打磨車間通風(fēng)除塵旋風(fēng)分離器系統(tǒng)設(shè)計（課程設(shè)計）

打磨車間通風(fēng)除塵旋風(fēng)分離器系統(tǒng)設(shè)計（課程設(shè)計）,打磨,車間,通風(fēng),透風(fēng),除塵,旋風(fēng),分離器,系統(tǒng),設(shè)計,課程設(shè)計 《大氣污染控制工程》課程設(shè)計 打磨車間通風(fēng)除塵旋風(fēng) 分離器系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)老師：楊家寬教授 課設(shè)編寫者：李勇 班級：環(huán)工1101 學(xué)號：u201115872 華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 二0一四年五月 目 錄 一、局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和資料 3 1.1設(shè)計任務(wù)和目的 3 1.2 設(shè)計資料 3 二、局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的組成 4 2.1 集氣罩 4 2.2 除塵器 5 2.3 風(fēng)機 5 2.4 風(fēng)管 5 2.5 排氣煙囪 5 2.6 消聲器 5 三、集氣罩 6 3.1集氣罩的設(shè)計原則 6 3.2設(shè)計思路 7 3.3設(shè)計計算 7 四、管網(wǎng)的設(shè)計 9 4.1管網(wǎng)的設(shè)計原則 9 4.2管網(wǎng)的布置 10 4.3 管道阻力的計算及管徑流速的選取 11 4.3.1以1點為壓強控制點 11 4.3.2以8點為壓強控制點 12 4.3.3以13點為壓強控制點： 14 4.3.4總壓力損失： 14 五、旋風(fēng)除塵器的選型 16 5.1選型原則 16 5.2選型步驟 16 5.3設(shè)計計算 17 六、通風(fēng)機的選型 18 6.1風(fēng)量 18 6.2全壓 18 6.3通風(fēng)機的選型原則 18 七、輸排灰裝置的設(shè)計 19 7.1卸灰閥的選擇 19 7.2螺旋輸送機計算 19 八、煙囪設(shè)計 20 8.1煙囪出口尺寸計算 20 8.2風(fēng)帽設(shè)計 20 九、工程經(jīng)濟概算 21 9.1工程投資 21 9.2運行費用 21 十、致謝 22 十一、附錄 23 一、局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和資料 1.1設(shè)計任務(wù)和目的 本設(shè)計任務(wù)是為一個打磨車間設(shè)計一個通風(fēng)除塵系統(tǒng)，因為打磨車間在工作期間會產(chǎn)生各種粉塵和有害氣體，在污染空氣的同時，更大的是嚴重威脅到工作人員的身體健康，因此必須設(shè)計一套通風(fēng)除塵系統(tǒng)，保證工作環(huán)境的安全。本通風(fēng)除塵系統(tǒng)采用旋風(fēng)除塵器。 1.2 設(shè)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(chǎn)塵量為8kg/h，B型打磨機產(chǎn)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(fēng)系統(tǒng)的打磨車間位于廠房的二樓，二樓地面標(biāo)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(chǎn)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。 二、局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的組成 局部排氣通風(fēng)基本原理是通過控制局部氣流，使局部工作范圍不受有害物的污染，并且造成符合要求的空氣環(huán)境。典型的局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)如圖所示，通常由下述幾個部分組成。 2.1 集氣罩 集氣罩是捕集含塵有害氣體的設(shè)備裝置。通過集氣罩口的氣流運動，可在有害物散發(fā)地點直接捕集有害物而控制其在車間的擴散，保證室內(nèi)工作區(qū)有害物濃度不超過國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。集氣罩設(shè)計應(yīng)該考慮實際環(huán)境，工作場合，以與工作場合匹配為宜，從而最大程度上收集有害氣體，減少擴散。 2.2 除塵器 為了保護大氣環(huán)境或回收原材料，當(dāng)排氣中的粉塵含量超過排放標(biāo)準(zhǔn)時，必須采用除塵器進行處理，達到排放標(biāo)準(zhǔn)后再排入大氣。 2.3 風(fēng)機 風(fēng)機由電動機帶動，為空氣流動提供動力。為了防止風(fēng)機的磨損和腐蝕，一般把它裝置在除塵設(shè)備的后面。 2.4 風(fēng)管 管用于連接該系統(tǒng)的各個設(shè)備，提供氣體流動的道路。風(fēng)管布置要合理，力求短、直、順。風(fēng)管布置設(shè)計的好壞關(guān)系到管內(nèi)流體的壓力損失大小，從而影響了風(fēng)機的選擇。 2.5 排氣煙囪 氣煙囪指將收集到的氣體排放到大氣中的設(shè)備，避免具有一定濃度的污染氣體集聚在地面附近，對居民健康產(chǎn)生影響。 