí)的能力，在老師的推薦及任務(wù)書的要求下我去 我們學(xué)校圖書館借閱了很多跟除塵器有關(guān)的書籍自己獨(dú)立閱讀思考，比較深?yuàn)W的地方我會(huì)標(biāo)記下來去網(wǎng)上找答案或者在老師有時(shí)間的時(shí)候去去問老師，在不知不覺之中，我學(xué)到了很多知識(shí)，而且個(gè)人能力也有了很大的提高。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)作為大學(xué)最后一個(gè)階段的考驗(yàn)或者說是一個(gè)小任務(wù)，在完成之后，我感覺成長(zhǎng)了很多。我非常感謝湖南工學(xué)院對(duì)我的幫助與扶持，讓我在大學(xué)能夠快樂成長(zhǎng)也學(xué)習(xí)到了很多東西，對(duì)以后進(jìn)入社會(huì)工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我常常因?yàn)橐粋€(gè)問題想不開而思考到半夜，所以我非常感謝我室友們風(fēng)雨同舟的支持與理解，三人行必有我?guī)?，有時(shí)候團(tuán)隊(duì)比也個(gè)人思考快得多。在此感謝評(píng)審老師以及各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)，希望能為大學(xué)生活畫上一個(gè)圓滿的句號(hào)。38