（機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)論文）輕軌列車(chē)底部電器移動(dòng)式除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 中文摘要 摘要 輕軌列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，由于車(chē)輪與軌道間的摩擦?xí)a(chǎn)生許多粉塵，這些粉 塵吸附在列車(chē)底部電器設(shè)備表面上會(huì)導(dǎo)致一些電氣故障，所以必須定期進(jìn)行清掃。 鑒于傳統(tǒng)的輕軌列車(chē)底部電器吹掃工作是由人工手持噴槍在露天完成的，這種方 式的缺點(diǎn)在于產(chǎn)生環(huán)境污染和效率的低下，這就需要種專(zhuān)用除塵設(shè)備來(lái)為其定 期除塵，以確保輕軌列車(chē)安全穩(wěn)定運(yùn)行。本論文所研究和設(shè)計(jì)的移動(dòng)式除塵設(shè)備 就是用于重慶輕軌3 號(hào)線車(chē)輛底部電器除塵的專(zhuān)用設(shè)備。 論文首先利用功能分析法，站在系統(tǒng)的高度，對(duì)移動(dòng)式除塵設(shè)備的原理方案 進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，確定了設(shè)備的總體方案。除塵系統(tǒng)：設(shè)備自帶空氣壓縮機(jī)提 供吹掃氣源，吹掃產(chǎn)生的含塵氣體經(jīng)過(guò)濾器凈化處理后無(wú)污染排放；移動(dòng)平臺(tái)： 采用軌道一車(chē)輪走行方式，驅(qū)動(dòng)裝置采用三合一( 電機(jī)、減速器、制動(dòng)器) 減速 電機(jī)，與主動(dòng)輪軸采用空心軸裝式連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用變頻調(diào)速；饋電系統(tǒng)：采 用地溝布置安全滑觸線供電。其次，本論文對(duì)除塵系統(tǒng)及移動(dòng)平臺(tái)作了詳細(xì)的分 析與設(shè)計(jì)。 除塵系統(tǒng)是整個(gè)移動(dòng)式除塵設(shè)備的核心部分。論文在分析吹掃氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律、 空氣過(guò)濾機(jī)理、吸入氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行了 詳細(xì)介紹，主要包括吹掃空氣耗量計(jì)算、除塵器的分析與設(shè)計(jì)、集氣罩的設(shè)計(jì)與 計(jì)算、管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、風(fēng)機(jī)的選擇與分析、電機(jī)的配置等。 論文采用類(lèi)比設(shè)計(jì)方法，參照橋式起重機(jī)的原理方案及結(jié)構(gòu)布置，完成了移 動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括車(chē)輪的設(shè)計(jì)、軌道的選型安裝、運(yùn)行阻力分析與 計(jì)算、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的計(jì)算選型等。 關(guān)鍵詞：輕軌，移動(dòng)，除塵，設(shè)計(jì) 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 英文摘要 a bs t r a c t an u m b e ro fd u s tw o u l db ep r o d u c e d 觴ar e s u l to ff r i c t i o nb e t w e e nt h ew h e e la n d t r a c kw h e nt h el i g h tr a i lt r a i ni sr u n n i n g 。t h ed u s ta b s o r b e do nt h es u r f a c eo fe l e c t r i c a l e q u i p m e n ta tt h eb o t t o mo ft h et r a i nw i l ll e a dt oe l e c t r i c a lf a i l u r e ，s oi ti sn e c e s s a r yt o c l e a n - u pr e g u l a r l y t r a d i t i o n a l l y , t h ed u s ti ss 、e p tb yt h es p r a yg u ni nt h eo p e na i r m a n u a l l y , w h i c hl e a d st o t h ee n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o na n dl o we f f i c i e n c y , s oa s p e c i a l i z e dd u s tr e m o v i n gp l a n ti sn e e d e dt oe n s u r et h es e c u r i t ya n ds t a b i l i t yo fl i g h tr a i l t r a i n 1 f 1 1 em o b i l ed u s tr e m o v i n gp l a n ts t u d i e da n dd e s i g n e di nt h i sp a p e ri su s e df o r c h o n g q i n gl i g h tr a i ll i n e3 f i r s t l y , t h ep r i n c i p l ep l a nw a sa n a l y z e da n dt h eg e n e r a lp l a nw a sf i x e db a s e d0 1 1 f u n c t i o na n a l y s i sm e t h o d d u s tr e m o v i n gs y s t e m ：s w e e p i n gg a sw a ss u p p l i e db yt h ea i r c o m p r e s s o rd e p l o y e do nt h ed e v i c e ，a n dt h ed u s t l a d e ng a sp r o d u c e db ys w e e p i n gw a s d e c o n t a m i n a t e dt h r o u g ht h ef l t e r ；m o b i l ep l a t f o r m ：r u n n i n g 、析t ht h et r a c k - w h e e l s y s t e m ，d r i v e nb yat h r e e - i n - o n e ( m o t o r , r e d u c e ra n db r a k e ) e l e c t r i cm o t o rw h i c hj o i n e d t h ed r i v i n gs h a f tw i t hah o l l o ws h a f t ，a n dt h es p e e do fd r i v i n gm o t o rw a sr e g u l a t e db y t h ef r e q u e n c yc o n v e r t e r ；p o w e rs u p p l ys y s t e m ：p r o v i d i n gp o w e rw i t ht h es a l t ys l i d e w i r ei nt h et r e n c h s e c o n d l