通风除尘系统设计计算
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一、设计的原则：
（一）风网形式
粮油、饲料等加工厂中的通风除尘系统，通常叫做通风网路，简称风网。风网有两种形式，一种是单独风网，它是一部机器或一个吸点单独用一台通风机进行吸风的网路。另一种是集中风网，它是两个以上的机器或吸点共用一台通风机进行吸风的网路。集中风网在生产中应用较普遍。
单独风网管道一般比较简单，风量容易调节和控制。但是因每台机器设备需设置一台风机和电机，相对增加了占地面积和安排的困难，又往往因风量较小，需采用小型风机和小型电机，而小型电动机效率较低，在动力消耗上不经济。
集中风网动力消耗、设备造价和维护费用都较经济，粉尘处理和回收较简单。但集中风网运行调节比较困难，当一个风网的风量发生变化时，将会影响到整个网路。
1． 1． 确定风望网形式的原则
根据上述两种风网形式的特点，风网设计时按下列原则确定风网的组合形式：
（一） （一） 以下五种情况适宜彩单独风网：吸出的含尘空气必须单独处理；吸风量要求准确而且需经常调节；需在风量较大；机器本身自带风机；附近没有可以合并的吸尘点或机器。
（二） （二） 除上述五种情况外的机器或吸点，应尽量选用集中风网形式。
当然，随着环保要求的提高和各种组合除尘设备的日臻完善，粮食加工厂的风网形式正向单独、局部方向发展；风网形式的确定应据工艺需要，厂房布置要求灵活掌握。
2． 2． 集中风网的组合原则
在布置集中风网时应掌握下列原则：
第一、 第一、 吸风沉降物的品质应该相似。即从组合在同一风网中的机器设备内吸出的粉尘，在品质上应该相似。各机器设备的工艺任务是不同的，它们产生的粉尘在品质与价值上也就不一样。例如，在清理车间中初步清理时所形成的粉尘大都是泥、砂等无机粉尘，利用价值低；而在后来清理时所产生的粉尘，则含有一些皮壳和破碎原料等有机物质，有一定的利用价值，因此前后清理过程的吸风在可能条件下应分开装设。
第二、 第二、 机器工作的间隙应该相同，即组合在同一风网中的各机器设备，工作的时间应该相同。这样可以使通风机的负荷保持稳定。如果风网中的机器或吸点因不时停歇而关闭吸风时，则会造成其它风管中风速的频繁变化，从而影响工艺效果。对于相互交错进行工作的机器设备也可接在同一风网上，但它们的风量应该相同。
第三、 第三、 配管设计要简单、合理。这个原则要求组合在同一风网中的机器之间的距离要短；为防止粉尘在管道内沉积，风管尽可能垂直敷设，尽量减少弯曲和水平部分。
第四、 第四、 通风机一般应布置在除尘器之后（吸气式），以减轻粉尘对通风机的磨损。当通风机布置在除尘器之前时（压气式），应选用排尘用通风机。
第五、 第五、 为调整方便和运行可靠，风网的总量不宜过大，吸尘点不宜过多。
当然，上面几个原则有时是互相矛盾的。例如吸出物相同的机器在组合成一个风网时，有时管道配置却并不简单。满足了一个原则，有时可能会牺牲另一个原则。所以在设计风网时就应权衡轻重，全面考虑。对于最适宜的组合网路。
对于设计布置就绪的风网，应按空间、平面的相对位置画出供计算用的风网图，如图所示。
二、通风除尘网络的设计与计算
（一）计算目的
1．确定各段风管以及除尘器的尺寸规格等。尺寸合适的风管和除尘设备才能保证空气在管道中保持一定的速度运动，并保证除尘器的除尘效果。
2．空气在流过管道和各种设备时，会遇到阻力，必须计算出这些阻力，然后选择合适的通风机，使其产生足够的压力来克服这些阻力。这样，机器所需的风量才能得到保证。
（二）计算方法
1．绘制通风除尘网路示意图
风网示意图应根据机器和管道布置情况绘制。这种图的绘制不用一般的投影方法进行，管网及除尘设备、风机的空间位置并不重要，图中主要表达各吸点、管道、除尘器和风机直接相互关系和管件的数量。作示意图时，可大致按比例绘制，作业机、除尘器和风机用简单图形表示，管道用单线表示并用短线划出管段位置。计算完毕后，应将作业机型号、吸风量和阻力、管道规格和风速、除尘器规格、风机型号、转速、电机功率及型号标明在图上，图为某面粉厂清理间风网示意图。
2．对各管短进行划分和编号
为计算方便，在作完示意图后，需对管段进行编号和划分。通常把每一段管径不变而又连续的管道，作为一段编一个号。编号时，先选一条管网最为复杂的路线作为主阻管路，从进风口至吸风口依次编号，其它作为支管，如图所示，管段①～⑥为主阻管路。管段⑦、⑧、⑨为支路。
3． 3． 确定各吸点的吸风量和阻力
4． 4． 确定风管中的风速
要合理确定管道中的风速，必须考虑经济风速和安全风速因素。
所谓经济风速是指网管路的使用费最低时的管道风速。在吸点吸风量不变时，风速提高，管道截面尺寸减小，风网的材料费、安装费和折旧费降低，但同时由于风速的提高将导致风网阻力增加，从而使与电耗有关的费用增加，因此管网运行存在一个最经济的风速。
所谓安全输送风速是指在管道内不产生粉尘沉积现象时的风速。
实践表明，粮、饲加工厂的除尘风网风速应为10～15m/s。具体确定时可考虑以下因素：
1、 1、 管径大小。直径大的风管可取较高的风速，反之亦然。在主干管上，风速按气流方向递增，递增率为1.05～1.1。如图所示，一般应保持V1〈V2〈V3〈V4。
2、 2、 风管中含尘空气含尘浓度高低。含尘浓度高，风速应取大值，反之取小值。