2.6 消聲器 消聲器是阻止聲音傳播而允許氣流通過的一種器件，是消除空氣動力性噪聲的重要措施。消聲器是安裝在空氣動力設(shè)備（如鼓風(fēng)機、空壓機）的氣流通道上或進、排氣系統(tǒng)中的降低噪聲的裝置。消聲器能夠阻擋聲波的傳播，允許氣流通過，是控制噪聲的有效工具。 三、集氣罩 3.1集氣罩的設(shè)計原則 集氣罩，是煙氣凈化系統(tǒng)污染源的收集裝置，可將粉塵及氣體污染源導(dǎo)入凈化系統(tǒng)，同時防止其向生產(chǎn)車間及大氣擴散，造成污染。其性能對凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有直接的影響。由于污染源設(shè)備結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)操作工藝的不同、集氣罩的形式是多種多樣的。 密閉罩：將污染源的局部或整體密閉起來，在罩內(nèi)保持一定負壓，可防止污染物的任意擴散。特點：所需排風(fēng)量最小，控制效果最好，且不受室內(nèi)氣流干擾，設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先選用。結(jié)構(gòu)形式：局部密閉罩、整體密閉罩、大容積密閉罩。局部密閉罩特點：體積小，材料消耗少，操作與檢修方便。適用：產(chǎn)塵點固定、產(chǎn)塵氣流速度較小且連續(xù)產(chǎn)塵的地點。整體密閉罩特點：容積大，密閉性好。適用：多點塵源、攜氣流速大或有振動的產(chǎn)塵設(shè)備。大容積密閉罩　特點：容積大，可緩沖產(chǎn)塵氣流，減少局部正壓，設(shè)備檢修可在罩內(nèi)進行。適用：多點源、陣發(fā)性、氣流速度大的設(shè)備和污染源。 排氣柜：排氣柜可使產(chǎn)生有害煙塵的操作在柜內(nèi)進行。結(jié)構(gòu)形式：A、排氣口在操作口對面，操作口氣流分布較均勻，有害氣體外逸的可能性較小。B、排氣口設(shè)在柜頂，操作口上部形成較大進氣流速，而下部進氣流速較小，氣柜內(nèi)易形成渦流，可能造成有害氣體外逸　　C、在對面和頂部同時設(shè)置排氣口 外部吸集、排氣罩：通過罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起來的集氣罩。特點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；但所需排風(fēng)量較大，且易受室內(nèi)橫向氣流的干擾，捕集效率較低。常見形式：頂吸罩、側(cè)面吸罩、底吸罩、槽邊吸氣罩 接受式集氣罩：接受由生產(chǎn)過程（如熱過程、機械運動過程）中產(chǎn)生或誘導(dǎo)出來的污染氣流的一種排氣罩。特點：罩口外的氣流運動不是由于罩子的抽吸作用，而是由于生產(chǎn)本身過程產(chǎn)生?！? 集氣罩的設(shè)計選擇原則： 1.改善排放粉塵有害物的工藝和環(huán)境，盡量減少粉塵排放及危害。 2.集氣罩盡量靠近污染源并將其包圍起來。 3.決定集氣罩的安裝位置和排氣方向。 4.決定開口周圍的環(huán)境條件。 5.防止集氣罩周圍的紊流。 6.決定控制風(fēng)速。 3.2設(shè)計思路 由于本設(shè)計中工藝條件的限制，生產(chǎn)設(shè)備不能密閉，可將吸氣罩設(shè)在污染源附近，可以考慮使用外部吸氣罩，這類排風(fēng)罩依靠罩口的抽吸作用，在污染物發(fā)散點附近造成一定的氣流運動，使污染物被吸收，A型打磨機采用上吸式集氣罩吸收灰塵，B型打磨機采用側(cè)吸式集氣罩 3.3設(shè)計計算 計算外部吸氣罩的排風(fēng)量時，首先要確定控制點的控制風(fēng)速vx。vx值與工藝過程和室內(nèi)氣流運動情況有關(guān)，一般通過實測求得。如果缺乏現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù)，設(shè)計時可參考表確定 控制點的最小控制風(fēng)速vx（m/s） 污染物放散情況 舉例 以很緩慢的速度放散到相當(dāng)平靜的空氣中 槽內(nèi)液體的蒸發(fā)；氣體或煙從敞口容器中外溢 0.25～0.5 以較低的速度放散到尚屬平靜的空氣中 室內(nèi)噴漆；斷續(xù)地傾倒有塵屑的干物料到容器中；焊接 0.5～1.0 以相當(dāng)大的速度放散出來，或是放散到空氣運動迅速的區(qū)域 在小噴漆室用高壓噴漆；快速裝袋或裝桶；以運輸器上給料 1.0～2.5 以高速散發(fā)出來，或是放散到空氣運動很迅速的區(qū)域 磨削；重破碎；滾筒清理 2.5～10 對于A型打磨機8臺，采用上吸式，考慮工作臺實際產(chǎn)生灰塵面積小于工作臺面積600*700，集氣罩尺寸設(shè)為500*400. 選取低懸罩 根據(jù)H≤0.3a≤150mm, 取H為150mm 排風(fēng)量L=1.4PHVx P—工作臺或槽子的周長 H--工作臺或槽子距罩口高度，m Vx—控制點的控制風(fēng)速，m/s L=1.4*(0.5*2+0.4*2)*0.15*2.5=0.945/s=3402 對于B型打磨機6臺，工作臺尺寸為600*600，采用側(cè)吸式集氣罩（四周無邊） 集氣罩尺寸設(shè)為300mm×200mm 距罩口300mm處，控制風(fēng)速取為2.5m/s, Q=3600（10X2+Af）v X—最遠“零點”至罩口距離，m V--最遠“零點”控制風(fēng)速，m/s Af –罩口面積，m2 Q=3600(10*0.3*0.3+0.06)*2.5=8640 m3/h =2.4 m3/s 總的排風(fēng)量為Q=3402*8+8640*6=79056 m3/h 四、管網(wǎng)的設(shè)計 4.1管網(wǎng)的設(shè)計原則 （1）管網(wǎng)布置應(yīng)避免與工藝管道、溜槽相碰，還要滿足通風(fēng)管道布置的特點（盡量避免水平鋪設(shè)，防止管道堵塞）。 （2）除塵系統(tǒng)的排風(fēng)點不宜過多，以利于支管間阻力平衡，如排風(fēng)點多，可用大斷面集合管鏈接各支管，宜超過3m/s。 （3）除塵風(fēng)管盡可能垂直或傾斜敷設(shè)。 （4）輸送含有整齊、霧滴的氣體時，應(yīng)有不小于0.005的坡度，以排出積液，并應(yīng)在風(fēng)管的最低點和風(fēng)機底部設(shè)誰都、封泄液管。 （5）在除塵系統(tǒng)中，為防止風(fēng)管堵塞，風(fēng)管直徑不宜小于下列數(shù)值： 排送細小粉塵 80mm 排送較粗粉塵（如木屑） 100mm 排送粗粉塵（如小塊物體） 130mm （6）排送含有劇毒物質(zhì)的正壓風(fēng)管，不應(yīng)穿過其他房間。 （7）風(fēng)管上應(yīng)設(shè)置必要的調(diào)節(jié)和測量裝置或預(yù)留測量裝置的接口，調(diào)節(jié)和測量裝置應(yīng)設(shè)在便于操作和觀察的地點。 （8）風(fēng)管的布置應(yīng)力求順直，避免復(fù)雜的局部管件，彎頭、三通等管件要安排得當(dāng)，與風(fēng)管的連接要合理，以減少阻力和噪聲。 由于打磨車間內(nèi)有14個抽風(fēng)點，因此宜采用集合管式除塵系統(tǒng)，這種系統(tǒng)綜合起來有以下優(yōu)點： （1）可以直接關(guān)閉任何抽風(fēng)支管，而這對周圍其余的集氣罩及整個系統(tǒng)的工作沒有重大影響。 （2）局部集氣罩的抽風(fēng)量變化范圍較寬，具有一定的自動調(diào)節(jié)風(fēng)壓和風(fēng)量的功能，因而可以改變?nèi)魏我粋€局部集氣罩的抽風(fēng)量而對整個系統(tǒng)運行影響不大。 （3）因為集合管內(nèi)氣速較低，部分粗顆粒粉塵在此分離出來，這樣不僅減小了凈化設(shè)備的負荷，而且減輕對總管和主要設(shè)備的磨損。 因為打磨車間位于同一房間內(nèi)，即產(chǎn)塵設(shè)備配置在同一層，宜采用臥式集合管除塵系統(tǒng)，不占用工廠中間行走、活動空間，方便了工廠搬運、施工等大型活動，管道設(shè)計簡單、實用。系統(tǒng)的所有抽風(fēng)支管均可以以任何角度在集合管上部或側(cè)部與之相連接。集合管的底部沿全長設(shè)有粉塵輸送裝置，用來排出沉降在集合管內(nèi)的粉塵。通常采用螺旋輸送機、埋刮板輸送機、鏈板輸送機及水力輸送機等粉塵輸送裝置。 帶有集合管的集中式除塵系統(tǒng)運行簡單可靠，管道和除塵器的磨損較輕，尤其在生產(chǎn)設(shè)備工作條件不同的情況下，也能獲得較好的除塵效果，管網(wǎng)布置 4.2管網(wǎng)的布置 為簡化計算，管長以中心線計算，管道垂直段均設(shè)為1.0m，風(fēng)管彎頭出的曲率半徑為接頭處進口管徑的2倍，各水平管道長度如下表所示。 管段 長度L/m 管段 長度L/m 1→2 2.8 12→16 4.9 2→4 7.2 13→14 5.9 3→4 0.7 14→15 5.9 4→6 7.1 15→16 10.5 5→6 0.7 16→20 2.6 6→7 10.7 17→18 5.9 7→12 3.1 18→19 5.9 8→9 2.2 19→20 10.5 9→10 6.5 20→21 2.1 10→11 7.1 22→23 4.5 11→12 10.7 24→25 6.9 4.3 管道阻力的計算及管徑流速的選取 比摩阻 式中： ——摩擦阻力系數(shù)； ——風(fēng)管內(nèi)的空氣的平均流速，m/s； ——空氣的密度，kg/m3； D——圓形風(fēng)管直徑，m。 由《工業(yè)通風(fēng)》的附錄9所示的線解圖，已知流量、管徑、流速、阻力四個參數(shù)中的任意兩個，即可久的其余兩個參數(shù)。 圓形管道局部壓力損失為： 式中： ζ——局部阻力系數(shù)； ——風(fēng)管內(nèi)的空氣的平均流速，m/s； ——空氣的密度，kg/m3. 各管段的局部損失系數(shù)可通過查附錄10得到。 4.3.1以1點為壓強控制點 （1）集氣罩及其上部豎向風(fēng)管和90°彎頭的阻力損失： 查《除塵工程設(shè)計手冊》表6-25得到集氣罩局部阻力系數(shù)ζ=1.78，所以集氣罩壓力損失為386.8Pa 垂直管段長1.0m，空氣量0.945 m3/s，選擇管徑為250mm，查附錄9得到空氣流速為v=19m/s，符合要求，單位長度沿程損失為17Pa/m，總沿程壓力損失為17Pa。設(shè)定彎頭的卻率半徑為0.6m，所以r/d=2，查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以90°彎頭壓力損失為32.6Pa 所以集氣罩及其上部豎向風(fēng)管和90°彎頭的總阻力損失為436.4Pa （2）1點處的局部壓力損失（90°彎頭）： 設(shè)定彎頭的卻率半徑為0.6m，所以r/d=2，查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以90°彎頭壓力損失為32.6Pa （3）1→2管段沿程壓力損失： 水平管段長2.8m，空氣量0.945m3/s，選擇管徑為250mm，查附錄9得到空氣流速為v=19m/s，符合要求，單位長度沿程損失為17Pa/m，總沿程壓力損失為47.6Pa。 (4 )2點處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為250mm和250mm，合流管的管徑為400mm，所以F2/F1=0.4，F(xiàn)3/F1=0.4，L3/L2=1，查附錄10得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.39，所以45°合流三通壓力損失為84.8Pa （5）2→4管段沿程壓力損失： 水平管段長7.2m，空氣量1.89 m3/s，選擇管徑為400mm，查附錄9得到空氣流速為v=15m/s，符合要求，單位長度沿程損失為5.2Pa/m，總沿程壓力損失為37.4Pa。 （6）4點處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為250mm和250mm，合流管的管徑為450mm，所以F2/F1=0.3，F(xiàn)3/F1=0.3，L3/L2=1，查附錄10得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=1.0，所以45°合流三通壓力損失為135.5Pa （7）4→6管段沿程壓力損失： 水平管段長7.1m，空氣量2.835 m3/s，選擇管徑為450mm，查附錄9得到空氣流速為v=18m/s，符合要求，單位長度沿程損失為6Pa/m，總沿程壓力損失為42.6Pa。 （8）6點處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為250mm和450mm，合流管的管徑為550mm，所以F2/F1=0.7，F(xiàn)3/F1=0.2，L3/L2=0.3，查附錄10得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.52，所以45°合流三通壓力損失為101.4Pa （9）6→7管段沿程壓力損失： 水平管段長10.7m，空氣量3.78 m3/s，選擇管徑為550mm，查附錄9得到空氣流速為v=16m/s，符合要求，單位長度沿程損失為4.1Pa/m，總沿程壓力損失為43.9Pa。 （10）7點處的局部壓力損失（90°彎頭）： 設(shè)定彎頭的卻率半徑為1.2m，所以r/d=2，查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以90°彎頭壓力損失為23.1Pa 所以7點處的局部壓力損失為23.1Pa。 （11）7→12管段沿程壓力損失： 水平管段長3.1m，空氣量3.78 m3/s，選擇管徑為550mm，查附錄9得到空氣流速為v=16m/s，符合要求，單位長度沿程損失為4.1Pa/m，總沿程壓力損失為12.7Pa。 所以1→12段總沿程損失436.4+32.6+47.6+84.8+37.4+135.5+42.6+101.4+ 43.9+23.1+12.7=998Pa。 4.3.2以8點為壓強控制點 （1）集氣罩及其上部豎向風(fēng)管和90°彎頭的阻力損失： 查《除塵工程設(shè)計手冊》表6-25得到集氣罩局部阻力系數(shù)ζ=1.78，所以集氣罩壓力損失為386.8Pa 垂直管段長1.0m，空氣量0.945 m3/s，選擇管徑為250mm，查附錄9得到空氣流速為v=19m/s，符合要求，單位長度沿程損失為17Pa/m，總沿程壓力損失為17Pa。設(shè)定彎頭的卻率半徑為0.6m，所以r/d=2，查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以90°彎頭壓力損失為32.6Pa 所以集氣罩及其上部豎向風(fēng)管和90°彎頭的總阻力損失為436.4Pa （2）8點處的局部壓力損失（90°彎頭）： 設(shè)定彎頭的卻率半徑為0.6m，所以r/d=2，查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以90°彎頭壓力損失為32.6Pa （3）8→9管段沿程壓力損失： 水平管段長2.2m，空氣量0.945m3/s，選擇管徑為250mm，查附錄9得到空氣流速為v=19m/s，符合要求，單位長度沿程損失為13Pa/m，總沿程壓力損失為28.6Pa。 （4）9點處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為250mm和250mm，合流管的管徑為400mm，所以F2/F1=0.4，F(xiàn)3/F1=0.4，L3/L2=1，查附錄10得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.39，所以45°合流三通壓力損失為84.7Pa （5）9→10管段沿程壓力損失： 水平管段長6.5m，空氣量1.89 m3/s，選擇管徑為400mm，查附錄9得到空氣流速為v=15m/s，符合要求，單位長度沿程損失為5.2Pa/m，總沿程壓力損失為33.8Pa。 （6）10點處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為250mm和400mm，合流管的管徑為450mm，所以F2/F1=0.8，F(xiàn)3/F1=0.3，L3/L2=0.4，查附錄10得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.56，所以45°合流三通壓力損失為75.9Pa （7）10→11管段沿程壓力損失： 水平管段長7.1m，空氣量2.835 m3/s，選擇管徑為450mm，查附錄9得到空氣流速為v=18m/s，符合要求，單位長度沿程損失為6Pa/m，總沿程壓力損失為42.6Pa。 （8）11點處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為400mm和450mm，合流管的管徑為550mm，所以F2/F1=0.7，F(xiàn)3/F1=0.5，L3/L2=0.3，查附錄10得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.42，所以45°合流三通壓力損失為81.9Pa （9）11→12管段沿程壓力損失（包括一個45°彎頭的損失）： 水平管段長10.7m，空氣量3.78 m3/s，選擇管徑為550mm，查附錄9得到空氣流速為v=16m/s，符合要求，單位長度沿程損失為4.1Pa/m，總沿程壓力損失為43.9Pa。設(shè)定45°彎頭的卻率半徑為1.2m，所以r/d=2，查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.09，所以45彎頭壓力損失為13.9Pa 所以8→12段總沿程損失為436.4+32.6+28.6+84.7+33.8+75.9+42.6+ 81.9+57.8=874.3Pa<998Pa，所以1點和8點相比，1點為控制點。 （10）12點處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為550mm和550mm，合流管的管徑為800mm，所以F2/F1=0.5，F(xiàn)3/F1=0.5，L3/L2=1.0，查附錄10得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.21，所以45°合流三通壓力損失為28.4Pa （11）12→16管段沿程壓力損失： 水平管段長4.9m，空氣量7.56 m3/s，選擇管徑為800mm，查附錄9得到空氣流速為v=15m/s，符合要求，單位長度沿程損失為2.3Pa/m，總沿程壓力損失為11.3Pa。 所以1→16段總沿程損失436.4+32.6+47.6+84.8+37.4+135.5+42.6+101.4+ 43.9+23.1+12.7+28.2+11.3=1037.5Pa。 4.3.3以13點為壓強控制點： （1）集氣罩及其上部豎向風(fēng)管和90°彎頭的阻力損失： 查《除塵工程設(shè)計手冊》表6-25得到集氣罩局部阻力系數(shù)ζ=0.1，所以集氣罩壓力損失為13.5Pa 垂直管段長1.0m，空氣量2.4 m3/s，選擇管徑為450mm，查附錄9得到空氣流速為v=15m/s，符合要求，單位長度沿程損失為4.5Pa/m，總沿程壓力損失為4.5Pa。設(shè)定彎頭的卻率半徑為0.35m，所以r/d=2，查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以90°彎頭壓力損失為20.3Pa 所以集氣罩及其上部豎向風(fēng)管和兩個90°彎頭的總阻力損失為38.3Pa。 （2）13點處的局部壓力損失（90°彎頭）： 設(shè)定彎頭的卻率半徑為0.35m，所以r/d=2，查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以90°彎頭壓力損失為20.3Pa （3）13→14管段沿程壓力損失： 水平管段長5.9m，空氣量2.4 m3/s，選擇管徑為450mm，查附錄9得到空氣流速為v=15m/s，符合要求，單位長度沿程損失為4.5Pa/m，總沿程壓力損失為26.6Pa。 （4）14點處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為450mm和450mm，合流管的管徑為600mm，所以F2/F1=0.5，F(xiàn)3/F1=0.5，L3/L2=1，查附錄10得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.88，所以45°合流三通壓力損失為119.2Pa （5）14→15管段沿程壓力損失： 水平管段長5.9m，空氣量4.8m3/s，選擇管徑為600mm，查附錄9得到空氣流速為v=17m/s，符合要求，單位長度沿程損失為3.5Pa/m，總沿程壓力損失為20.7Pa。 （6）15點處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為450mm和600mm，合流管的管徑為700mm，所以F2/F1=0.7，F(xiàn)3/F1=0.4，L3/L2=0.5，查附錄10得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.58，所以45°合流三通壓力損失為100.9Pa. （7）15→16管段沿程壓力損失（包括一個45°彎頭的損失）： 水平管段長10.5m，空氣量7.2m3/s，選擇管徑為700mm，查附錄9得到空氣流速為v=19m/s，符合要求，單位長度沿程損失為3.9Pa/m，總沿程壓力損失為41Pa。設(shè)定45°彎頭的卻率半徑為0.6m，所以r/d=2，查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.09，所以45°彎頭壓力損失為20Pa 所以15→16管段沿程壓力損失為61Pa。 所以13→16段總沿程損失為38.3+20.3+26.6+119.2+20.7+100.9+61=387Pa <998Pa，所以1點和13點相比，1點為控制點，所以1點為整個通風(fēng)管網(wǎng)的控制點。 