y , t h ed u s tr e m o v i n gs y s t e ma n dm o b i l ep l a t f o r mw a s a n a l y z e da n dd e s i g n e dm i n u t e l yi nt h i sp a p e r d u s tr e m o v i n gs y s t e mi st h ec o r eo ft h em o b i l ed u s tr e m o v i n gp l a n t b a s e do nt h e a n a l y s i so fm o v e m e n tl a wo fs w e e p i n ga i r f l o w , a i rf i l l t r a t i o nm e c h a n i s ma n dm o v e m e n t l a wo fs u c t i o na i r f l o w , d e s i g na n dc a l c u l a t i o no ft h ed u s tr e m o v i n gs y s t e mw a si n t r o d u c e d d e t a i l e d l yi nt h i sp a p e r , w h i c hc o n t a i n e dc a l c u l a t i o no ft h es w e e p i n g - g a sc o n s u m p t i o n , a n a l y s i sa n d d e s i g no ft h ed u s tc o l l e c t o r , d e s i g na n dc a l c u l a t i o no ft h eg a s - c o l l e c t i n gc h a n n e l ，d e s i g na n d c a l c u l a t i o no f t h ep i p en e t w o r k ，s e l e c t i o na n da n a l y s i so f t h eb l o w e r , c o n f i g u r a t i o no f t h em o t o r w i ma n a l o g yd e s i g nm e t h o d ，t h em o b i l ep l a t f o r mw a sd e s i g n e db a s e do nt h e p r i n c i p l ep l a na n ds t r u c t u r ec o n f i g u r a t i o no fb r i d g ec r a n e ，w h i c hc o n t a i n e dd e s i g no f t h e w h e e l ，s e l e c t i o na n di m t a l l a t i o no ft h et r a c k , a n a l y s i sa n dc a l c d a t i o no fr e s i s t a n c e ， c a l c u l a t i o na n ds e l e c t i o no ft h em o t o r k e y w o r d s ：l i g h tr a i l ，m o b i l e ，d u s tr e m o v i n g ，d e s i g n 學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的皿士學(xué)位論文褒鰳通悻庭綽越翻擎濫甜緣虹弛扣盈牛一 是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別 加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。與我 一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝 意。 學(xué)位論文作者簽名：藹淘燕簽字日期：d 1 - 6 - s 導(dǎo)師簽名： 辯醐枷r 學(xué)位論文使用授權(quán)書(shū) 本人完全了解重慶大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。本人完全同意中國(guó)博 士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程( 以下簡(jiǎn)稱(chēng)“章 程) ，愿意將本人的及士學(xué)位論文輕劃辣犁卿卻剃系拶提交中國(guó)學(xué)術(shù)期 刊( 光盤(pán)版) 電子雜志社( c n k i ) 在中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)優(yōu)秀碩 士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)以及重慶大學(xué)博碩學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)中全文發(fā)表。中 國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)可以以電子、網(wǎng) 絡(luò)及其他數(shù)字媒體形式公開(kāi)出版，并同意編入c i w k i 中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)，在中國(guó)博 碩士學(xué)位論文評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)中使用和在互聯(lián)網(wǎng)上傳播，同意按“章程 規(guī)定享受相關(guān) 權(quán)益和承擔(dān)相應(yīng)義務(wù)。本人授權(quán)重慶大學(xué)可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論 文，可以公開(kāi)論文的全部或部分內(nèi)容。 作者簽名： 箍壹蒸 導(dǎo)師簽名： 備注：審核通過(guò)的涉密論文不得簽署_ 授權(quán)書(shū)一，須填寫(xiě)以下內(nèi)容： 該論文屬于涉密論文，其密級(jí)是，涉密期限至年一月一日。 說(shuō)明：本聲明及授權(quán)書(shū)2 磁裝訂在提交的學(xué)位論文最后一頁(yè)。 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文l 緒 論 1緒論 1 1 本課題背景及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 輕軌交通始于上世紀(jì)7 0 年代歐洲一些城市對(duì)舊式有軌電車(chē)的改造，并在隨后 的幾十年中逐步發(fā)展為一種成熟的軌道交通系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的道路交通相比，輕軌 交通具有運(yùn)載量大( 單向輸送能力每小時(shí)可達(dá)4 萬(wàn)人) 、速度快( 平均時(shí)速可達(dá)2 5 公里到3 5 公里，最高可達(dá)8 0 公里，為公共汽車(chē)平均時(shí)速的2 3 倍) 、污染輕( 以 電力組為動(dòng)力) 、能耗低( 入均能耗為道路交通的1 5 到4 0 ) 、占地少( 不足道 路交通占地的1 3 ) 等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，由于輕軌交通一般處于封閉或半封閉狀態(tài)，有 自己的專(zhuān)用車(chē)道和專(zhuān)用信號(hào)，不受市內(nèi)道路交通的干擾，可以準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行。