粉尘收集系统结构和主要参数的探讨.docx
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2 0 1 0 年 3 月Ma r . 2 0 1 0粉尘收集系统结构和主要参数的探讨 Di scus sio n o n t he structure a nd main p a ra met e r s of dust colle cting sy st e m方召1白卫东2B A I W ei2d on g 2FA N G Z h ao1( 1 . 广东省食品药品职业技术学校 , 广东 广州 510663 ; 2 . 仲恺农业工程学院轻工食品学院 , 广东 广州 510225)( 1 . Gu a n g d on g Foo d a n d D r u g V ocat i on al - tec h ni cal S c hool , Gu a n g z hou , Gu an g d on g 510663 , Chi n a; 2 . Col le ge o f L i g htI n d us t r y a n d Foo d , Z hon g k ai U ni ve rs i t y o f A g ric ul t u ral a n d En g i nee ri n g , Gua n g z hou , Gu a n g don g 510225 , Chi n a )摘要 :为了解决食品加工中淀粉产生粉尘污染的问题 ,在分析研究粉尘收集原理的基础上 ,运用流体力学和气力输送的 理论 ,提出具体的粉尘收集系统结构设计方案 ,并对主要参 数进行计算 。
实际应用表明 ,该粉尘收集系统可使粉尘浓度 降低 96 % 关键词 :粉尘收集系统 ;原理 ;结构 ;参数Abstract :In o r der to sol ve t he st a rch du st poll utio n p ro ble m duri ng foo d p roce ssi ng , ba sed o n t he a nal ysi s to dust collecti ng syst e m , hy2 dro dyna mics a nd p neu matic t ra nsmi ssio n t heo r y were used to de sign du st collecti ng syst e m and were applied to calculat e mai n p a ra met er s. The operatio n sho wed t hat t he dust collecti ng syst e m de signed wit ht he sche me decrea se du st co ncent ratio n 96 %. The bet t er dust eli mi2natio n eff ect exp re sses t hat t he de si gn sche me will be a sol utio n fo r du st poll utio n p ro ble m.Key words :dust collecti ng syst e m ; p ri nciple ; st r uct ure ; p a ra met er s以成立于 2002 年 的 广 东 省 东 莞 金 田 糖 业 有 限 公 司 为 例 ,该公司是以工业玉米淀粉为原料生产食用液体葡萄糖 、 果糖 、 麦芽糖的企业 ,年使用玉米淀粉约 4 万 t 。
所有的玉米 淀粉都是 25 kg 的袋装一级国标商品粉 ,使用方法是人工将 粉倾倒入调浆罐内 ,制成波美度为 18 Bé 的淀粉乳供后续工 序使用 而在倾倒玉米淀粉的投料车间 ,除尘降尘设备不完 善 ,以致整个车间内粉尘飞扬 , 最高达到 320 mg/ m3 按照 以上工作原理 ,对该公司的玉米淀粉投料车间设计并安装粉 尘收集系统 ,其结构流程见图 1 粉尘收集系统的结构和参数计算22 . 1 管道部分 管道部分主要由活动软管 、 直管 、 弯头 、 多通管 、 滑动挡 板和节流阀组成 其中 ,活动软管用于连接淀粉倾倒槽的粉 尘吸嘴 ;滑动挡板用于关闭单个淀粉倾倒槽的吸嘴进风 ; 节 流阀和锥形漏斗用于调节多通管中气流 、 气压的平衡 管道 部分一般都采用圆形截面 ,可保证空气在整个截面上均匀分 布 ,阻力小 ,强度高 根据粉尘量的大小和制作方便的要求 , 一般主管道内径确定为 250 ～ 300 mm , 用厚度为 1 ～ 2 mm 不锈钢薄板制作 分支管道的直径 Dn 可按式 ( 1) 计算 [2 ] 在食品加工生产过程中 ,粉尘问题是比较普遍的难题 , 尤其在乳粉 、 淀粉生产车间 ,不仅造成原料浪费 ,而且污染空 间 ,伤害操作工人身体 ,在静电作用下粉尘还会引起爆炸事 故发生 [ 1 ] 。
