打磨車間通風除塵旋風除塵系統(tǒng)設計4（課程設計）

打磨車間通風除塵旋風除塵系統(tǒng)設計4（課程設計）,打磨,車間,通風,透風,除塵,旋風,系統(tǒng),設計,課程設計 《大氣污染控制工程》課程設計 打磨車間通風除塵旋風除塵系統(tǒng)設計 指導老師：楊家寬教授 課設編寫者：胡雅君 班級：環(huán)工1101 學號：U201115855 華中科技大學環(huán)境科學與工程學院 二0一四 年 5 月  目 錄 設計任務書 1 一、局部排氣通風系統(tǒng)的組成 3 二、局部排氣通風系統(tǒng)的設計 6 2.1 集氣罩的設計 6 2.2 管網的設計 6 2.3 凈化設備的選用及設計 6 2.4 通風機的設計及選型 7 三、集氣罩 8 3.1大容積密閉罩 8 3.2 傘形罩 8 3.2 排風罩尺寸及排風量計算 9 四、管網的設計 11 4.1 管網的布置 11 4.2 通風管道的水利計算 11 五、旋風除塵器的選型 14 5.1 旋風除塵器的計算 14 5.2 壓力損失 15 六、通風機的選型 16 七、工程經濟概算 17 八、致謝 18 旋風除塵器課程設計任務書 一、設計題目 打磨車間通風除塵系統(tǒng)設計（選用旋風除塵器） 二、課程設計資料 1、打磨機及車間布置 本打磨車間打磨的是鋁件，共有兩種型號的打磨機：A型與B型。其中A型打磨機共8臺，外形尺寸(mm)為700×600（長×寬）；B型打磨機共6臺，外形尺寸(mm)為600×600（長×寬）。已知A型打磨機產塵量為8kg/h，B型打磨機產塵量為10kg/h。要求對A型與B型打磨機的粉塵收集分別采用不同類型的吸氣罩。打磨機工作臺距二樓地面高1.2m。 本通風系統(tǒng)的打磨車間位于廠房的二樓，二樓地面標高為4.0m。打磨車間的平面圖如圖1所示。 圖1 打磨車間平面布置圖 2、本系統(tǒng)產生粉塵的粒徑特性 粉塵分布如表1所示。 表1 粉塵粒徑分布情況 平均粒徑d(mm) 粒級分布f(%) 累計粒級分布f′(%) 25 3 3 50 7 10 75 13 23 100 70 93 125 6 99 150 1 100 含塵空氣密度為1.204kg/m3，氣體溫度為常溫。 一 局部排氣通風系統(tǒng)的組成 局部排風系統(tǒng)的結構如圖1-1所示: 局部排風系統(tǒng)由以下幾部分組成: (1) 局部排風罩 局部排風罩用來捕集污染物.它的性能對局部排風系統(tǒng)的技術經濟指標有直接影響.性能良好的排風罩，如密閉罩，只要較小的風量就可以獲得良好的工作效果。根據生產設備和工藝操作，可選擇合適的排風罩形式。本設計中針對兩種打磨機，分別設計兩種排風罩：A型打磨機選用截面是矩形的傘形罩，B型打磨機選用大容積密閉罩。具體設計參數見第三部分。 (2) 風管 通風系統(tǒng)中輸送氣體的管道成為風管，它不系統(tǒng)的各個設備或部件連成一個整體。為了提高系統(tǒng)的經濟性，贏合理選定風管的截面形狀、管中氣體流速、管路走向。風管通常用表面光滑的材料制作，如：薄鋼板、聚氯乙烯板，有時也用混凝土、磚等材料。本設計中采用薄鋼板制作排氣罩，為降低系統(tǒng)成本，選用聚氯乙烯板做風管。 (3) 凈化設備 為了防治大氣污染，當排出的工業(yè)污染物超過排放標準時，必須用凈化設備處理，達到排放標準后排入大氣。本設計采用旋風分離器作為除塵設備。 (4) 風機 風機向機械排風系統(tǒng)提供空氣流動的動力。為了防止風機的磨損，通常把它放在凈化設備的后面。 