同地鐵 相比，輕軌交通具有投資少、建設(shè)周期短、運(yùn)營(yíng)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)及利于保護(hù)環(huán)境 景觀等優(yōu)點(diǎn)【?？梢?jiàn)，輕軌交通綜合了多種交通系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，有效填補(bǔ)了軌道交通 單向小時(shí)客運(yùn)能力l q 萬(wàn)人的空缺，成為城市公交系統(tǒng)重要的組成部分，尤其是 進(jìn)入2 0 世紀(jì)8 0 年代以后，城市輕軌交通得到了前所未有的飛速發(fā)展 2 1 。 目前，全世界大約有3 6 0 個(gè)輕軌系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)，其中大部分分布在歐洲、北美 和日本。前西德、法國(guó)、英國(guó)等國(guó)家從7 0 年代開(kāi)始就通過(guò)建隧道、購(gòu)買(mǎi)大容量車(chē) 輛等與其他運(yùn)輸模式結(jié)合，使舊輕軌系統(tǒng)升級(jí)成完整的輕軌運(yùn)輸系統(tǒng)，并且在法 國(guó)巴黎、南特市，英國(guó)曼徹斯特市開(kāi)通了新輕軌系統(tǒng)。7 0 年代后，荷蘭政府把輕 軌運(yùn)輸視為解決連接城市中心到郊區(qū)小衛(wèi)星城鎮(zhèn)運(yùn)輸需要的重要措施。美國(guó)在 1 9 8 0 年到1 9 9 2 年間輕軌系統(tǒng)數(shù)量成倍增長(zhǎng)，由7 個(gè)增加到1 4 個(gè)。日本的情況和 美國(guó)、西歐比較相似，大部分輕軌都源于改造的有軌電車(chē)線，并于1 9 9 7 年開(kāi)始采 用德國(guó)生產(chǎn)的低地板輕軌車(chē)輛技術(shù)【3 j 。 當(dāng)前，隨著我國(guó)工業(yè)化和城市化進(jìn)程的不斷加快，交通問(wèn)題成為制約我國(guó)城 市發(fā)展的嚴(yán)重問(wèn)題。我國(guó)1 0 0 萬(wàn)人口以上的大城市已達(dá)3 4 個(gè)，而5 0 1 0 0 萬(wàn)人口 之間的城市也達(dá)到4 3 個(gè)【4 】。城市人口密度高，大量的人口和產(chǎn)業(yè)活動(dòng)集中在狹小 的市中心區(qū)域，機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)、行人形成的混合交通造成了堵塞和擁擠現(xiàn)象。 特別是城市交叉口處，機(jī)動(dòng)車(chē)速度慢，通行能力低，污染大，加上交通建設(shè)滯后， 交通管理不善，嚴(yán)重地制約了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為緩解交通擁擠狀況，許多大中 城市均在規(guī)劃、建設(shè)或已建成自己的城市輕軌交通，如武漢高架城市快速軌道線， 長(zhǎng)春地面一高架城軌線，上海明珠線，沈陽(yáng)、大連、昆明等城市輕軌運(yùn)輸線等。 預(yù)計(jì)到2 0 1 0 年，我國(guó)將建成輕軌線路約4 5 0 公里；到2 0 2 0 年，我國(guó)將建成輕軌 線路約9 0 0 公里；到2 0 5 0 年前，有線路3 0 0 余條，將全部建成約4 5 0 0 公里的輕 軌線路【5 】。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)國(guó)內(nèi)潛在著巨大的輕軌車(chē)輛市場(chǎng)。 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文1 緒 論 作為中國(guó)西部最大的工農(nóng)業(yè)城市和水陸交通樞紐，重慶市有人口3 0 0 0 余萬(wàn)， 是西部人口最密集區(qū)域。2 0 0 2 年，主城區(qū)居民日出行總量9 1 6 萬(wàn)人次，預(yù)測(cè)2 0 2 0 年居民日出行總量將達(dá)2 0 0 3 萬(wàn)人次，超過(guò)2 0 0 2 年的兩倍。城市交通形勢(shì)極其嚴(yán) 峻，建設(shè)現(xiàn)代化都市快速軌道交通迫在眉睫。為適應(yīng)西部大開(kāi)發(fā)和加快城市化進(jìn) 程的需要，滿足社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和市民出行的需求，根據(jù)重慶主城區(qū)兩江環(huán)抱、 山高坡陡、道路曲折的特殊地理環(huán)境，多中心組團(tuán)式城市結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，重慶市已規(guī) 劃用2 0 年時(shí)間，建設(shè)3 0 0 公里軌道交通線路，形成覆蓋中心城區(qū)銜接主城區(qū)各外 圍組團(tuán)的快速軌道交通網(wǎng)絡(luò)，規(guī)劃建設(shè)好6 0 個(gè)交通樞紐，帶動(dòng)周邊區(qū)域開(kāi)發(fā)建設(shè)， 為6 0 0 萬(wàn)以上城市人口提供方便快捷舒適的服務(wù)，推動(dòng)城市化進(jìn)程。 目前在建的重慶輕軌交通三號(hào)線為南北方向的軌道交通干線，采用跨座式單 軌交通系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用混凝土軌道梁，線路平順；機(jī)車(chē)車(chē)輛采用分散動(dòng)力型電 動(dòng)車(chē)組，線路設(shè)計(jì)負(fù)荷軸重1 1 噸，相比其它軌道，軸重最輕；車(chē)輛每個(gè)轉(zhuǎn)向架裝 有走行、導(dǎo)向、穩(wěn)定三種4 對(duì)橡膠車(chē)輪，從三個(gè)方向“抱住”軌道梁，不會(huì)發(fā)生脫軌、 翻車(chē)等事故，抵抗大風(fēng)、地震、水澇等自然災(zāi)害能力強(qiáng)，安全程度高。項(xiàng)目建成 后將與已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的軌道交通二號(hào)線形成“十”字型的軌道交通骨架，由南向北沿客 運(yùn)交通走廊將主城區(qū)的巴南區(qū)、南岸區(qū)、渝中區(qū)、江北區(qū)、北部新城區(qū)銜接起來(lái)， 并將重慶市的行政、經(jīng)濟(jì)、文化中心與城市副中心、公共活動(dòng)區(qū)和居住區(qū)緊密連 接在一起，充分發(fā)揮了軌道交通容量大、速度快的優(yōu)勢(shì)，有效地緩解城市交通困 難的矛盾。同時(shí)，三號(hào)線的建設(shè)將對(duì)提高軌道交通的運(yùn)行效率、吸引客流、促進(jìn) 城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善公共交通環(huán)境、提高社會(huì)效益發(fā)揮重大作用。 縱觀國(guó)外輕軌車(chē)輛的技術(shù)發(fā)展，我國(guó)輕軌車(chē)輛的研制工作尚處于起步階段， 眾多配套設(shè)備尚未形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，加之輕軌交通系統(tǒng)的多樣化及運(yùn)行環(huán)境 的差異性，即使是在輕軌發(fā)展較長(zhǎng)時(shí)間的歐美日發(fā)達(dá)國(guó)家，市場(chǎng)上的現(xiàn)成通用設(shè) 備幾乎沒(méi)有。因此，借鑒國(guó)內(nèi)外已有的相似設(shè)備的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)符合自身 要求和特點(diǎn)的輕軌配套設(shè)備是比較經(jīng)濟(jì)有效的方法。