为了减少粉尘危害 , 提高生产加工的卫生性和 食品安全性 ,使用粉尘收集系统是必不可少的 粉尘收集系统的工作原理利用具有一定速度的空气推动力 ,将飞扬起来的粉尘通 过吸嘴及时地吸入管道设备中 粉尘和空气沿着管道再集 中进入分离过滤设备 ,使空气和粉尘完全分离 ,达到粉尘集 中收集 ,空气过滤净化后排放的目的 因此 ,动力设备 、 管道 设备和分离过滤设备就成为粉尘收集系统的主要部分 1( 1)( 2)Dn = 0 . 018 8Q/ nV其中 , Q = 900π ε0 V D 2 式中 :Q — — —主管总风量 ( 气流量) , m3 / h ;ε0 — — —为漏风系数 , 值为 1 . 1 ～ 1 . 2 , 系统密封性越好 ,ε0 取值越小 [2 ] ;D — — —主管管道直径 , m ;Dn — — —分支管道的直径 , m ;n — — —分支管道的数量 ; V — — —气流速度 , m/ s 作者简介 :方召 ( 1970 - ) ,男 ,广东省食品药品职业技术学校工程师 E2mail :fz1026 @163 . co m 收稿日期 :2009 - 11 - 1186包装与机械2010 年第 2 期图 1 粉尘收集系统结构Figure 1 The st r uct ure of dust collecting system管道中气流速度的大小 , 与淀粉的悬浮速度有关 ,而悬 浮速度大小又与淀粉的比重 、 粒度大小和输送浓度有关 。
为 了防止粉尘在管道中堆积堵塞 ,避免残留于管壁和发生黏连 成团的现象 ,往往采用比悬浮速度大 5 ～ 10 倍的气流速度 植物 淀 粉 的 悬 浮 速 度 ( 可 参 照 面 粉 的 悬 浮 速 度 ) 为 1 . 5～2 m/ s , 气流速度 V 要保持不低于 18 ～ 20 m/ s[3 ] 在图 1 中 , 主管道内径 D 确定为 250 mm ,用厚度为2 mm 不锈钢薄板制作 气流速度 V 取 22 m/ s 则 :Q = 900 ×3 . 14 ×1 . 1 ×22 ×0 . 252 = 4 276 (m3 / h)分离过滤设备的压力损失可以根据设备的外筒尺寸 D 、 气流速度 V 、 进口面积 F 查对相应阻力表作为估算数据 [ 6 ] 在计算出风量 Q 、 风压 P 后 , 通过与风机的综合性能曲 线查对就可以确 定 风 机 的 功 率 和 转 速 , 从 而 完 成 风 机 的 选 择 [ 4 ] 在图 1 中 :3Q = 4 276 m / hP = 0 . 059V = 0 . 059 ×9 . 8 ×222 = 279 . 849 ( Pa)d2静压 P = 活动软管压力损失 + 直管压力损失 + 弯头压s力损失 + 分离 过 滤 部 分 压 力 损 失 = ( 1 ×108 . 8) + [ ( 5 ×35 . 3) + ( 3 + 3 + 2 + 4) ×20 . 6 ] + ( 4 ×68 . 6) + ( 784) =1 590 . 5 ( Pa) 其中 , 分离过滤部分压力损失根据参数 D 、V 、F 查对相 应阻力表估计为 :784 ( Pa) 。
Q/ nV = 0 . 018 8 × 4 276/ 3/ 20Dn = 0 . 018 80 . 151 ( m)=实际选用 内 径 为 150 mm 的 聚 乙 烯 软 管 与 主 管 相 连 其余弯头 、 多通管 、 滑动挡板和节流阀等根据所在位置选用 相应尺寸 2 . 2 动力部分 动力部分主要是风机 ,风机的选择依据是所需的风量和 风压 风量可以用式 (2) 计算 风压 P 是动压 P d 与压损 P s 之和 [4 ] , 表示式 ( 3) 279 . 849 + 1 590 . 5 = 1 870 . 4 Pa P =Pd + Ps根据风量 4 276 m3 / h , 风压 1 870 . 4 Pa , 对照高压离心分 机的综合性能曲线可确定该粉尘收集系统中所用风机的主3要参数为 :风量 Q = 5 500 m / h : 风压 P = 1 920 Pa ; 转速 n = 1 800 r/ min ; 功率 N = 3 . 7 k W 2 . 3 分离过滤部分分离过滤部分主要是由旋风分离器和压入式布袋除尘 器组成 ,旋风分离器和压入式布袋除尘器安装在风机的出风 口处 。
空气和淀粉尘经风机排入旋风分离器后 ,经过分离 , 大部分淀粉尘留在旋风分离器底部 ,空气和很少部分的淀粉 尘由旋风分离器顶部压入式布袋除尘器的底部 粉尘上升 进入过滤袋中 ,大粒 、 重的粉尘沉积于底部 ,小粒 、 轻细的粉 尘完全附着在袋上 ,空气透过过滤袋从布袋除尘器的顶部出 口排出 由主管道尺寸作为旋风分离器的进口尺寸 ,就可以根据 公式确定旋风分离器的各部分尺寸 ,从而确定旋风分离器的 型号种类 [ 6 ] 在图 1 中 :根据主管道直径 250 mm (通风面积 为 0 . 049 m2 ) , 可 选 定 内 旋 50 型 分 离 器 , 其 外 径 D 为Pd + Ps ( Pa)( 3)P =其中 , Pd= 0 . 059 ×9 . 8 V 2Ps = 直管压力损失 + 弯头压力损失 + 活动软管压力损 失 + 分离过滤部分压力损失 [ 4 ] 气流在管道中传递时 ,由于管道的摩擦力 ,将导致 气压 的降低 压力损失实际上是一个常量 ,它与气流速度及管的 长度有关 气流速度以 22 m/ s 在管道中运行时的压力损失 参考表 1 [ 5 ] 。
表 1 直管 、 弯头 、 软管的压力损失Table 1Pressure lo sses of st raight pipes ,elbows and t ubes直径/mm直管压损/(Pa ·m - 1 )弯头压损/(Pa ·m - 1 )活动软管压损/(Pa ·m - 1 )10015020025053 . 935 . 325 . 520 . 671 . 569 . 669 . 668 . 6208 . 7108 . 875 . 575 . 50 . 65 m , 锥高 H1 = 1 . 5 D = 0 . 975 m , 柱高 H2 0 . 48 m , 出口尺寸 A 为 0 . 15 m 0 . 75 D =300 14 . 7 67 . 6 74 . 5 (下转第 91 页)87© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 。