4.3.4總壓力損失： （1）16點處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為800mm和700mm，合流管的管徑為1000mm，所以F2/F1=0.6，F(xiàn)3/F1=0.5，L3/L2=1.0，查附錄10得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.15，所以45°合流三通壓力損失為31.9Pa （2）16→20管段沿程壓力損失： 水平管段長2.6m，空氣量14.76m3/s，選擇管徑為1000mm，查附錄9得到空氣流速為v=18.8m/s，符合要求，單位長度沿程損失為2.5Pa/m，總沿程壓力損失為6.5Pa。 17→20支管與13→16相同，此處不詳細計算。 （3）20點處的局部壓力損失（45°合流三通）： 分流管的管徑分別為1000mm和700mm，合流管的管徑為1200mm，所以F2/F1=0.7，F(xiàn)3/F1=0.3，L3/L2=1.0，查附錄10得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.15，所以45°合流三通壓力損失為31.9Pa （4）20→21管段沿程壓力損失： 水平管段長2.1m，空氣量21.96m3/s，選擇管徑為1200mm，查附錄9得到空氣流速為v=19.4m/s，符合要求，單位長度沿程損失為2.3Pa/m，總沿程壓力損失為4.8Pa。 （5）旋風(fēng)除塵器的壓力損失為1291.44Pa （6）22→23管段沿程壓力損失： 水平管段長4.5m，空氣量21.96m3/s，選擇管徑為1200mm，查附錄9得到空氣流速為v=19.4m/s，符合要求，單位長度沿程損失為2.3Pa/m，總沿程壓力損失為10.35Pa。 （7）24→25管段沿程壓力損失： 水平管段長6.9m，空氣量21.96m3/s，選擇管徑為1200mm，查附錄9得到空氣流速為v=19.4m/s，符合要求，單位長度沿程損失為2.3Pa/m，總沿程壓力損失為15.9Pa。 總的壓力損失為998+31.9+6.5+31.9+4.8+1291.44+10.35+15.9=2390.79Pa 各管段的沿程損失見下表 管段 長度L/m 流量Q/（m3/s) 管徑D/mm 流速V/(m/s) 比摩阻Rm/(Pa/m) 沿程損失Rml/Pa 1→2 2.8 0.945 250 19.3 17 47.6 2→4 7.2 1.89 400 15.0 5.2 37.44 3→4 0.7 0.945 250 19.3 13 9.1 4→6 7.1 2.835 450 17.8 6 42.6 5→6 0.7 0.945 250 19.3 12.1 8.47 6→7 10.7 3.78 550 15.9 4.1 43.87 7→12 3.1 3.78 550 15.9 4.1 12.71 8→9 2.2 0.945 250 19.3 13 28.6 9→10 6.5 1.89 400 15.0 5.2 33.8 10→11 7.1 2.835 450 17.8 6 42.6 11→12 10.7 3.78 550 15.9 4.1 43.87 12→16 4.9 7.56 800 15.0 2.3 11.27 13→14 5.9 2.4 450 15.1 4.5 26.55 14→15 5.9 4.8 600 17.0 3.5 20.65 15→16 10.5 7.2 700 18.7 3.9 40.95 16→20 2.6 14.76 1000 18.8 2.5 6.5 17→18 5.9 2.4 450 15.1 4.5 26.55 18→19 5.9 4.8 600 17.0 3.5 20.65 19→20 10.5 7.2 700 18.7 3.9 40.95 20→21 2.1 21.96 1200 19.4 2.3 4.83 22→23 4.5 21.96 1200 19.4 2.3 10.35 24→25 6.9 21.96 1200 19.4 2.3 15.87 五、旋風(fēng)除塵器的選型 5.1選型原則 選型原則有以下幾方面。 （1）旋風(fēng)分離器精華氣體量應(yīng)與實際需要處理的含塵氣體量一致。選擇除塵器直徑是應(yīng)盡量小些。如果要求通過的風(fēng)量較大，可采用若干個小直徑的旋風(fēng)除塵器并聯(lián)為宜；如氣量與多管旋風(fēng)除塵器相符，以選多管除塵器為宜。 （2）旋風(fēng)除塵器入口風(fēng)速要保持18-23m/s，低于18m/s時，其除塵效率下降；高于23m/s時，除塵效率提高不明顯，但阻力損失增加，耗電量增高很多。 （3）選擇除塵器時，要根據(jù)工況考慮阻力損失及結(jié)構(gòu)形式，盡可能使之動力消耗減少，且便于制造維護。 （4）旋風(fēng)除塵器能捕集到的最小塵粒應(yīng)等于或稍小于被處理氣體的微塵歷度。 (5)當(dāng)含塵氣體溫度很高時，要注意保溫，避免水分在除塵器內(nèi)凝結(jié)。假如粉塵不吸收水分。露點為30~50℃時，除塵器的溫度最少應(yīng)高出30℃左右；假如粉塵吸水性較強、露點為20~50℃時，除塵器的溫度應(yīng)高出露點溫度40~50℃。 (6)旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)的密閉要好，確保不漏風(fēng)，尤其是負壓操作，更應(yīng)該注意卸料索風(fēng)裝置的可靠性。 (7)易燃易爆粉塵（如煤粉）應(yīng)設(shè)有防爆裝置。防爆裝置的通常做法是在人口官道上加個安全防爆閥門。 (8)當(dāng)粉塵粘性較小時，最大允許含塵質(zhì)量濃度與旋風(fēng)筒直徑有關(guān)，即直徑越大其允許含塵質(zhì)量濃度也越大。 