打磨車間通風除塵旋風除塵器系統(tǒng)設(shè)計3（課程設(shè)計）

打磨車間通風除塵旋風除塵器系統(tǒng)設(shè)計3（課程設(shè)計）,打磨,車間,通風,透風,除塵,旋風,除塵器,系統(tǒng),設(shè)計,課程設(shè)計 華中科技大學環(huán)境工程與科學學院 大氣課程設(shè)計 《大氣污染控制工程》課程設(shè)計 打磨車間通風除塵 旋風除塵器系統(tǒng)設(shè)計 指導老師 ：楊家寬 課設(shè)編寫者：彭麗 班 級：環(huán)境工程1101 學 號：U201115852 華中科技大學環(huán)境科學與工程學院 2014年5月 29 目錄 1.1設(shè)計任務(wù)及目的 3 1.2 設(shè)計資料 3 1.2.1打磨機及車間布置 3 1.2.2 本系統(tǒng)產(chǎn)生粉塵的粒徑特性 3 2 局部排氣通風系統(tǒng)的設(shè)計 4 2.1 集氣罩 4 2.2 風管 4 2.3 除塵設(shè)備 4 2.4 排氣煙囪 5 2.5 風機 5 2.6消聲器 5 3 集氣罩 5 3.1 集氣罩的設(shè)計原則 5 3.2 設(shè)計思路 5 3.3 設(shè)計計算 6 4 管網(wǎng)的設(shè)計 6 4.1管網(wǎng)設(shè)計原則 6 4.2管段標號并注上各管段流量和長度 7 4.3 選擇流速和管徑 8 4.4 壓強損失計算 8 4.4.1以1點為壓強控制點： 8 4.4.2以8點為壓強控制點： 10 4.4.3以13點為壓強控制點： 11 4.4.4總壓力損失： 13 5旋風分離器的選型 14 5.1選型原則 14 5.2選型步驟 15 5.3設(shè)計計算 15 6通風機的選型 17 6.1 風量 17 6.2 全壓 17 6.3.通風機的選型原則 17 7 輸排灰裝置的設(shè)計 18 7.1卸灰閥的選擇 18 7.2螺旋輸送機計算 18 8煙囪設(shè)計 19 8.1煙囪出口尺寸計算 19 8.2 風帽設(shè)計 19 9工程經(jīng)濟概算 20 9.1 工程投資 20 10致謝 20 11附錄 21 1 局部通風除塵系統(tǒng)設(shè)計的背景資料 1.1設(shè)計任務(wù)及目的 在工業(yè)生產(chǎn)中把氣體與粉塵微粒的多相混合物的分離操作稱為工業(yè)除塵，該除塵操作過程是將粉塵微粒從氣體中分離下來。本通風除塵系統(tǒng)的設(shè)計對象是一個工廠的打磨車間，工廠在打磨過程中會產(chǎn)生細小粉塵，對工廠內(nèi)部和周圍區(qū)域的空氣環(huán)境造成污染，會影響到廠內(nèi)工人和周圍居民的身體健康，并會對周圍的生態(tài)環(huán)境造成一定程度的危害。國家規(guī)定在大、中及小型工廠中，凡與粉塵有關(guān)的工序必須有防塵設(shè)計。生產(chǎn)過程和規(guī)模不斷改變，防塵設(shè)計中系統(tǒng)與設(shè)備應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，有效地進行工業(yè)防塵需要在技術(shù)上有一套與生產(chǎn)工藝特點相適應(yīng)的措施。 本設(shè)計試選用旋風除塵器進行該打磨車間通風除塵系統(tǒng)的設(shè)計，以期降低空氣中粉塵濃度，維持工廠和周圍區(qū)域良好的空氣環(huán)境，以防粉塵對工人和周圍居民造成危害。 1.2 設(shè)計資料 1.2.1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 1.2.2 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(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 含塵空氣密度為1.204kg/m3，氣體溫度為常溫。 2 局部排氣通風系統(tǒng)的設(shè)計 空氣污染物在車間的擴散機理是污染物依附于氣流運動而擴散。對于生產(chǎn)過程散已經(jīng)散發(fā)到車間空氣中的污染物，只有采取合理的通風方式，來控制室內(nèi)氣流的運動，進而控制污染物的擴散和飛揚，從而達到改善車間內(nèi)外空氣環(huán)境質(zhì)量的目的。局部排氣通風方式就是在局部污染源設(shè)置集氣罩，將會對大氣環(huán)境造成污染的污染氣流收集起來，并經(jīng)過凈化裝置凈化后排至室外。這是控制車間空氣污染最常用、最有效的方法，因為一旦污染物進入大氣，將很難被收集和處理。局部排風系統(tǒng)需要的風量少，效果好，因此本設(shè)計中采用局部排風來控制工廠內(nèi)和桌位區(qū)域的空氣環(huán)境。 局部排氣通風系統(tǒng)的基本原理是通過控制局部氣流，使局部工作范圍內(nèi)不受有害物的污染，以保證該范圍內(nèi)的空氣環(huán)境符合要求。典型的局部排氣通風系統(tǒng)如圖2所示，通常由下述幾個部分組成。 圖2 噴漆車間工作臺平面布置圖 2.1 集氣罩 集氣罩是用來補集有害物的裝置，可將粉塵及氣體污染源導入凈化系統(tǒng)，同時防止其向生產(chǎn)車間及大氣擴散，造成污染。