本論文所研究的移動(dòng)式除塵 設(shè)備正是在重慶輕軌交通蓬勃發(fā)展的背景下提出的，用于對(duì)重慶輕軌交通三號(hào)線 運(yùn)行輕軌車(chē)輛下部?jī)蓚?cè)的車(chē)底設(shè)備進(jìn)行除塵，主要任務(wù)就是根據(jù)重慶輕軌交通建 設(shè)的實(shí)際情況和自身特點(diǎn)來(lái)完成輕軌列車(chē)移動(dòng)式除塵設(shè)備的設(shè)計(jì)工作。 1 2 除塵技術(shù)簡(jiǎn)介 粉塵是由自然力或機(jī)械力產(chǎn)生的，能夠懸浮于空氣中的固體細(xì)小微粒。國(guó)際 上將粒徑小于7 5 p 聊的固體懸浮物定義為粉塵。在除塵技術(shù)中，一般將1 - - 2 0 0 a m 乃 至更大顆粒的固體懸浮物均視為粉塵【6 。各類(lèi)除塵技術(shù)的原理主要是以作用力為 理論基礎(chǔ)，常用除塵技術(shù)包括：機(jī)械除塵技術(shù)、過(guò)濾除塵技術(shù)、靜電除塵技術(shù)、 2 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文l 緒 論 濕式除塵技術(shù)。 1 2 1 機(jī)械除塵技術(shù) 機(jī)械式除塵器是利用質(zhì)量力( 如重力、慣性力、離心力等) 的作用使含塵氣 流中的塵粒與氣流分離并被捕集的除塵裝置。 重力除塵器 重力除塵器是利用粉塵與氣體的比重不同的原理，使揚(yáng)塵靠本身的重力從氣 體中自然沉降下來(lái)的凈化設(shè)備，通常稱(chēng)為沉降室。當(dāng)含塵氣體通過(guò)管道的擴(kuò)大部 分( 重力沉降室) ，流速大大降低，較大塵粒即在重力作用下沉降下來(lái)。為避免氣流 旋渦將已沉降塵粒帶起，常在沉降室加擋板。 慣性除塵器 慣性除塵器是利用粉塵與氣體在運(yùn)動(dòng)中慣性力的不同，將粉塵從氣體中分離 出來(lái)。一般都是在含塵氣流的前方設(shè)置某種形式的障礙物，使氣流的方向急劇改 變。此時(shí)粉塵由于慣性力比氣體大得多，塵粒便脫離氣流而被分離出來(lái)，得到凈 化的氣體在急劇改變方向后排出。 旋風(fēng)除塵器 旋風(fēng)除塵器是利用氣流在旋渦運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的離心力以清除氣流中塵粒的設(shè) 備。含塵氣體從入口導(dǎo)入除塵器的外殼和排氣管之間，形成旋轉(zhuǎn)向下的外旋流。 懸浮于外旋流的粉塵在離心力的作用下移向器壁，并隨外旋流轉(zhuǎn)到除塵器下部， 由排塵孔排出。凈化后的氣體形成上升的內(nèi)旋流并經(jīng)過(guò)排氣管排出。 1 2 2 過(guò)濾除塵技術(shù) 過(guò)濾式除塵器，又稱(chēng)過(guò)濾器，是使含塵氣體通過(guò)過(guò)濾材料將粉塵分離捕集的 裝置【8 】o 有內(nèi)部過(guò)濾和表面過(guò)濾兩種方式。所謂內(nèi)部過(guò)濾是把松散多孔的濾料如玻 璃纖維、金屬絨、硅砂和煤粒等以一定體積填充在框架或容器內(nèi)作為過(guò)濾層，對(duì) 含塵氣體進(jìn)行凈化，塵粒是在過(guò)濾材料內(nèi)部進(jìn)行捕集的。而表面過(guò)濾是采用織物 如纖維布料、非紡織毛氈或?yàn)V紙等較薄的濾料，將最初黏附在表面的粉塵層作為 過(guò)濾層，將含塵氣體中的粉塵粒子濾去，這些粉塵粒子是被阻擋在濾料的表面上 的。 粉塵經(jīng)濾料被過(guò)濾分離所受到的力在各種除塵技術(shù)中是最復(fù)雜的，盡管有許 多過(guò)濾分離的表達(dá)方程式，但不足以定量表示符合實(shí)際結(jié)果的除塵效率、過(guò)濾阻 力等各種因果關(guān)系。因此過(guò)濾除塵技術(shù)是一種科學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)完美結(jié)合的產(chǎn)物。 過(guò)濾除塵機(jī)理將在后文詳細(xì)介紹。 1 2 3 靜電除塵技術(shù) 靜電除塵器的工作原理：利用強(qiáng)電場(chǎng)使含塵氣體發(fā)生電離，由于氣體中的粉 塵也帶有電荷，可以通過(guò)除塵器中設(shè)置的正負(fù)電極板的吸附作用，達(dá)到將空氣和 3 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文1 緒 論 塵粒分離的目的。除塵器的電極形式有平板式和管式兩種，通常負(fù)極稱(chēng)放電極， 正極稱(chēng)集塵極( 或沉降極) 。如管式靜電除塵器把2 2 0 伏( 或3 8 0 伏) 的交流電經(jīng)過(guò)升 壓整流裝置，變?yōu)? 6 萬(wàn)伏左右的高壓直流電，絕緣進(jìn)入電暈線，圓筒壁為集塵 極，由導(dǎo)線接地，電暈線和圓筒壁之間形成靜電場(chǎng)，電暈線周?chē)諝猱a(chǎn)生電離， 形成大量負(fù)離子和電子，向集塵極運(yùn)動(dòng)。含塵氣體從除塵器進(jìn)口處進(jìn)入除塵器， 不帶電的塵粒和負(fù)離子結(jié)合，帶上負(fù)電，運(yùn)動(dòng)到集塵極后失去電荷成中性，通過(guò) 振動(dòng)等沿集塵極落入灰斗。凈化后的氣體，從除塵器出口處排出。靜電除塵的作 用機(jī)理可分為電暈放電、粒子荷電、塵粒收集和清灰四個(gè)環(huán)節(jié)【朗。 電暈放電 將充分高的直流電壓施加到一對(duì)電極上，其中一個(gè)極是細(xì)導(dǎo)線或具有曲率半 徑很小的任意形狀，另一極是管狀或板狀的，則電場(chǎng)強(qiáng)度在導(dǎo)線表面附近特別強(qiáng)， 并隨離開(kāi)導(dǎo)線的距離增大而迅速減弱。在導(dǎo)線表面附近這種具有強(qiáng)電場(chǎng)的空間內(nèi)， 原有的微量自由電子將被加速到某一很高的速度，并足以通過(guò)碰撞使中性氣體分 子釋放出外層電子，而電離成為新的自由電子和正離子。這些被激發(fā)出來(lái)的自由 電子接著又被加速到某一很高的速度，又進(jìn)一步引起氣體分子的碰撞電離。這種 過(guò)程在極短的瞬間又重復(fù)了無(wú)數(shù)次，于是在放電極表面附近產(chǎn)生了大量的自由電 子和正離子。這就是氣體的電離過(guò)程。 由于在氣體的電離過(guò)程中，在放電極周?chē)@露出明亮的光暈，同時(shí)發(fā)出 輕微的絲絲氣體爆裂聲，所以稱(chēng)為電暈放電。 粒子荷電 根據(jù)電荷“異性相吸，同性相斥”的原理，在氣體電離后，大量的自由電子和正 負(fù)離子會(huì)向異極運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，它們與含塵氣流中的塵粒相碰撞而吸附其 上，使得塵粒帶電。 塵粒收集 塵粒收集的過(guò)程就是帶點(diǎn)粒子在電場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，帶負(fù)電荷粒子向陽(yáng) 極板運(yùn)動(dòng)，帶正電荷粒子向陰極線運(yùn)動(dòng)。 清灰 在電場(chǎng)力的作用下陰極線和陽(yáng)極板上都會(huì)有粉塵沉積，如果不及時(shí)清灰，粉 塵層厚度可達(dá)幾毫米，甚至幾厘米。粉塵沉積在陰極線上，會(huì)影響電暈放電；陽(yáng) 極板上集塵過(guò)多，會(huì)影響荷電粒子的驅(qū)動(dòng)速度，對(duì)于高比電阻粉塵還會(huì)引起反電 暈。因此，及時(shí)清灰是維持靜電除塵器高效運(yùn)行的重要條件。通常采用重錘沖擊 振打或電磁裝置抖動(dòng)的方式，使極板上的灰塵振落或抖落掉入灰斗中。 1 2 4 濕式除塵技術(shù) 濕式除塵器是利用水或其它液體與含塵氣體的作用去除粉塵的設(shè)備，塵粒與 4 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文1 緒論 噴灑的水滴、水膜或濕潤(rùn)的器壁、器件相遇時(shí)，發(fā)生潤(rùn)濕、凝聚、擴(kuò)散沉降等過(guò) 程，因而從氣體中分離出來(lái)，達(dá)到凈化氣體的目的。