5.2選型步驟 A型打磨機有8臺，每臺產(chǎn)生的微塵氣流量為0.945m3/s，共產(chǎn)生微塵氣流量為0.945×8=7.56m3/s；B型打磨機有6臺，每臺產(chǎn)生的微塵氣流量為2.4m3/s，共產(chǎn)生微塵氣流量2.4×6=14.4m3/s；所以在操作溫度和壓力下A型打磨機和B型打磨機所產(chǎn)生的微塵氣流量之和Q=21.96m3/s，入口風(fēng)速v=19.4m/s， 選用XLP/B-30.0除塵器進行除塵, 質(zhì)量X型為7660kg，B型為6470kg 5.3設(shè)計計算 （1）除塵器阻力的確定 含塵氣體經(jīng)過旋風(fēng)除塵器時，與經(jīng)過管道一樣，由于阻力的作用而產(chǎn)生壓強損失，壓強損失等于氣體在除塵器入口處與出去處的壓強差。除塵器的壓強損失一般有幾千至幾百毫米水柱，計算公式如下： 參考《除塵工程設(shè)計手冊》表4-9的到局部阻力系數(shù)ζ=5.7，可得 所以除塵器局部壓強損失為5.7*19.4*19.4*1.204/2=1291.44Pa （2）除塵效率的確定 粉塵分布如下表： 平均粒徑d(μm) 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 式中N為微粒通過距離為旋風(fēng)除塵器直徑的倍數(shù)，取5； Vc為進口風(fēng)速，取19.4m/s， D為微粒粒徑， ρpart為微粒的密度，取2700kg/m3； Wi為旋風(fēng)除塵器的入口寬度，取0.9m； μ為空氣的動力粘度μ=1.8×10-5kg/ms 旋風(fēng)除塵器對25μm粉塵去除效率 η=96.2% 同理可得除塵器對其他粒徑粉塵去除效率： 對50μm粉塵去除效率 η=99.2% 對75μm粉塵去除效率 η=100% 對100μm粉塵去除效率 η=100% 對125μm粉塵去除效率 η=100% 對150μm粉塵去除效率 η=100% 都達到除塵效率要求 六、通風(fēng)機的選型 6.1風(fēng)量 通風(fēng)機風(fēng)量由下式計算的得到： Qr=kQ1kQ2Q 式中 Qr—氣體總流量，m3/s； kQ1——設(shè)備漏風(fēng)附加系數(shù)，取1.2； kQ2——管網(wǎng)漏風(fēng)附加系數(shù)，取1.15。 所以求得風(fēng)量為： Qr=kQ1kQ2Q=1.2×1.15×21.96m3/s=30.3m3/s=109097.3m3/h 6.2全壓 式中： Pf——風(fēng)機的風(fēng)壓，Pa； p——管網(wǎng)總壓力損失，Pa； ps——設(shè)備壓力損失，Pa； kp1——管網(wǎng)壓力損失附加系數(shù)，取1.1； kp2——風(fēng)機全壓負差系數(shù)，取1.1； 6.3通風(fēng)機的選型原則 （1）在選擇通風(fēng)機前，應(yīng)了解國內(nèi)通風(fēng)機的生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量情況，如生產(chǎn)的通風(fēng)機品種、規(guī)格和各種產(chǎn)品的特殊用途，以及生產(chǎn)廠商產(chǎn)品質(zhì)量、后續(xù)服務(wù)等情況綜合考察。 （2）根據(jù)通風(fēng)機輸送氣體的性質(zhì)的不同，選擇不同用途的通風(fēng)機。 （3）在通風(fēng)機選擇性能圖表查得有兩種以上的通風(fēng)機可供選擇時，應(yīng)優(yōu)先選擇效率較高、機號較小、調(diào)節(jié)范圍較大的一種。 （4）在選擇通風(fēng)機時，應(yīng)盡量避免采用通風(fēng)機并聯(lián)或串聯(lián)工作。當(dāng)通風(fēng)機聯(lián)合工作時，應(yīng)盡可能選擇同型號同規(guī)格的通風(fēng)機并聯(lián)或串聯(lián)工作；當(dāng)采用串聯(lián)時，第一季痛風(fēng)性到第二級通風(fēng)機之間應(yīng)有一定的管路聯(lián)結(jié)。 （5）原有除塵系統(tǒng)更換用新風(fēng)機應(yīng)考慮充分利用原有設(shè)備、適合現(xiàn)場安裝及安全運行等問題。 結(jié)合上述計算，參考表，選擇使用GY4-68型鍋爐通風(fēng)機，風(fēng)量為15000-153800m3/h、全壓為823-6673Pa，功率為11~250KW。 七、輸排灰裝置的設(shè)計 除塵器收集的粉塵需要從除塵器排出并輸送到適當(dāng)?shù)奈恢眉右詢Υ?、回收、利用。因此，輸排灰系統(tǒng)是除塵工程設(shè)計中的一個環(huán)節(jié)，是除塵系統(tǒng)不可缺少的組成部分。輸排灰系統(tǒng)包括排灰裝置、輸灰裝置和儲運裝置等。 7.1卸灰閥的選擇 卸塵量為124kg/h，參考《除塵工程設(shè)計手冊》表5-2可選用D70型圓錐式卸塵閥，D=70mm，H=450mm，F(xiàn)=30mm，M=340mm，P=160mm。 7.2螺旋輸送機計算 （1）螺旋直徑 查表得物料填充系數(shù) ，物料綜合特性經(jīng)驗系數(shù) K=0.0565，校正系數(shù)C=1.0。計算得到螺旋運輸機的螺旋直徑為 D=K×=0.027m 小于規(guī)格中的最小直徑，所以選用最小直徑為150mm作為螺旋運輸機的直徑。 （2）螺旋輸送機轉(zhuǎn)速 n==90r/min 參考《除塵工程設(shè)計手冊》表5-8，物料綜合特性系數(shù) A=35。校核填充系數(shù)==0.084，值低于推薦值很多，故降低螺旋軸轉(zhuǎn)速，以提高螺旋機的壽命。.取n=30r/min，則=0.252。正好在推薦范圍內(nèi)，最后確定D=150mm，n=30r/min。 （3）螺旋輸送機的功率 螺旋運輸機軸功率 Po==0.003kW 始終取k=1.2，=3.2， 輸送機長度取L=6m。 