它的性能對局部排風系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標有直接影響。性能良好的集氣罩，如密閉罩，只要較小的風量就可以獲得良好的工作效果。由于污染源設(shè)備和生產(chǎn)操作工藝的不同，集氣罩的形式只多種多樣的，選擇原則是以能和生產(chǎn)設(shè)備及操作條件實現(xiàn)良好配合為優(yōu)。 2.2 風管 通風系統(tǒng)中用來輸送和分布氣體的管道稱為風管，它把系統(tǒng)中的各種設(shè)備和部件連成一個整體。為了提高通風系統(tǒng)的經(jīng)濟性，應(yīng)合理選定風管中的氣流速度，管路應(yīng)力求短且直。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、磚等材料制作風管。風管布置設(shè)計的好壞關(guān)系到管內(nèi)流體的壓力損失大小，進而影響了風機的選擇。 2.3 除塵設(shè)備 除塵設(shè)備指從氣體中去除或捕集固態(tài)或液態(tài)微粒的設(shè)備，根據(jù)主要除塵機理，目前常用的除塵設(shè)備可分為：機械除塵器；電除塵器；袋式除塵器；濕式除塵器等。為了保護大氣環(huán)境和回收原材料，當排氣中的粉塵含量超過排放標準時，必須采用除塵器進行處理，達到排放標準后才可以排入空氣中。 2.4 排氣煙囪 排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。 2.5 風機 風機指向機械排風系統(tǒng)提供空氣流動動力的設(shè)備，通過輸入機械能以提高氣體壓力。為了防止風機的磨損和腐蝕，一般把它裝置在除塵設(shè)備的后面。 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。 3 集氣罩 3.1 集氣罩的設(shè)計原則 （1）改善排放粉塵有害物的工藝和工作環(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圍罩起來。 （3）決定集氣罩安裝的位置及排氣方向，研究粉塵發(fā)生機理，考慮飛散方向、速度和臨界點，用集氣罩口對準飛散方向。如果采用側(cè)型或上蓋型集氣罩，要是操作人員無法進入污染源與集氣罩的開口處，比空氣密度大的氣體可在下方吸引。 （4）決定開口周圍的環(huán)境條件，一個側(cè)面封閉的集氣罩比開口四周全部開放的集氣罩效果好。因此應(yīng)在 不影響操作的情況下降四周圍起來，盡量少吸入未被污染的氣體。 （5）防止集氣罩的紊流，如果捕集點周圍的紊流對控制風速有影響，就不能提供更大的控制風速，有時這會是集氣罩喪失正常的作用。 （6）吹吸式利用噴出的力量將污染氣體排出。 （7）決定控制風速，為使有害物從飛散界限的最遠點流進集氣罩的開口處，而需要的最小風速稱為控制風速。 3.2 設(shè)計思路 基于設(shè)計的實際要求，工作臺有工人工作，因此不能選用密閉罩。由于工作臺面積較小，可以考慮外部吸氣罩和柜式排風罩。外部吸氣罩將排風罩設(shè)在有害物源附近，依靠照扣的抽吸作用，在有害物發(fā)散地點造成一定的氣流運動，把有害物質(zhì)吸入罩內(nèi)。柜式排風罩單純依靠排風的作用，在工作孔上造成一定的吸入速度，將粉塵發(fā)生源圍擋在柜狀空間內(nèi)，防止有害物質(zhì)外衣。其中A型打磨機使用外部吸氣罩，B型打磨機使用柜式排風罩。介于工作臺較小，所以外部吸氣罩和排風罩的安裝費用不大。同時外部吸氣罩和柜式排風罩的流量較小，后面的管道直徑可以選小，風機也可以選相對較小功率的，整個系統(tǒng)更加經(jīng)濟。由于柜內(nèi)沒有熱源，含塵空氣密度大于空氣密度，因此柜式排風罩采用下部排風通風柜。 3.3 設(shè)計計算 計算外部吸氣罩的排風量時，首先要確定控制點的控制風速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3-1確定 表3-1 控制點的最小控制風速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 A型打磨機選擇側(cè)吸罩，所以實際排風罩的排風量 　　　 工作臺尺寸為600mm×700mm，罩口尺寸為200mm×100mm，根據(jù)，F(xiàn)=0.02m2 , x<0.34m,取x=0.34m。所以控制點到罩口的最大距離為x=0.34m，查表3-1得到控制點吸入速度vx=2.5m/s（磨削工藝吸入速度范圍2.5-10m/s），得到 　　　　　　　　　　　　　　 B型打磨機選擇上吸罩時，所以通風柜的排風量 　　　　　　　　　 工作臺尺寸為600mm×600mm，取長邊900mm，短邊取600mm，為了避免橫向氣流的影響，H=0.3a=300mm，根據(jù)工作臺高度，則排氣罩最低高度為1.5m，可能影響操作。K=1.4,參考表3-1取2.5m/s,所以 長邊=0.9+0.3=1.14m 短邊=0.6 罩口周長P=0.84+0.84+1.14+1.14=3.96m L=/s 因為污染氣體發(fā)生量,所以 L=4.16022 所以A型打磨機選擇側(cè)吸罩，排風量為1.495m3/s，B型打磨機選擇上吸罩，污染氣體發(fā)生量可以忽略不計，所以排風量為4.16 m3/s。 