在濕式除塵器中，氣體與液 體的接觸有兩種方法，一種是氣體與水膜或已被霧化了的水滴接觸，如文氏管除 塵器、水膜除塵器、噴淋式除塵器等；另一種是氣體沖擊水層時(shí)鼓泡，以形成細(xì) 小的水滴或水膜，如沖擊式除塵器、自激式除塵器等。用濕式除塵工作時(shí)大致有 以下幾種機(jī)理【9 j 。 慣性碰撞 氣流在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中如果遇到水滴會(huì)改變方向，繞過(guò)水滴進(jìn)行流動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡 由直線變?yōu)榍€，其中細(xì)小的塵粒隨氣流一起繞流，粒徑較大和重度較大的塵粒 具有較大的慣性，便脫離氣流的流線保持直線運(yùn)動(dòng)，從而與水滴相撞。 擴(kuò)散效應(yīng) 對(duì)粒徑在o 3j l l 加以下的塵粒，在氣體分子的撞擊下，微粒像氣體分子一樣， 做復(fù)雜的布朗運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，塵粒和水滴接觸而被捕集。 粘附效應(yīng) 當(dāng)粉塵粒徑的半徑大于粉塵中心到水滴邊緣的距離時(shí)，則粉塵被水滴粘附而 被捕集。 凝集效應(yīng) 凝集有兩種情況，一種是以微小塵粒為凝結(jié)核，由于水蒸氣的凝結(jié)使微小塵 粒凝集增大；另一種是由于擴(kuò)散漂移的綜合作用，使塵粒向液滴移動(dòng)凝結(jié)增大， 增大后的塵粒通過(guò)慣性的作用加以捕集。 1 3 課題研究的目的和意義 輕軌的建成為城市環(huán)境面貌改善和交通的發(fā)展起到了巨大作用，它作為一種 環(huán)保、客運(yùn)量大的新型軌道交通工具，首先要保證安全高速地運(yùn)行。然而輕軌列 車(chē)在高速運(yùn)行過(guò)程中，由于摩擦等原因會(huì)產(chǎn)生許多粉塵，而這些粉塵的比電阻都 不高，又由于粉塵的塵粒荷電性，吸水性，很容易使粉塵在輕軌列車(chē)底部的牽引 電機(jī)、配電箱等電器設(shè)備的周?chē)两担瑥亩鴾p少了電氣距離，破壞了電器設(shè) 備的絕緣強(qiáng)度、在線路過(guò)電壓或電氣操作過(guò)程中極易造成電氣擊穿短路事故。同 時(shí)，粉塵堆集存于電氣開(kāi)關(guān)的觸頭之間、電磁鐵芯之間會(huì)造成電氣開(kāi)關(guān)接觸不良 故障，粉塵還會(huì)造成電器設(shè)備散熱性能降低，具有較大的危害性，因此需要一種 移動(dòng)式除塵設(shè)備來(lái)為其定期除塵，以確保輕軌列車(chē)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。 該設(shè)備的研制，不但能夠解決重慶輕軌建設(shè)的實(shí)際問(wèn)題，而且對(duì)于實(shí)現(xiàn)裝備 國(guó)產(chǎn)化，節(jié)約外匯都具有重要意義。我國(guó)輕軌交通建設(shè)正迅速發(fā)展，本課題研制 的移動(dòng)式除塵設(shè)備對(duì)今后輕軌除塵裝置的設(shè)計(jì)研究有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。 5 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文l 緒論 1 4 本論文主要研究?jī)?nèi)容 移動(dòng)式除塵系統(tǒng)原理方案設(shè)計(jì) 論文在采用黑箱法抽象出移動(dòng)式除塵設(shè)備的總功能后，通過(guò)功能樹(shù)對(duì)總功能 進(jìn)行分解，并分別對(duì)各功能元求解，得到移動(dòng)式除塵設(shè)備的原理方案解( 用形態(tài) 矩陣表示) ，通過(guò)對(duì)各原理方案解的分析和比較，確定出系統(tǒng)的最佳原理方案。 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 論文在分析吹掃氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，空氣過(guò)濾機(jī)理、吸入氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上， 對(duì)除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)介紹。 移動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì) 論文采用類(lèi)比設(shè)計(jì)方法，參照橋式起重機(jī)的原理方案及結(jié)構(gòu)布置，完成了移 動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 論文分析了安全滑觸線供電原理，完成了安全滑觸線計(jì)算選型以及地溝安裝 布置設(shè)計(jì)。 6 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 原理方案設(shè)計(jì) 2 原理方案設(shè)計(jì) 2 1 移動(dòng)式除塵設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 2 1 1 設(shè)置地點(diǎn)及工藝布置 移動(dòng)式除塵設(shè)備設(shè)置于車(chē)輛段月檢庫(kù)車(chē)輛吹掃線，一套兩臺(tái)相同的除塵設(shè)備， 對(duì)置于軌道梁的兩側(cè)。其工藝布置如圖2 1 所示。 1 輕軌列車(chē)2 列車(chē)側(cè)腹板3 移動(dòng)式除塵設(shè)備4 鋼軌5 p c 軌道梁 圖2 1 工藝布置立面圖 f i g 2 1e l e v a t i o nd r a w i n go f t e c h n o l o g ya r r a n g e m e n t 除塵時(shí)，列車(chē)下部腹板向上翻起，兩臺(tái)除塵設(shè)備行至其下工作。其面對(duì)車(chē)體 的一側(cè)有壓縮空氣噴射裝置及吸塵窗口。使用中，吹掃產(chǎn)生的粉塵即被吸入本臺(tái) 除塵設(shè)備的吸塵窗口。吸入的含塵空氣經(jīng)吸塵器集塵處理后，清潔空氣由排風(fēng)機(jī) 經(jīng)除塵設(shè)備另一側(cè)的排氣窗口排出機(jī)箱外。設(shè)備沿軌道運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)全長(zhǎng) 除塵。 2 1 2 主要功能 設(shè)備應(yīng)具備以下功能： 壓縮空氣吹掃； 集塵與除塵； 自行走，有導(dǎo)向功能。 7 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 原理方案設(shè)計(jì) 2 1 3 工作條件 室內(nèi)使用； 海拔高度： 1 0 0 0 m ； 環(huán)境溫度：0 , 4 3 c ； 環(huán)境最大相對(duì)濕度： 0 5 時(shí)，可按點(diǎn)匯規(guī)律計(jì)算吸氣區(qū)內(nèi)流速分布；當(dāng)x d o o 5 時(shí)，流速分布可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。 圓形罩口軸線上的流速分布為： 矩形罩口軸線上的流速分布為： 式中 1 l d 一吸氣口平均流速，毗； ( 3 4 ) 商 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 ，距吸氣口距離為x 處的流速，m s ： x 一吸氣區(qū)某點(diǎn)到吸氣口的距離，m ； 4 一吸氣口的橫截面積，彤2 ； 口0 矩形吸氣口的長(zhǎng)邊，m ； 玩一矩形吸氣口的短邊，m 。 