3、 3、 水平管道长短。水平管道长，粉尘易于沉积，风速应取大值。
以上所说，是指风速确定的一般原则，对于个别支管为了平衡阻力而提高风速，则不变上述范围限制。
5． 5． 确定风管断面尺寸
6． 6． 确定除尘器形式、规格并计算其阻力
7． 7． 计算风网总阻力和总风量
鉴于除尘风网中粉尘浓度较小，在实际阻力计算中可以忽略粉尘浓度对风网压损的影响。
风网总阻力为主阻管路上沿程阻力与局部阻力之和。总风量为各吸尘点的风量之和。
8． 8． 压损平衡计算
在图中所示的风网中，管①和管⑦为一并联管路，它们相交于A点（节点）。在风网实际运行中，节点A处只能有一个共同压力，即在A点以前①管上的全部阻力之和与⑦管上的全部阻力之和相等，这就是节点处的压力平衡。在风网的设计计算中必须尊重这一规律，在两并联管路的节点处要求进行压力平衡计算。
若在风网设计计算市时，并联管路节点未进行平衡计算，在风网实际运动时，网路将自动平衡，从而使各吸点实际吸入的风量与设计值发生较大偏差；计算阻力小的吸点将吸入比设计值更大的风量，有可能导致吸口断面风速过高吸走完整粮粒；计算阻力大的吸点将吸入比设计值小的风量，从而导致吸点粉尘控制不好、降低工艺效果、水平管道发生粉尘沉积等不良后果。
一般来说当两并联管路阻力差值超过10%时就需要进行平衡工作，平衡的方法有以下两种：
1、 1、 把需要提高阻力的管道（支管）的直径适当缩小，使风管中的风速相应提高。由于风管阻力的大小与风速的平方成正比，所以风管直径的缩小就使风管的阻力提高很大。这种以缩小管径来提高阻力的方法，主要用于阻力相差较大的情况。
这种方法是可行的，但只有试算多次才能找到符合节点压力平衡要求的管径。为了避免节点压力平衡计算的繁杂工作，在工程上实际计算时，可用下式：
D0=D10.225
式中：D0——调整后的管径；
D1——调整前的管径；
H0——调整后的压力即达到平衡时的压力；
H1————调整前的压力。
式中的0.225值列与附录13中。
调节方法如集中风网举例中②、⑦管的平衡。
2、 2、 用调节阀调节。就是在压损小的支管上加装阀门（闸板或蝶阀）。通过调整闸板的插入深度或旋转蝶阀的角度来增加支管阻力，实现上述两管路的阻力平衡。具体方法如集中风网举例中①、⑥平衡。在实际风网中，不管其阻力是否平衡，通常在每根支管上都装有阀门，以便在生产中根据情况随时调整。
在进行压力平衡计算时一般不允许放大主管的直径来实现压力平衡，因为主管直径放大后其风速要下降，粉尘可能会沉降。
（九）根据风网时总风量和总压损选择离心通风机的型号、机号和选配电动机
通风除尘网路受机器设备振动的影响，安装质量好的管网初运转时几乎不漏风，但是运转一定时间后，却不可能保持十分严密，一般会有7%～15%的漏风量。如果网路设计不合理，施工质量差或长期失修，漏风量将更大。所以设计时就考虑必要的漏风量。
管网的漏风主要发生在法兰连接处、清扫孔和闸门等处。此外除尘器在吸气段工作时，也会发生漏风现象。漏风率的大小同管网的长度和繁简程度有关。考虑上述两部分漏风因素，彩的漏风系数按1.1～1.2计算.单根除尘管不考虑漏风。
考虑到设计、施工安装误差、长期运行中通风机性能降低等因素，在选风机时，对计算的压损值要附加一个安全系数。附加的量即为风机风压的余量。这一系数通常取1.15～1.2。
H风机=（1.15～1.2）H总 （5—3）
Q风机=（1.1～1.2）∑Q （5—4）
（三）单独风网举例
如图所示为某厂重力分级去石机风网示意图，试完成该风网的设计计算。
为了计算清晰，首先编制风网阻力计算表，在图中将管段编号，将有关数据填入表中，然后依次进行计算。
表 风网阻力计算表
| 管号 | Q m3/h | V m/s | H动 9.8pa | D mm | L m | R 9.8pa/m | Hm 9.8pa | ∑ξ | Hj 9.8pa | HM+Hj 9.8pa | ∑H | 说明 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| TQSF63 | 6000 | 100 | 100 | |||||||||
| ① | 6000 | 14.0 | 12.0 | 400 | 10 | 0.42 | 4.2 | 0.92 | 11.0 | 15.2 | 115.2 | α=900，R=D，4个 |
| ② | 6000 | 14.0 | 12.0 | 400 | 6 | 0.42 | 2.5 | 0.23 | 2.8 | 5.3 | 120.5 | α=900，R=D |
| 沙克龙 | 6000 | 58.5 | 175 | 下旋0D500 四联 | ||||||||
| ③ | 6000 | 14.0 | 12.0 | 400 | 5 | 0.42 | 2.1 | 2 | 24 | 26.1 | 205.1 | 风帽ξ=2 |
（四）集中风网设计举例
如图所示为某面粉厂光麦清理风网，其风网的设计计算过程如下：
1、 1、 查表确定各吸尘点的吸风量和机器设备阻力：打麦机Q=600m3/h，H=30*9.18pa；高频振动筛Q=3000m3/h，H=50*9.8pa，斗式提升机Q=480m3/h，H=3*9.8pa。
2、 2、 选择主路并对管道进行编号，主路① ~⑤ ,支路⑥和⑦ .