二 局部排氣通風系統(tǒng)的設計 2．1 集氣罩的設計 根據本系統(tǒng)產塵設備的尺寸及產塵量，本系統(tǒng)對A、B型打磨機分別采用傘形罩和大容積密閉罩，其中B型打磨機同一房間里的兩臺設備設置一個密閉罩。集氣罩的設計計算主要涉及加工材料的選擇、加工尺寸的計算和集氣罩排風量的計算。具體計算及選型過程見滴三部分。 2．1 管網的設計 通風管網的設計主要包括管網的布置、各管段管長的確定、管內氣體流速的確定、各管段管徑的計算、管段間連接形式的選擇以及各管段阻力的計算。其中管段阻力的計算為后續(xù)風機的選擇提供依據。根據車間的尺寸及各產塵設備的分布關系布置管網，如下圖： 對各管段的具體參數選擇及計算見第四部分。 2．3 凈化設備的選用及設計 在旋風除塵器的幾何尺寸中，以旋風除塵器的直徑、氣體進口以及排氣管形狀與大小為最重要影響因素。 ? ①一般旋風除塵器的筒體直徑越小，粉塵顆粒所受的離心力越大，旋風除塵器分離的粉塵顆粒越小，除塵效率也就越高，但過小的筒體直徑會造成較大直徑顆粒有可能反彈至中心氣流而被帶走，使除塵效率降低。另外，簡體大小對于黏性物料容易引起堵塞，因此，一般筒體直徑不宜小于50-75mm，大型化后，以出現筒徑大于2000mm 的大型旋風除塵器。 ? ②較高除塵效率的旋風除塵器，都要有合適的長度比例。合適的長度不但使進入筒體的塵粒停留時間增長有利于分離，且能使尚未到達排氣管的顆粒有更多的機會從旋流核心中分離出來，減少二次夾帶，以提高除塵效率。 關于本設計所采用的旋風除塵器的尺寸及各項參數的具體設計計算詳見第五部分。 2．4 通風機的設計及選型 除塵系統(tǒng)中通風機為整個系統(tǒng)氣體的流動提供動力，風機的選型決定著整個系統(tǒng)的性能及經濟特性。 風機根據其作用原理的不同一般可分為離心式和軸流式兩類。 本設計采用離心式通風機。離心通風機的工作原理為:氣體在離心通風機中的流向先為軸向，后轉變?yōu)榇怪庇谕L機軸的徑向運動，當氣體通過旋轉葉輪的葉道間，由于葉片的作用，氣體獲得能量，即氣體壓力提高和動能增加。當氣體獲得的能量足以克服其阻力時，則可將氣體輸運到高處和遠處。 通風機的計算主要是風量和風壓的計算，具體計算見第六部分。 三 集氣罩 局部排風罩有多種形式，主要有密閉罩、柜式排風罩、外部吸氣罩以及熱源上部接收式排風罩、槽邊排風罩、大門空氣幕和吹吸式排風罩。 其中密閉罩又分為局部密閉罩、整體密閉罩和大容積密閉罩。由于B型打磨機產塵量較大且裝置在房間內的分布有利于設置密閉罩，故本系統(tǒng)中對于B型打磨機的粉塵收集采用大容積密閉罩。 外部吸氣罩主要有側吸罩和傘形罩。由于傘形罩吸塵效率較高，需要的排風量較側吸罩小，從節(jié)能的角度考慮，本系統(tǒng)的A型打磨機采用傘形罩收集粉塵。 3.1大容積密閉罩 （1）排風口位置的確定 排風口位置應根據生產設備的工作特點及含塵氣流運動規(guī)律確定。排風口應設置在罩內壓力最高的部位，以利于消除正壓；不應在含塵氣流濃度高的部位或飛濺區(qū)內。 根據這一原則，本設計中B型打磨機密閉罩的排風口設在靠近門一側，偏東部位。以據排塵點較遠以防堵塞及保證排風口在壓力較高的部位。 （2）排風量的計算 大容積密閉罩的排風量的計一般按截面平均風速計算： Q=3600Av 式中 Q-所需排風量，m3/h; A- 密閉罩截面積，m2; v-垂直于密閉罩面的平均風速，m/s,一般v取0.25-0.5m/s。 3.2傘形罩 （1）傘形罩尺寸的確定 如上表所示，傘形罩邊緣一般超出除塵設備邊緣0.5H，傘面的角度大于45°。 （2）排風量的計算 排風量的計算也有上表給出?？芍?，當三面設置擋板的時候排風量較小： Q=3600BHvx 式中 Q-排風量，m3/h; B- 排氣寬度，m; H-排氣罩口距工作臺距離，m； Vx-控制風速，m/s. 3.3排氣罩尺寸及排風量計算 （1）A型打磨機的排氣罩計算 A型打磨機采用傘形罩，根據文獻資料，傘形罩距打磨機臺面的距離選用H=0.5m。為減小排氣量，減輕后續(xù)風機的負壓，對傘形罩設置三面擋板。 傘形罩尺寸：寬度B=0.6+2×0.4×0.5=1.0m 控制風速的選擇原則如下： 由于本系統(tǒng)中處理的粉塵粒徑較大，故控制風速可取上限值。Vx=0.5m/s 故傘形罩排風量：Q=3600KBHvx=3600×1.4×1.0×0.5×0.5=1260m3/h （1） B型打磨機的排氣罩計算 B型打磨機采用大容積密閉罩，根據打磨機的尺寸及房間內兩臺打磨機的相對位置分布，設置大容積密閉罩的尺寸為：4m×2m×2m。 根據上述控制風速選擇原則，密閉罩的控制風速選偏大的值：vx=0.3m/s 密閉罩的排風量：Q=3600Fvx=3600×4×2×0.3=8640m3/h 據文獻介紹，去經驗值考慮10%漏風量，則密閉罩的排風量為 Q=8640×1.1=9500m3/h 四 管網的設計 4.1 管網的布置 本設計系統(tǒng)采用最簡單的并列垂直式布置形式，管網平面布置圖如下： 管網的垂直布置圖： 4.1 通風管道的水利計算 （1）由文獻[2]知當輸運含鋁塵的空氣時，垂直風管的最小風速為20m/s,水平風管的最小風速為25m/s。 管段1 根據Q1=9500m3/h(2.64m3/s)、v1=25m/s，有文獻[2]附錄9查出管徑和單位長度磨檫阻力。所選管徑應符合通風管道統(tǒng)一規(guī)格。 D1=360mm Rm1=18Pa/m 同理可查得3、5、7、9管段的管徑和比摩阻，見表4-1。 確定管段2、4、6、8的管徑及單位長度磨檫阻力，見表4-1。 （2）查文獻[2]附錄10得各管段的局部阻力系數： 1)管段1： 設備密閉罩： ζ=1.0 90°彎管（R/D=1.5）2個， ζ=0.17 直流三通（1-3） α=30° F1+F2=F3 F2/F3=1802/4002=0.203 Q2/Q3=2600/12100=0.217 查得ζ13=0.32 ∑ζ=1.0+0.34+0.32=1.66∑∑∑∑ 2)管段2 矩形傘形罩 2個 α=60°，ζ=0.16 90°彎頭4個 ，ζ=0.17 60°彎頭一個，ζ=0.15 直流三通（2-3），ζ=0.32 ∑ζ=0.32+0.68+0.15+0.32=1.47 3）管段3 直流三通（3-5） F3+F4=F5 F4/F5=3202/5002=0.410 Q4/Q5=9500/21600=0.440 ζ35=0.50 4)管段4 密閉罩一個 ，ζ=1.0 90°彎管一個，ζ=0.17 60°彎頭一個，ζ=0.15 直流三通（4-5） ζ45=0.50 ∑ζ=1.0+0.17+0.15+0.50=1.82 5)管段5 直流三通（5-7）α=30° F5+F62=F7 F6/F7=1802/5602=0.103 Q6/Q7=2600/24200=0.107 ζ57=0.02 6)管段6 矩形傘形罩 2個 α=60°，ζ=0.16 90°彎頭4個 ，ζ=0.17 60°彎頭一個，ζ=0.15 直流三通（6-7），ζ=0.02 ∑ζ=0.32+0.68+0.15+0.02=1.17 7）管道7 同上 直流三通（7-9）ζ79=1.0 