3 3 2 集氣罩設(shè)計(jì) 由于受工藝條件限制，無(wú)法對(duì)污染源進(jìn)行密閉，因此采用側(cè)吸罩的集塵方案， 如圖3 6 所示，罩口為矩形吸氣口，長(zhǎng)度為1 2 m ，寬度為0 4 m 。為確保集塵效果， 在集氣罩的設(shè)計(jì)和布置方面采取了如下措施： 為了有效地控制和捕集粉塵，盡可能使集氣罩的罩口靠近揚(yáng)塵點(diǎn)，以使所 有的揚(yáng)塵點(diǎn)都處于必要的風(fēng)速控制范圍之內(nèi)，同時(shí)考慮到不妨礙人員對(duì)設(shè)備的正 常操作，設(shè)置罩口離塵源的距離為0 5 m ； 為減少吸氣范圍，在集氣罩左右兩側(cè)設(shè)置擋板，與上部的側(cè)翻板及下部設(shè) 備的操作平臺(tái)盡量形成一個(gè)密閉區(qū)域，減小風(fēng)量的損失。 考慮到兩擋板之間的吸塵區(qū)域較大，為獲得均勻的罩口氣流，布置3 個(gè)集 氣窗口。 ； ，墨 、1 l量l t 。 蘆 ， 一，j 一弋 1 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文3 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 污染物從污染源散發(fā)出來(lái)以后都具有一定的擴(kuò)散速度，該速度隨污染物擴(kuò)散 而逐漸減小，當(dāng)擴(kuò)散速度減小到零的位置稱(chēng)為控制點(diǎn)。控制點(diǎn)處的污染物較容易 被吸走，集氣罩能吸走控制點(diǎn)處污染物的最小吸氣速度稱(chēng)為控制速度，控制點(diǎn)距 離罩口的距離稱(chēng)為控制距離，如圖3 7 所示。 圖3 7 控制點(diǎn)與控制風(fēng)速【6 】 f i g3 7c o n t r o l l e dp o i n ta n dc o n t r o l l e dw i n ds p e e d 在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)首先根據(jù)工藝設(shè)備及操作要求，確定吸氣罩形狀及尺寸， 由此確定罩口面積4 ；其次根據(jù)控制要求安排罩口與污染源的相對(duì)位置，確定罩 口幾何中心與控制點(diǎn)的距離x 。當(dāng)確定了控制速度也后，即可根據(jù)各種外部罩風(fēng)量 計(jì)算公式計(jì)算排風(fēng)量或者根據(jù)不同形式集氣罩口的氣流衰減規(guī)律，求得罩口上的 氣流速度v 0 ，用以乘以v 0 即可求得集氣罩的排風(fēng)量。 流量比法 其基本思路是，把集氣罩的排風(fēng)量q 看作是污染氣流量q 和從罩口周?chē)?罩內(nèi)空氣量q 之和，即： q = 9 + q 2 2 q ( 1 + k ) ( 3 5 ) 式中k - _ q q i ，稱(chēng)為流量比。顯然，k 值越大，污染物越不容易溢出罩外， 但集氣罩的排風(fēng)量q 也隨之增大?？紤]到設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理性，把能保證污染物不 溢出罩外的最小k 值稱(chēng)為臨界流量比，用鼠表示。 k = ( 駭q ) 。佃 ( 3 6 ) 鼠與污染源和集氣罩的相對(duì)尺寸有關(guān)，其計(jì)算公式需要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究求出。 這樣，確定了污染氣流量及臨界流量比之后，便可計(jì)算出集氣罩所需排風(fēng)量。 本設(shè)計(jì)中，由于噴槍吹起的粉塵量無(wú)法確定，因此采用控制速度法來(lái)計(jì)算排 風(fēng)量。 控制風(fēng)速是指正好克服該塵源散發(fā)粉塵的擴(kuò)散力再加上適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)的風(fēng) 速。只有當(dāng)吸塵罩在該塵源點(diǎn)造成的風(fēng)速大于吸捕速度時(shí)，才能使粉塵吸入到罩 內(nèi)?？刂扑俣炔粌H同工藝設(shè)備類(lèi)別及污染物散發(fā)條件有關(guān)，也同污染物的危害程 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 度，以及周?chē)蓴_氣流的情況有關(guān)，考慮到移動(dòng)式除塵設(shè)備為室內(nèi)使用，周?chē)?擾氣流小，對(duì)粉塵控制較為有利，且粉塵無(wú)毒性，因此在選取集氣罩控制風(fēng)速時(shí) 著重考慮考慮粉塵的散發(fā)條件，參考表3 1 選取。 表3 1 最小控制風(fēng)速【6 】 t a b l e3 1m i n i m u mc o n t r o l l e dw i n ds p e e d 由于壓縮空氣的吹掃，粉塵脫離電器表面時(shí)，具有較高的運(yùn)動(dòng)速度，但除塵 區(qū)域具有較好的密閉性能，因此綜合考慮，選取控制風(fēng)速為0 8 m s 。 則單個(gè)集氣罩所需排風(fēng)量為： 幺= 3 6 0 0 x 0 7 5 x ( 5 x 2 + 4 ) 屹 ( 3 7 ) = 3 6 0 0 x 0 7 5x ( 5 x 0 5 2 + 1 2 x 0 4 ) x 0 8 = 3 7 3 6 8m 3 h 式中x 控制距離，m ； 以單個(gè)集氣罩面積，m 2 ； 1 ，控制風(fēng)速，m s 。 則除塵系統(tǒng)總的排風(fēng)量為：q - - 3q o = 1 1 2 1 0 所3 h 3 4 除塵管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 除塵系統(tǒng)各組成部分離不開(kāi)管道的連接。管道設(shè)計(jì)計(jì)算的目的是：使系統(tǒng)的 初始投資和運(yùn)行費(fèi)用最省【鍆。除塵系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容管道材料的選取、管 道斷面形狀的選擇、管壁厚度確定、管道的布置、管道內(nèi)流速的選取、管道直徑 計(jì)算、管內(nèi)氣體流動(dòng)的壓力損失計(jì)算、風(fēng)壓平衡計(jì)算等。 3 4 1 管道材料的選擇 當(dāng)含塵氣體在管道中流動(dòng)時(shí)，尤其是當(dāng)粉塵直徑較大、濃度較大、流速較高 2 7 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 時(shí)，易對(duì)管道內(nèi)壁產(chǎn)生磨損，除塵管道磨損會(huì)造成系統(tǒng)漏風(fēng)，影響塵源控制效果， 破壞除塵系統(tǒng)功能，甚至造成系統(tǒng)癱瘓。因此除塵管道尤其是彎頭、三通、變徑 管外彎側(cè)等最易磨損部件，常采用耐磨材料，如淬火耐磨鋼材、耐熱耐磨合金鋼、 碳化硅耐磨材料、c t 陶瓷復(fù)合鋼耐磨材料等。 由于本除塵系統(tǒng)中，除塵器布置在集氣罩口，管道中的氣體已經(jīng)過(guò)過(guò)濾除塵 處理，對(duì)管道磨損較小，因此除塵管道采用q 2 3 5 鋼板制作。 3 4 2 管道斷面形狀的選擇 常用的除塵管道斷面形狀有圓形和矩形兩種，兩者相比，在斷面面積相同時(shí) 圓形管道壓損較小，材料較省。圓形管道直徑較小時(shí)比較容易制作，便于保溫。 但圓形管道系統(tǒng)管件的放樣、加工較矩形管道困難。矩形管道不僅有效截面積小， 而且其四角的渦流是造成壓力損失、噪聲、振動(dòng)的原因。因此，當(dāng)管徑較小，管 內(nèi)流速較高時(shí)，大多采用圓形管道；當(dāng)輸送高溫?zé)煔鈺r(shí)，矩形管道的強(qiáng)度要比圓 形管道高，而且當(dāng)管道斷面尺寸大時(shí)，為了充分利用建筑空間，通常采用矩形管 道。