通风除尘 - 作业及答案

1.3 粉尘有哪些基本性质？粉尘爆炸应具备哪些条件？影响粉尘爆炸的主要因素有哪些？ （1）基本性质1.悬浮性；2.凝聚与附着性；3.湿润性；4.自燃性和爆炸性；5.粒度及分散度特性；6.荷电性；7.光学特性；8.磨损性。 （2）粉尘爆炸的条件 必须同时具备以下三个条件：

①粉尘本身具有爆炸性。②粉尘悬浮在一定氧含量的空气中，并达到一定浓度。 ③有足以引起粉尘爆炸的起始能量，即点火源。 （3）影响粉尘爆炸的主要因素

①粉尘的化学组分及性质；②粒度及分散度；③氧含量；④灰分及水分；⑤可燃气含量；⑥点火能量；⑦粉尘粒子形状和表面状态。 1.4 试述粉尘进入人体的过程。

经历以下四个过程：（1）在上呼吸道的咽喉、气管内，含尘气流由于沿程的惯性碰撞作用使粒径大于10μm的尘粒首先沉降在内，经过鼻腔和气管粘膜分泌物粘结后形成痰排出体外；

（2）在上呼吸道的较大支气管内，通过惯性碰撞及少量的重力沉降作用，使5~10μm的尘粒沉积下来，经气管、支气管上皮的纤毛运动，咳嗽随痰排出体外，因此，真正进入下呼吸道的粉尘，其粒径均小于5μm；

（3）在下呼吸道的细小支气管内，由于支气管分支增多，气流速度减慢，使部分2~5μm的尘粒依靠重力沉降作用沉积下来，通过纤毛运动逐级排出体外；

（4）其余的细小粉尘进入呼吸性支气管和肺内后，一部分可随呼气排出体外；另一部分沉积在肺泡壁上或进入肺内。

1.风道直径250mm，长15m，风道内空气温度40℃。求维持层流运动的最大流速和相应的摩擦阻力。（计算）

解：管道内流动的状态的变化，可用无量纲雷诺数Re来表征。

层流状态下，Re≤2300，故最大流速为Re=2300时的流速。空气温度在40℃时，其密度和动力粘度分别为：1.128 kg/m3、1.92 Pa·s×10-5。则最大流速为：

Re?2300?1.92?10?5 v ? ? ? 0 .156

D?0.25?1.128 m/s

相应的摩擦阻力为： Pa

2.有一钢板制矩形风道，其断面尺寸为宽300mm、长600mm，长10m，风道内流过的风量L=4000 m3/h。求风道的总摩擦阻力。 （查图或表）

1

Lv20.1562?0.21?0.07515h????0.0175Dv?1.128??0.02216 r D .25 2 2 0

解：矩形风管内空气流速

v ? L ? 4000 ? 6 . m/s 173600FS3600?0.3?0.6流速当量直径

4 ?4 ? ? 0.4 D e ? m U2?(0.3?0.6)0.3?0.6由 v =6.17 m/s，De=400 mm，查图得单位摩擦阻力：hb0=1.25 Pa/m 所以 hb=Lhb0=10×1.25=12.5 Pa

3．已知某梯形风道摩擦阻力系数α=0.0177 N·s2/m4，风道长L=200m，净断面积S=5m2，通过风量Q=720 m3/min，求摩擦风阻与摩擦阻力。

解：梯形风道的周长U与断面积S之间满足 U ? C S ，其中C=4.16，则可得U=4.16*50.5=9.30 m 则风道摩擦阻力为

LUR??由风道的摩擦风阻为 r 3 ，带入上述数值可得Rr=0.263 kg/m7或Ns2/m8。

S2?720?hr?RrQ2?0.263????37.8760 ? ? Pa

4．兰州市某厂有一通风系统，风管用薄钢板制作。已知风量L=1500 m3/h（0.417 m3/s），管内空气流速v=15 m/s，空气温度 t=100℃，求风管的管径和单位长度的沿程损失。

解：由线算图查得：D=200 hb0=14.8 Pa/m， 兰州市大气压力：B=82.5 kPa

由图2-3-3查得： Kt=0.82， KB=0.86 所以，

hb=KtKBhb0=0.82×0.83×14.8=10. 07 Pa/m

5.一圆形通风管道系统的局部，大断面直径为600，小断面直径为400m，今在断面变化处测得大小断面之间的静压差为550Pa，大断面的平均动压为100Pa,空气密度为1.2kg/m，求该处的局部阻力系数。