8）管道8 密閉罩一個 ，ζ=1.0 90°彎管一個，ζ=0.17 60°彎頭一個，ζ=0.15 直流三通（8-9） ζ89=1.0 ∑ζ=1.0+0.17+0.15+1.0=2.32 9）管道9 直流三通（9-11）ζ911=0.52 10）管道10 矩形傘形罩 4個 α=60°，ζ=0.16 90°彎頭7個 ，ζ=0.17 直流三通（10-11），ζ=0.02 ∑ζ=0.64+1.19+0.52=2.35 11)管段12 90°彎管3個，ζ=0.1 ∑ζ=0.3 根據以上計算列水利計算表如圖4-1： 通風管道水利計算表 表4-1 管段編號 流量（m3/h,m3/s） 長度l(m) 管徑D（mm） 流速v(m/s) 動壓Pa(Pa) 局部阻力系數 ∑ζ 局部阻力Z(Pa) 單位長度磨檫阻力Rm(Pa/m) 磨檫阻力Rml(Pa) 管段阻力 Rml+Z (Pa) 1 9500（2.64） 8.00 360.00 25.94 404.96 1.66 672.24 18.00 144.00 816.24 3 12100（3.36） 4.00 400.00 26.74 430.38 0.50 215.19 13.00 52.00 267.19 5 21600（6.00） 4.00 500.00 30.56 562.13 0.02 11.24 18.00 72.00 83.24 7 24200（6.72） 2.00 560.00 27.28 448.13 1.00 448.13 14.00 28.00 476.13 9 33700（9.36） 6.00 630.00 30.03 542.76 0.52 282.23 14.00 84.00 366.23 4 9500（2.64） 4.00 320.00 32.83 648.67 1.82 1180.58 31.00 124.00 1304.58 8 9500（2.64） 4.00 320.00 32.83 648.67 2.32 1504.92 31.00 124.00 1628.92 2 2600（0.72） 2.00 180.00 28.29 481.94 1.47 708.45 55.00 110.00 818.45 6 2600（0.72） 2.00 180.00 28.29 481.94 1.17 563.87 55.00 110.00 673.87 10 5000（1.39） 5.00 250.00 28.32 482.71 2.35 1134.37 35.00 175.00 1309.37 11 38700（10.75） 0.50 700.00 28.00 471.97 　 0.00 14.00 7.00 7.00 12 38700（10.75） 4.00 700.00 28.00 471.97 0.30 141.59 14.00 56.00 197.59 13 38700（10.75） 4.00 700.00 28.00 471.97 　 0.00 14.00 56.00 56.00 由上表可知風管的總阻力為：Pa=8004.82Pa 五 旋風除塵器的選型 5.1 旋風除塵器的計算 進入旋風的風量Q=10.75m3/s,旋風除塵器的入口風速一般在12-25m/s范圍內。本系統(tǒng)中粉塵粒徑較大，故取較大風速，取v=20m/s. 入口截面積 A=Q/v=10.75/20=0.538m2 根據 入口寬度b有 2b2=A 故 b=518m 對于標準旋風分離器 外筒直徑D=4b=2073mm 為保證除塵效率 旋風分離器直徑一般不大于1000mm，故選用兩臺筒徑為1m的高流旋風分離器。 