3、 3、 绘制风网阻力计算表和管件阻力系数计算表(表)。
4、 4、 管网设计计算。
试取V=14m/s，则D=0.0188=0.275(m)=275mm,H动=0.061*142=12.0*9.8pa,据Q=3000m3/h，V=14m/s 查计算线图R=0.66*9.8pa/m，H=0.66*9.84.0*9.8pa;
由于① 与⑥ 并联，① 与含三通直，所以暂无法计算,先算⑥管，同样试取,则=0.257(m)=257mm,据V=14m/s,D=110mm,查计算线图得R=2.1,通过计算填入表内。
在初步确定⑥ 管后,再回来计算① 管,① 有弯头一个,R=1.5D,查表,填入管件阻力系数计算表.
三通计算 .5,，
第⑥管 ，R=2D，查表，。
第①第①管 主路阻力累加为 同样办法计算⑥ ，支路阻力；
管段①，Q=6000m3/h，试取V=14m/s，则D=0.0188=0.389m≈400mm，H动=0.6×142=12×9.81pa，据Q=6000m3/h，V=14m/s，查计算线图R=0.42×9.81pa/m，长度L为已知数，Hm=RL=0.42×10=4.2×9.81pa；四个弯头，.α=900，R=D，查表ξ=0.23，Eξ=4×0.23=0.92，H=0.92×12×9.81=11.0×9.81Pa，Hm+Hj=（4.2+11.0）9.8=15.2×9.81Pa。将有关数据填入表中，同样的办法可计算出管段②、管段③的有关数据并填入表中。
除尘器型号的确定：选用下旋60型四联沙克龙，每个沙克龙处理风量为 /h，查表选用D=500mm的沙克龙，V进= =14.6m/s，H=4.5×0.6×14.62=58.5×9.81Pa。
| 机器名称或 管段号 | Q | V | H动 | D | L | R | Hm | ∑ξ | Hj | Hm+H | ∑H（9.81pa） | 备注 | |
| 主路 | 支路 | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| 高效 振动筛 | 3000 | 50.0 | 50.0 | ||||||||||
| ① | 3000 | 14.0 | 12.0 | 275 | 6 | 0.66 | 4.0 | 0.26 | 3.1 | 7.1 | 57.1 | 与⑥平衡 | |
| 斗式 提升机 | 480 | 3.0 | 3.0 | ||||||||||
| ⑥ | 480 | 14.0 | 12.0 | 110 | 10 | 2.10 | 21.0 | 0.27 | 3.2 | 24.2 | 27.2 | 插阀h=57.2mm | |
| ② | 3480 | 14.2 | 12.3 | 295 | 4 | 0.60 | 2.4 | 0.20 | 2.5 | 4.9 | 62.0 | 与⑦平衡 | |
| 卧式 打麦机 | 600 | 30 | 30 | ||||||||||
| ⑦ | 600 | 17.5 | 18.7 | 110 | 8 | 3.20 | 25.6 | 0.57 | 10.7 | 36.3 | 66.3 | 与②平衡 | |
| ③ | 4080 | 14.0 | 12.0 | 320 | 10 | 0.57 | 5.7 | 0.92 | 11.0 | 16.7 | 83.0 | ||
| ④ | 4080 | 14.0 | 12.0 | 320 | 5 | 0.57 | 2.9 | 0.23 | 2.8 | 5.7 | 88.7 | ||
| 低压 脉冲 | 4080 | 100 | 188.7 | ||||||||||
| ⑤ | 4080 | 14.0 | 12.0 | 320 | 5 | 0.57 | 2.9 | 2.23 | 26.8 | 29.7 | 218.4 | ||
表通风除尘风网管件阻力系数计算表