綜合比較，本除塵系統(tǒng)管道采用圓形斷面形狀。 3 4 3 管壁厚度的確定 對(duì)于不同的系統(tǒng)，由于其輸送的氣體性質(zhì)不同，并考慮到適用強(qiáng)度的要求， 必須選用不同厚度的鋼板制作。除塵管道常用的壁厚參考表3 2 選取。 表3 2 除塵管道壁厚吲 t a b l e3 2w a l lt h i c k n e s so f d u s tr e m o v i n gp l p e l i n e 本除塵系統(tǒng)管道直徑在3 0 0 , 一8 0 0 m m 之間( 詳見(jiàn)后文) ，且管道磨損較小，為 便于加工，所有管道均采用同一厚度，選取管壁厚度為4 m m 。 3 4 4 管內(nèi)流速的確定 管內(nèi)氣體流速的大小，對(duì)除塵系統(tǒng)的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效果影響很大，氣體流 速高，管道截面小，耗用材料少，制造費(fèi)用少，但系統(tǒng)的壓損大( 成平方增長(zhǎng)) ， 運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，對(duì)管道磨損大；氣體流速低，風(fēng)道斷面大，耗用材料多，制造費(fèi)用 大，且粉塵容易沉積滯留造成管道堵塞，但系統(tǒng)的壓損小，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低1 3 5 j 。因此 在除塵系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)管道內(nèi)風(fēng)速時(shí)，應(yīng)充分考慮各種技術(shù)、經(jīng)濟(jì)因素，通常垂直 管道內(nèi)的氣體流速應(yīng)小于水平和傾斜管道的氣速，水平和傾斜管道內(nèi)的氣速應(yīng)大 于最大塵粒的懸浮速度。除塵管道內(nèi)的氣體流速可參考表3 3 選取。 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文3 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 由于管道內(nèi)氣體已經(jīng)過(guò)過(guò)濾，粉塵含量較低，因此可不必考慮粉塵沉積滯留 問(wèn)題，從減少系統(tǒng)壓力損失的角度考慮，速度應(yīng)按下限值選取，同時(shí)考慮到管道 在設(shè)備中的總體布置及管道制作的方便性，初選水平和垂直管道內(nèi)流速均為： 1 4 r n s 。 表3 3 除塵管道內(nèi)最低氣流速度【8 l t a b l e3 3m i n i m u ms t r e a mv e l o c i t yi nt h ed u s tr e m o v i n gp i p e l i n e 3 4 5 管道直徑計(jì)算方法 在管道計(jì)算中，實(shí)際風(fēng)量應(yīng)按工藝求得后再加上漏風(fēng)量，由實(shí)際風(fēng)量計(jì)算出管 道直徑。 翻= 繞( 1 + 廠) ( 3 8 ) 式中 琺一實(shí)際風(fēng)量，朋3 h ； 蜴一計(jì)算風(fēng)量，聊3 h ； f 漏風(fēng)附加系數(shù)，一般選取1 0 一1 5 ，本系統(tǒng)按1 5 選取。 因此，在計(jì)算管道直徑時(shí)，三個(gè)集氣罩的排風(fēng)量為 3 7 3 6 8 x ( 1 + 1 5 ) = 4 2 9 7 m 3 h 在已知流量和確定流速以后，管道直徑可按下式計(jì)算： 見(jiàn)= 式中 或一管道直徑，m ； q 一通過(guò)除塵管道的氣體量，m = k 一除塵管道風(fēng)速，m s 為防止粉塵堵塞管道，除塵系統(tǒng)最小管徑如表3 4 所示。 ( 3 9 ) 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文3 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 表3 4 除塵系統(tǒng)最小管徑【6 l t a b l e3 4m i n i m u mp i p ed i a m e t e ro fd u s tr e m o v i n gs y s t e m 3 4 6 管道阻力計(jì)算方法 含塵氣體在管道中流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生含塵氣體和管壁摩擦而引起的摩擦阻力， 以及含塵氣體在經(jīng)過(guò)各種管道附件或設(shè)備而引起的局部阻力【3 6 1 。 管道摩擦阻力 在圓形管道中流動(dòng)的氣體，其摩擦阻力損失為： 辨a 擊萼p 式中 a p ，氣體的管道摩擦阻力損失，p a ； a 摩擦阻力系數(shù)，按表3 5 選取， 卜管道長(zhǎng)度，m ； p 氣體的密度，1 2 3 k g m 3 ( 3 1 0 ) 本設(shè)計(jì)中按o 1 選??； 表3 5 管壁摩擦系數(shù)【6 】 t a b l e3 5f r i c t i o nc o e f f i c i e n to f p i p ew a l l 局部阻力 當(dāng)氣流流過(guò)斷面變化的管件( 如各種變徑管、風(fēng)管進(jìn)出口、閥門(mén)) 、流向變仇 的管件( 彎頭) 和流量變化的管件( 如三通、四通、風(fēng)管的側(cè)面送、排風(fēng)口) 匍 會(huì)產(chǎn)生局部阻力，局部阻力損失在管件形狀和流動(dòng)狀態(tài)不變時(shí)正比于動(dòng)壓，可描 下式計(jì)算： 瓴；考譬 局部阻力系數(shù)考是一個(gè)無(wú)量綱數(shù)，一般用實(shí)驗(yàn)的方法確定。其數(shù)值的大小與男 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文3 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 形管件的結(jié)構(gòu)、形狀及流體的流動(dòng)狀態(tài)等因素有關(guān)。 3 4 7 除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)與壓力損失計(jì)算 除塵系統(tǒng)管網(wǎng)布置如圖3 8 所示，選取風(fēng)壓平衡率最差的并聯(lián)環(huán)路1 2 3 4 5 為主環(huán)路。根據(jù)前文計(jì)算與分析，已確定三個(gè)集氣罩的排風(fēng)量為4 2 9 7 朋3 h ，管內(nèi) 流速初選為1 4 m s 。通過(guò)公式3 7 ，可計(jì)算出管道直徑，然后參考全國(guó)通用通風(fēng) 管道計(jì)算表，選取定型化、統(tǒng)一規(guī)格的基本管徑，以便于加工和配備閥門(mén)、法蘭， 并由實(shí)際管徑和風(fēng)量反求出管道內(nèi)風(fēng)速，將計(jì)算風(fēng)速代入公式3 8 、3 9 計(jì)算出管 道的摩擦阻力和局部阻力，保證系統(tǒng)內(nèi)達(dá)到要求的風(fēng)量分配，并為風(fēng)機(jī)選擇提供 依據(jù)。除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果如表3 6 所示。 