筒體長度L=1.7D=1700mm 椎體長度h=2.0D=2000mm 灰口直徑d1=0.4D=400mm 入口高度 a=0.8D=800mm 入口寬度 b=0.35D=350mm 總長H=3.7D=3700mm 排出筒直徑 De=0.75D=750mm  5.2計算壓力損失 參照《現代機械設備設計手冊》.非標準機械設備設計③壓力損失通常用旋風除塵器進出口全壓差來表示，在實際計算中引入一個阻力系數ζ ζ= K 由于該旋風除塵器設計為無葉片標準的切向進口，《現代機械設備設計手冊》.非標準機械設備設計③表23.1-50，取K=7.5 ζ=7.5×0.8×0.35/0.752 =3.7 參照《現代機械設備設計手冊》.非標準機械設備設計③式23.1-80壓力損失公式Δp=ζρ得 ΔP=3.7×202×1.204/2 =890.9Pa 3.3.2除塵效率的計算 （1）分級除塵效率 由《除塵器》圖1—6查得旋風除塵器分級除塵效率公式為 式中 x—取平均粒徑。 當粒徑x=25μm時， η25=100(1-e-0.117×251.20)=99.9986% 粉塵中最小粒徑的粉塵的去除效率已經接近100%，則更大粒徑的基本能完全去除。可知除塵器對于此工藝的粉塵基本能完全去除。 總效率接近100%。 六 風機的選型 風機分為離心式和軸流式，本系統(tǒng)采用離心式。 1） 風機的總壓 計算可知管道壓力降為Pa1=8004.82Pa 兩個旋風分離器的總壓力損失為Pa2=2×890.9=1781.9Pa 風機的總壓為P=Pa1+Pa2=8004.82+1781.9=9786.7Pa 風機選型是通常乘以系數K，取K=1.15 則風機所需總壓Pa=1.15×9786.7=11255 2） 風機的總風量 前面算得風量Q=38700m3/h 乘以系數K=1.15 Q=1.15×38700=44500 m3/h 如上圖，選擇LGX75-22A-1型鼓風機，風量為47123m3/h,壓力為12199Pa.配用電動機功率250kw. 七 工程經濟概算 聚乙烯管 ，每米大概30元/m，系統(tǒng)管總長49.5m,故管道費用30 *49.5=1335元。 假設彎頭等的費用是管的20%，則管道總費用1335*1.2=1600元。 市場上此型號旋風除塵器價格1.2萬元左右。 風機每天用電量250*24=6000kwh 設電費1元/kwh,則風機每天用電費用6000元。 整套設備運行五年的總費用是1600+12000+6000*365=220萬元 由以上計算可知，通風系統(tǒng)的主要成本在風機上。 八 致謝 在這次課設中真的學到了很多，非常感謝楊家寬老師關于大氣課設的指導，以及同組及不同組同學們的幫助，由于本次課設時間比較緊張，本系統(tǒng)的設計可能存在種種的不 參考文獻 [1] 唐敬麟，張祿虎. 除塵裝置系統(tǒng)及設備設計選用手冊.化學工業(yè)出版社.2004 [1] 孫一堅. 工業(yè)通風.中國建筑工業(yè)出版社.1985 [1] 金國淼. 除塵設備.化學工業(yè)出版社.2002 [1] 王純，張殿印. 除塵設備手冊. 化學工業(yè)出版社.2009 [1] 蔣仲安，杜翠鳳，劉偉. 工業(yè)通風與除塵.冶金工業(yè)出版社.2010 [1] 馬中飛，沈恒根. 工業(yè)通風與除塵.中國勞動社工保障出版社.2009 [1] GB/T 16758-2008.排風罩的分類與技術條件 足，望老師批評指正。 22