解：由于全压差为局部阻力，已知静压差为550Pa，

大断面平均动压为100Pa，由 ? ，则 v 1 ? v1 ? 12 . 9 hv?v222h?m/s；由风量不变可知Q1=Q2，即S1v1=S2v2，则

2

R12121236?R1v1??R2v2，有 v2?2v1?*12.9?29.0 4416R2m/s，则小断面平均动

2?v压为 2 Pa，故动压差为：-404.6 Pa，则全压

hv1?差为：

2?504.6550-404.6=145.4 则有

hl???v22?145.4对于大断面来说，局部阻力系数ξ1=1.45

6．一矩形薄钢板风管（K=0.15 mm）的断面尺寸为400mm×200mm，管长8m，风量为0.88 m3/s，在t=20℃的工况下运行，试分别用流速当量直径和流量当量直径计算其摩擦阻力。如果采用矿渣混凝土板（K=1.5 mm）制作风管，再求该风管的摩擦阻力。如果空气在冬季加热至50℃，夏季冷却至10℃，该矩形薄钢板风管的摩擦阻力有何变化？

解：

（1）先求该风管内空气流速v：

L0.88v ? ? ? 11 m/s

F0.4?0.2再求流速当量直径Dv：

S4ab4*0.4*0.2D?4???0.27 v U 2 ( a ? m b)2*(0.4?0.2)由v=11 m/s，Dv=270 mm，查线算图可得：hb0=5.4 Pa/m，则该风管的摩擦阻力为：

h=hb0×l=5.4×8=43.2 pa 流量当量直径DL：

由L=0.88 m3/s=3168 m3/h，DL=300 mm，查线算图可得：hb0=5.4 Pa/m，则该风管的摩擦阻力为：

h=hb0×l=5.4×8=43.2 pa 则两种方法结果相同。 （3）矿渣混凝土风管

K=1.5，

(ab)0.625(0.4*0.2)0.625DL?1.3?1.3*?0.300.250.25(a?b)(0.4?0.2)M

Kr?(Kv)0.25?(1.5*11)0.25?2.023

则，h=Krhb0l=5.4*2.02*8=87.26 （3）又由图2-3-3查得温度修正系数：

当t=50℃，Kt1=0.93；当t=10℃，Kt2=1.04 所以，该矩形风管在冬季和夏季时的摩擦阻力分别为：

h冬=Kt1hb0l=0.93×5.4×8=40. 18 Pa/m h夏=Kt2hb0l=1.04×5.4×8=44. 93 Pa/m

6.一圆形通风管道系统的局部，大断面直径为600，小断面直径为400m，今在断面变化处测得大小断面之间的静压差为550Pa，大断面的平均动压为100Pa,空气密度为1.2kg/m，求该处的局部阻力系数。

解：

（1）大断面平均动压为hv1=100 Pa，ρ=1.2 kg/m，则大断面上的平均风速为：

v1?2hv12*100??12.9?1.2m/s

（2）由于两断面上的风量相等，则有

v1S112.9*?*0.32 m/s Q1?Q2?v1S1?v2S2?v2???29.02S2?*0.2故小断面上的平均动压为

2?v1.2*29 2 Pa

2hv2?则大小断面的平均动压差为：404.6 Pa。

两断面上的全压差为：(hj1?hv1)?(hj2?hv2)?(hj1?hj2)?(hv2?hv1) 已知两断面静压差为550Pa，动压差为404.6Pa，则全压差为145.4Pa。 （3）局部阻力为两断面的全压差，由局部阻力计算公式可知，则局部阻力系数ξ为：???Pt 2?v/22?2?504.6则此处的局部阻力系数为??145.4?1.45 1003.离心式和轴流式通风机的个体特性曲线有哪些区别？

4

马鞍形“驼峰”

从两种曲线可看出，轴流式通风机的H-Q特性曲线出现马鞍形“驼峰”区，风机在该段工作，有时会出现风量、风压和电动机功率的急剧波动，产生喘振现象。N-Q特性曲线：在其稳定工作区内，功率随风量的增大而减小，故应在工作风阻最小即风量最大时启动。

离心式通风机的H-Q特性曲线比轴流式通风机工作段更为平缓；当管网风阻做相同量变化时，其风量变化比轴流式通风机要大。N-Q特性曲线：功率随风量的增加而增加，应在工作风阻最大时启动。12.

大气运动造成的自然风压：代入可得：HN=28.7 Pa。

HN?A?w?w22，

其中，vw=8 m/s，ρw=1.3 kg/m3，A=0.69。

13.

密度造成的自然风压：HN代入可得：HN=52.6 Pa。 13.

解：全密闭罩的需要风量Qmb：

Qmb=Qmb1+Qmb2

其中，Qmb1——物料或工艺设备带入罩内的空气量，m3/min； Qmb2——由孔口或不严密缝隙吸入的空气量，m3/min。

已知：Qmb1=0.2 m3/s，缝隙及工作孔面积S=0.08 m2，缝隙局部阻力系数ξ=3.9，并使罩内形成hl=25 Pa的负压，则由：

?zg(?m1??m2)，

m1=1.212 kg/m

3

其中，z=30m，g=9.8 m/s2，ρ

，ρ

m2=1.033kg/m3。

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