圖3 8 除塵管網(wǎng)示意圖 f i g3 8p i c t o r i a ld r a w i n go f d u s tr e m o v i n gp i p en e t w o r k 表3 6 除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算表 t a b l e3 6d e s i g n i n ga n dc a l c u l a t i n gt a b l eo f d u s tr e m o v i n gp i p en e t w o r k 3 4 8 管道阻力平衡校核 對(duì)于并聯(lián)管道，兩支管的風(fēng)量是按工藝要求確定的，若兩支管的運(yùn)行阻力不 3 l 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文3 + 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 等，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，勢(shì)必導(dǎo)致風(fēng)量重新分配，使工作時(shí)的風(fēng)量與設(shè)計(jì)風(fēng)量發(fā)生偏 差。在滿足設(shè)計(jì)風(fēng)量的前提下，應(yīng)盡可能使并聯(lián)支管的運(yùn)行阻力相接近( 小于 1 0 ) ，若不滿足平衡要求，則需要對(duì)并聯(lián)管道進(jìn)行阻力平衡調(diào)節(jié)。 對(duì)于并聯(lián)管道1 2 與6 2 ，阻力平衡率為： 2 4 8 - 2 3 5 6 ：5 1 0 3 5 5 6 顯然，阻力不平衡，需進(jìn)行阻力平衡調(diào)節(jié)。工程上常用的除塵系統(tǒng)阻力平衡 方法有以下三種 s l ： 調(diào)整支管管徑 這種方法是通 , z - t 改變支管管徑來(lái)改變支管阻力， 徑按下式計(jì)算： 0 。2 2 5 達(dá)到平衡目的。調(diào)整后的管 ( 3 1 2 ) 式中 口一調(diào)整前的管徑，l l l r l l ； 及一調(diào)整后的管徑，r a i n ； 衄一原設(shè)計(jì)的壓力損失，只； 卸：一為了平衡阻力，要求所達(dá)到的壓力損失，只。 增大風(fēng)量 當(dāng)兩支管壓力相差不大時(shí)，可以不改變管徑，將阻力小的那段支管的流量適 當(dāng)增大，以達(dá)到阻力平衡。增大后的風(fēng)量按下式計(jì)算： 、o 5 q 2 = g 【璽】 ( 3 1 3 ) 式中 q 2 一調(diào)整后的排風(fēng)量， g 一原設(shè)計(jì)的排風(fēng)量， 采用這種方法會(huì)引起后面干管內(nèi)的流量相應(yīng)增大，阻力也隨之增大；同時(shí)風(fēng) 機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓也會(huì)相應(yīng)增大。 增加支管局部阻力 閥門(mén)調(diào)節(jié)是最常用的一種增加局部阻力的方法，它是通過(guò)改變閥門(mén)的開(kāi)度， 來(lái)調(diào)節(jié)管道阻力的，這種方法簡(jiǎn)單易行，不需要嚴(yán)格的計(jì)算，但需經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào) 3 2 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文3 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 整、測(cè)試才能使各支管風(fēng)量分配達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 本論文采用增加支管局部阻力的方法來(lái)調(diào)節(jié)管道2 3 與7 3 的阻力平衡，在支 管7 3 上布置一蝶閥。 3 5 風(fēng)機(jī)選擇與分析 風(fēng)機(jī)選型是除塵設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，不僅關(guān)系到除塵系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，而且 關(guān)系到運(yùn)行管理和費(fèi)用等一系列問(wèn)題。通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算的目的就是根據(jù)生 產(chǎn)工藝的特點(diǎn)及管道配置，確定系統(tǒng)的總抽風(fēng)量、管道尺寸及系統(tǒng)的總阻力，然 后選擇相匹配的風(fēng)機(jī)。 3 5 1 風(fēng)量計(jì)算 在確定管網(wǎng)抽風(fēng)量的基礎(chǔ)上，考慮到風(fēng)管、設(shè)備的漏風(fēng)，選用風(fēng)機(jī)的風(fēng)量應(yīng) 大于管網(wǎng)計(jì)算確定的風(fēng)量。風(fēng)機(jī)風(fēng)量按下式計(jì)算： ( 3 1 4 ) 式中 q ，選擇風(fēng)機(jī)時(shí)的計(jì)算風(fēng)量，m 3 h ； q 一管網(wǎng)計(jì)算確定的總風(fēng)量，m 3 h ； 屹一風(fēng)量附加安全系數(shù)，一般管道系統(tǒng)取= 1 - 1 1 ，除塵系統(tǒng) = 1 1 一1 1 5 ，且除塵器漏風(fēng)另加5 - - , 1 0 ，計(jì)算時(shí)，按 1 1 5 選取。 3 5 2 風(fēng)壓計(jì)算 考慮到風(fēng)機(jī)性能波動(dòng)、管網(wǎng)阻力計(jì)算的不精確，選用風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)大于管網(wǎng) 計(jì)算確定的風(fēng)壓( 管網(wǎng)運(yùn)行阻力) ，按下式計(jì)算： 卸，= k p a p ( 3 1 5 ) 式中 印，一選擇風(fēng)機(jī)時(shí)的計(jì)算風(fēng)壓，只； p 一管網(wǎng)計(jì)算確定的風(fēng)壓，； k 。風(fēng)壓附加安全系數(shù)，一般管道系統(tǒng)取k ，= 1 1 1 1 5 ，除塵系統(tǒng) 。1 1 5 1 2 。 計(jì)算時(shí)，管網(wǎng)的計(jì)算風(fēng)壓應(yīng)等于除塵系統(tǒng)的主環(huán)路( 阻力最大環(huán)路) 的運(yùn)行 總阻力，參考表3 6 ，a p = 4 3 8 9 o ；取足口- 1 2 ，代入上式，求得風(fēng)壓為： 印，= 1 2 x 4 3 8 9 = 5 2 6 6 8 3 3 廳掰598，厶 = v2 q 瓢屹 = = g 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文3 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 5 3 風(fēng)機(jī)選型 風(fēng)機(jī)選型時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)輸送氣體的性質(zhì)，確定風(fēng)機(jī)的類(lèi)型。例如，輸送清 潔空氣，可選擇一般通風(fēng)換氣用的風(fēng)機(jī)：輸送腐蝕性氣體，要選用防腐風(fēng)機(jī)；輸 送易燃?xì)怏w或含塵氣體，要選用防爆風(fēng)機(jī)或排塵風(fēng)機(jī)等。其次，應(yīng)根據(jù)所需風(fēng)量、 風(fēng)壓和選定的風(fēng)機(jī)類(lèi)型，確定風(fēng)機(jī)的機(jī)號(hào)，為便于接管和安裝，還要考慮合適的 風(fēng)機(jī)出口方式和傳動(dòng)方式。同時(shí)，在滿足風(fēng)量和風(fēng)壓的前提下，應(yīng)盡可能選用噪 聲低、工作效率高的風(fēng)機(jī)【y 7 1 。除塵系統(tǒng)常用風(fēng)機(jī)性能見(jiàn)表3 7 。 表3 7 除塵常用風(fēng)機(jī)性能表【6 】 t a b l e3 7p e r f o r m a