4 集气罩设计
4.1 集气罩简介
集气罩，是排气净化系统污染源的收集装置，可将粉尘及气体污染源导入净化系统，同时防止其向生产车间及大气扩散，造成污染。其性能对净化系统的技术经济指标有直接的影响。由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同、集气罩的形式是多种多样的。
4.2 集气罩的分类
（1）按罩口气流流动方式分为：吸气式和吹吸式；
（2）按集气罩与污染源的相对位置及适用范围，吸气式集气罩分为：密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩等。
4.3 集气罩的工作原理
吹吸式排气罩及空气幕吹吸式排气罩的工作原理：
当外部吸气罩与污染源的距离较大时，可以在外部吸气罩的对面设置一吸气口，从而形成一层空气幕阻止污染物的散逸，同时也诱导污染气流一起向排气罩流动。
特点：采用气幕抑制污染物扩散，具有气量小，抗干扰能力强，不影响工艺操作、效果好的特点。
4.4 集气罩的设计原则
（1）集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物的扩散限制在最小的范围内，以便防止横向气流的干扰，减少排气量。
（2）集气罩的吸气方向尽可能与污染气流运动方向一致，充分利用污染气流的初始动能。
（3）在保证控制污染的条件下，尽量减少集气罩的开口面积，以减少排风量。
（4）集气罩的吸气气流不允许经过人的呼吸区再进入罩内。
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（5）集气罩的结构不应妨碍人工操作和设备检修。 （6）罩口面积与排气管面积之比最大可为16:1。
（7）为避免横向气流干扰，要求H尽可能≤0.3L(罩口长边尺寸)。 （8）伞形罩的开口角度（α）宜小于或等于90°，最大不宜大于120°。 （9）伞形罩应设罩裙（即垂直边），罩裙的高度h?0.25A（A为罩口面积）。
4.5 集气罩的选型
有课题已知条件可知，本设计适宜采用外部集气罩中的冷过程上部集气罩。 对于外部集气罩目前多采用“控制速度法”计算排风量。从污染源散发出的污染物具有一定的控制速度，该速度随污染物扩散而逐渐减小。所谓控制速度系指在罩口钱污染物扩散方向的任意点上均能使污染物随吸入气流流入罩内并将其捕集所必需的最小吸气速度。吸气气流有效作用范围内的最远点称为控制点。控制点距罩口得距离称为控制距离。控制风速选择原则：
1、按有害物散发条件选择控制速度；
2、按周围气流情况及有害气体的危害性选择控制速度； 3、对于某些特定作业的吸入速度；
4、按有害物危害性及排气罩形式选择控制速度； 5、因外界干扰气流影响对控制速度增加修正。 集气罩设计草图如下：
图3 集气罩结构图
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5 管道系统设计
在净化系统中用于输送气流的管道称为风管，通过风管使系统的设备和部件连接成一个整体。改管道设计主要根据集气罩的力流量以及净化器的要求来确定其参数设计。主要包括：管内流速、管道直径、弯头设计、直管长度、三通设计计算等。
5.1 管道系统布置原则
5.1.1 管道布置原则
1、管道敷设分明装和安设，应尽量明装，以便检修。 2、管道应尽量集中成列，平行敷设，尽量沿墙或柱敷设。
3、管道与梁、柱、墙、设备及管道之间应有足够的距离，，以满足施工、运行、检修和热胀冷缩的要求。 5.1.2 除尘管道布置原则
1、除尘管道力求顺直，保证气流畅通。
2、为减轻风机磨损，应将净化装置设在风机的吸入段。 3、分支管与水平管或倾斜主干管连接时，应从上部或侧面接入。
5.2 管道初步设计
图4 管道设计图
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5.3 管道最低速率确定
在本设计中，污染物为轻矿粉，查《大气污染控制工程》表13-4，如下表，得水平管内最低流速为14 m/s，垂直管为12 m /s。考虑要用到垂直管和水平管两部分，而用同一管径。故取管内气速：V1=14 m /s。
表2 除尘管道内最低气流速度
粉尘性质 粉状的粘土和砂 耐火泥 重矿物粉尘 轻矿物粉尘 干型砂 煤灰 湿土（2%水分以下） 铁和钢（尘末） 棉絮 水泥粉尘 垂直管 水平管 11 14 14 12 11 10 15 13 8 8-12 13 17 16 14 13 12 18 15 10 18-22 粉尘性质 铁和钢（屑） 灰土、砂土 锯屑、刨屑 大块干木屑 干粉尘 燃料粉尘 大块湿木屑 谷物粉尘 麻（短纤维粉尘、杂质） 垂直管 18 16 12 14 8 14-16 18 10 8 水平管 20 18 14 15 10 16-18 20 12 12
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6 风机、电机选择
6.1 风机的选择
正确选择风机是保证整个净化系统能否正常工作的关键。风机选择不当，就会造成达不到设计要求，或导致投资和能耗的浪费。选择风机时应注意下面几个问题。
（1）根据输送气体的性质，确定风机类型。如输送清洁气体，可选择一般通风换气用的风机；输送腐蚀性气体，要选用防腐蚀风机；输送易燃气体或含尘气体，要选用防爆风机或排尘风机。
（2）根据所需风量、风压或选定的风机类型，确定风机机号。为了便于接管和安装，还要考虑合适的风机出口方向和转动方向。
（3）考虑到管道可能漏风，有些阻力计算不够完善，选用风机的风量和风压应大于通风系统计算的风量和风压。
（4）风机样本上的性能参数是在标准状况（大气压力为101325Pa，温度为20℃，相对湿度为50%）下得出的，如实际使用情况不是标准状态，风机的风压就会变化，风量不变。因此选择风机时应对参数进行换算。
（5）在满足风量和风压的条件下，尽可能选用噪声低、工作效率高的风机。
6.2 电机的选择
电机应根据风机风量以及相关系数做出适当的选择。
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