取驅(qū)動裝置總效率η=0.94，則額定功率 P==0.0032kW 八、煙囪設(shè)計 8.1煙囪出口尺寸計算 煙囪截面積可由下式求出： 式中 S——排氣筒出口截面積，m2； Qg——煙氣量，m3/h； Vg——煙氣自煙囪口排出的速度，m/s。 取Vg =18m/s。計算得到S=1.22m2，直徑D=1.25m。由于此排氣裝置非正式煙囪，故高度可以放低，材料也可以不用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。高度取10m，材料用薄鋼管。 8.2風(fēng)帽設(shè)計 為了防止雨水的侵蝕，通常在其頭部加裝風(fēng)帽，這已成一種約定俗成的組合。其常見的做法是在排氣筒出口加裝傘形風(fēng)帽。其結(jié)構(gòu)尺寸為傘蓋直徑2.88m 傘蓋距排氣筒出口距離0.72m，傾角：15°。 傘形風(fēng)帽 九、工程經(jīng)濟概算 9.1工程投資 （1） 除塵器 旋風(fēng)除塵器的價格可根據(jù)其處理能力還估計，每處理10000m3/h的價格約在2.2萬元左右。本系統(tǒng)處理量為79056m3/h，故除塵器價格約為17.4萬元。 （2） 風(fēng)管 風(fēng)管目前市場價約為60元/m。本系統(tǒng)總長123m，買130m，故花費7800元。 （3） 集氣罩 側(cè)吸式集氣罩價格約為400元/個。本系統(tǒng)共用6個，所以花費2400元。 上吸罩價格約為400元/個。本系統(tǒng)共用8個，所以花費3200元。 集氣罩總花費為5600元。 （4） 風(fēng)機 高壓風(fēng)機市場報價3000元，購買一臺。 如果不考慮粉塵的回收，整個通風(fēng)除塵系統(tǒng)的建設(shè)投資為19萬元。 9.2運行費用 （1） 電費 系統(tǒng)的裝機容量按100kW計，全年工作按工作300每天工作8小時計，電費按工業(yè)用電1元/千瓦時計，則全年電費為：100×300×8×1=24萬元。 （2） 維修費用 由于設(shè)備、管道均為鋼結(jié)構(gòu)，無易損部件，所以全年的維修費按總投資的2%計，即3800元。 由此可知，系統(tǒng)每年的運行費用為24.38萬元。 十、致謝 這次為期一周的課程設(shè)計下來，我相信大家都感觸很多，我也是的，大氣課程設(shè)計時間很短，一周時間我們要進行很多方面的設(shè)計，要從一無所知到慢慢去理解這個流程，了解設(shè)計的基本步驟，我們需要查閱各種參考資料，比較各種手冊，了解各種參數(shù)，熟悉各種規(guī)則，根據(jù)文獻資料去獨立完成一個完整的工藝設(shè)計，把自己的所學(xué)知識運用到解決實際問題當(dāng)中去，這能加強我們對知識的理解以及運用。設(shè)計中還有CAD圖的繪制，這其中也學(xué)習(xí)到了很多上課很難學(xué)到的東西，親自動手總會有不一樣的發(fā)現(xiàn)，這次課設(shè)就恰好給了我這樣的機會。 還有就是在課設(shè)中與同學(xué)一起交流，有問題大家一起解決，查找資料自己動手去解決一個一個問題，總會有些許的成就感在里面，還有同時有些實在解決不了的問題也會去請教學(xué)長或者老師，也得到了很大的幫助。 通過這次打磨車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)的設(shè)計，我在多方面都有所提高。通過這次課程設(shè)計，綜合運用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次大氣污染控制工藝設(shè)計的實際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高我們獨立工作能力，鞏固與擴充了大氣污染控制工程課程上所學(xué)的內(nèi)容，為以后可能會從事的工作打下一個基礎(chǔ)。 在這次課程設(shè)計，我用到了Word,Excel 等辦公軟件，還有CAD 圖形軟件，學(xué)到很多，但同時也發(fā)現(xiàn)了很多的不足，對軟件的運用有些不熟練，有些軟件的操作還不是那么了解，我認識到學(xué)習(xí)是一個日積月累的過程，我不能放松，時刻都應(yīng)該保持一顆學(xué)習(xí)向上的心，從各個方面不斷去充實自己，強大自己。 總之，課設(shè)感受很多，我們當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)該加強自己的動手能力，將知識轉(zhuǎn)化為實際能力，在學(xué)校應(yīng)該多多培養(yǎng)，為以后打下基礎(chǔ)。還有感謝楊老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，自己以后會努力變得更好。 十一、附錄 [1] 孫一堅. 工業(yè)通風(fēng). 中國建筑工業(yè)出版社, 1985 [2] 唐敬麟, 張祿虎. 除塵裝置系統(tǒng)及設(shè)備設(shè)計選用手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社. 2004 [3] 張殿印, 王純. 除塵工程設(shè)計手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003 [4] 胡傳鼎. 通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003 [5] 張殿印,王純.除塵器手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005 22