4 管網(wǎng)的設(shè)計 4.1管網(wǎng)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)的排風點不宜過多，以利于支管間阻力平衡，如排風點多，可用大斷面集合管鏈接各支管，集合管內(nèi)流速不宜超過3m/s。 （3）除塵風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)在風管的最低點和風機底部設(shè)誰都、封泄液管。 （5）在除塵系統(tǒng)中，為防止風管堵塞，風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)的正壓風管，不應(yīng)穿過其他房間。 （7）風管上應(yīng)設(shè)置必要的調(diào)節(jié)和測量裝置或預留測量裝置的接口，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）風管的布置應(yīng)力求順直，避免復雜的局部管件，彎頭、三通等管件要安排得當，與風管的連接要合理，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）局部集氣罩的抽風量變化范圍較寬，具有一定的自動調(diào)節(jié)風壓和風量的功能，因而可以改變?nèi)魏我粋€局部集氣罩的抽風量而對整個系統(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)布置圖見后CAD圖 4.2管段標號并注上各管段流量和長度 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。 各通風管段長度： 管段 1→2 2→4 3→4 4→6 5→6 6→7 7→12 8→9 長度/m 3.0 7.2 1.0 7.0 1 10.5 3.1 2.0 管段 9→10 10→11 11→12 12→16 13→14 14→15 15→16 16→20 長度/m 6.5 7.0 10.7 4.9 5.9 5.9 10.5 2.6 管段 17→18 18→19 19→20 20→21 22→23 24→25 25→26 　 長度/m 5.9 5.9 10.5 2.1 4.5 7.0 10 　 4.3 選擇流速和管徑 根據(jù)除塵系統(tǒng)管道內(nèi)最低風速規(guī)定，金屬粉塵垂直風管最低風速為13m/s，水平風管最低風速為15m/s。設(shè)計過程中根據(jù)各管段的風量和設(shè)計風速，確定個管段的斷面尺寸。 4.4 壓強損失計算 圓形管道沿程壓力損失為： 式中： ——摩擦阻力系數(shù)； ——風管內(nèi)的空氣的平均流速，m/s； ——空氣的密度，kg/m3； D——圓形風管直徑，m。 由《工業(yè)通風》的附錄6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7得到。 1、8、13點為控制點，17點所在干管和13點所在干管相同，且在主干管上的壓力損失比13點小，可忽略。 4.4.1以1點為壓強控制點： （1）集氣罩及其上部豎向風管和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 　　　　　　　 垂直管段長1.0m，空氣量1.495m3/s，選擇管徑為300mm，查《工業(yè)通風》附錄6得到空氣流速為v=20m/s，符合要求，單位長度沿程損失為15Pa/m，總沿程壓力損失為15Pa。設(shè)定彎頭的卻率半徑為0.6m，所以r/d=2，查《工業(yè)通風》附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以90°彎頭壓力損失為 　　　　　　　 所以集氣罩及其上部豎向風管和90°彎頭的總阻力損失為 429.2+15+38.7=482.9Pa。 （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7得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以90°彎頭壓力損失為 　　　　　　　　　　 所以1點處的局部壓力損失為38.7Pa。 （3）1→2管段沿程壓力損失： 水平管段長3.0m，空氣量1.4953/s，選擇管徑為300mm，查附錄6得到空氣流速為v=20m/s，符合要求，單位長度沿程損失為15Pa/m，總沿程壓力損失為45Pa。 （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300mm和300mm，合流管的管徑為400mm，所以F2/F1=0.6，F(xiàn)3/F1=0.6，L3/L2=1，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.26，所以45°合流三通壓力損失為 　　　　　　　　　　 所以2點處的局部壓力損失為67.08Pa。 （5）2→4管段沿程壓力損失： 水平管段長7.2m，空氣量2.99m3/s，選擇管徑為400mm，查附錄6得到空氣流速為v=23m/s，符合要求，單位長度沿程損失為15Pa/m，總沿程壓力損失為108Pa。 （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300mm和400mm，合流管的管徑為550mm，所以F2/F1=0.5，F(xiàn)3/F1=0.3，L3/L2=0.5，查附錄7得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.72，所以45°合流三通壓力損失為 　　　　　　　　　　 所以4點處的局部壓力損失為290.3Pa。 （7）4→6管段沿程壓力損失： 水平管段長7.0m，空氣量4.485m3/s，選擇管徑為550mm，查附錄6得到空氣流速為v=25m/s，符合要求，單位長度沿程損失為11Pa/m，總沿程壓力損失為77Pa。 （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300mm和550mm，合流管的管徑為650mm，所以F2/F1=0.7，F(xiàn)3/F1=0.2，L3/L2=0.3，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.65，所以45°合流三通壓力損失為 　　　　　　 所以6點處的局部壓力損失為202.9Pa。 （9）6→7管段沿程壓力損失： 水平管段長10.5m，空氣量5.98m3/s，選擇管徑為650mm，查附錄6得到空氣流速為v=22m/s，符合要求，單位長度沿程損失為7Pa/m，總沿程壓力損失為73.5Pa。 （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=1.85，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ=0.16，所以90°彎頭壓力損失為 　　　　　　　 所以7點處的局部壓力損失為49.9Pa。 （11）7→12管段沿程壓力損失： 水平管段長3.1m，空氣量5.98m3/s，選擇管徑為650mm，查附錄9得到空氣流速為v=22m/s，符合要求，單位長度沿程損失為7Pa/m，總沿程壓力損失為21.7Pa。所以1-12的壓力損失為 482.9+38.7+45+67.08+108+290.3+77+202.9+73.5+49.9+21.7=1456.9pa。 4.4.2以8點為壓強控制點： （1）集氣罩及其上部豎向風管和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 　　　　　 　　 垂直管段長1.0m，空氣量1.495m3/s，選擇管徑為300mm，查附錄6得到空氣流速為v=20m/s，符合要求，單位長度沿程損失為15Pa/m，總沿程壓力損失為15Pa。設(shè)定彎頭的卻率半徑為0.6m，所以r/d=2，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以90°彎頭壓力損失為 所以集氣罩及其上部豎向風管和90°彎頭的總阻力損失為 459.2+15+38.7=482.9Pa。 （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1得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15，所以90°彎頭壓力損失為 所以8點處的局部壓力損失為38.7Pa。 （3）8→9管段沿程壓力損失： 水平管段長2.0m，空氣量1.495m3/s，選擇管徑為300mm，查附錄6得到空氣流速為v=20m/s，符合要求，單位長度沿程損失為15Pa/m，總沿程壓力損失為30Pa。 （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300mm和300mm，合流管的管徑為400mm，所以F2/F1=0.6，F(xiàn)3/F1=0.6，L3/L2=1，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.26，所以45°合流三通壓力損失為 所以9點處的局部壓力損失為88.71Pa。 （5）9→10管段沿程壓力損失： 水平管段長6.5m，空氣量2.99m3/s，選擇管徑為400mm，查附錄6得到空氣流速為v=23m/s，符合要求，單位長度沿程損失為15Pa/m，總沿程壓力損失為97.5Pa。 （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300mm和400mm，合流管的管徑為550mm，所以F2/F1=0.5，F(xiàn)3/F1=0.3，L3/L2=0.5，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.72，所以45°合流三通壓力損失為 所以10點處的局部壓力損失為290.2Pa。 （7）10→11管段沿程壓力損失： 水平管段長7.0m，空氣量4.485m3/s，選擇管徑為550mm，查附錄6得到空氣流速為v=25m/s，符合要求，單位長度沿程損失為11Pa/m，總沿程壓力損失為77Pa。 （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300mm和550mm，合流管的管徑為650mm，所以F2/F1=0.7，F(xiàn)3/F1=0.2，L3/L2=0.3，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.65，所以45°合流三通壓力損失為 所以11點處的局部壓力損失為202.9Pa。 （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5.98m3/s，選擇管徑為650mm，查附錄7得到空氣流速為v=22m/s，符合要求，單位長度沿程損失為7Pa/m，總沿程壓力損失為74.9Pa。設(shè)定45°彎頭的卻率半徑為1.2m，所以r/d=1.85，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ=0.11，所以45彎頭壓力損失為 所以11→12管段沿程壓力損失為34.3Pa。 所以8→12段總沿程損失為482.9+38.7+30+88.71+97.5+290.2+77+202.9+ 74.9+34.3=1417.11Pa<1456.9Pa，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650mm和650mm，合流管的管徑為900mm，所以F2/F1=0.5，F(xiàn)3/F1=0.5，L3/L2=1.0，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.88，所以45°合流三通壓力損失為 所以12點處的局部壓力損失為183.9Pa。 （11）12→16管段沿程壓力損失： 水平管段長4.9m，空氣量11.96m3/s，選擇管徑為900mm，查附錄6得到空氣流速為v=18m/s，符合要求，單位長度沿程損失為3.1Pa/m，總沿程壓力損失為15.19Pa。 所以1→16段總沿程損失為1456.9+183.9+15.19=1655.99Pa。 4.4.3以13點為壓強控制點： （1）集氣罩及其上部豎向風管和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 垂直管段長1.0m，空氣量4.16m3/s，選擇管徑為500mm，查附錄6得到空氣流速為v=22m/s，符合要求，單位長度沿程損失為12Pa/m，總沿程壓力損失為12Pa。設(shè)定彎頭的卻率半徑為0.35m，所以r/d=0.7，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ=0.4，所以90°彎頭壓力損失為 所以集氣罩及其上部豎向風管和兩個90°彎頭的總阻力損失為 31.2+12+124.9=168.1Pa。 （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=0.7，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ=0.4，所以90°彎頭壓力損失為 所以13點處的局部壓力損失為124.9Pa。 （3）13→14管段沿程壓力損失： 水平管段長5.9m，空氣量4.16m3/s，選擇管徑為500mm，查附錄6得到空氣流速為v=22m/s，符合要求，單位長度沿程損失為12Pa/m，總沿程壓力損失為70.8Pa。 （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500mm和500mm，合流管的管徑為650mm，所以F2/F1=0.6，F(xiàn)3/F1=0.6，L3/L2=1，查附錄7得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=026，所以45°合流三通壓力損失為 所以14點處的局部壓力損失為88.71Pa。 （5）14→15管段沿程壓力損失： 水平管段長5.9m，空氣量8.32m3/s，選擇管徑為650mm，查附錄6得到空氣流速為v=23m/s，符合要求，單位長度沿程損失為9Pa/m，總沿程壓力損失為53.1Pa。 （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500mm和650mm，合流管的管徑為750mm，所以F2/F1=0.7，F(xiàn)3/F1=0.4，L3/L2=0.5，查附錄7得到得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.01，所以45°合流三通壓力損失為 所以15點處的局部壓力損失為3.7Pa。 （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12.48m3/s，選擇管徑為750mm，查附錄6得到空氣流速為v=24m/s，符合要求，單位長度沿程損失為7.5Pa/m，總沿程壓力損失為78.75Pa。設(shè)定45°彎頭的卻率半徑為0.6m，所以r/d=0.8，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ=0.32，所以45°彎頭壓力損失為 所以15→16管段沿程壓力損失為197.7Pa。 所以13→16段總沿程損失為 168.1+124.9+70.8+88.71+53.1+3.7+197.7=707.01Pa <1655.99Pa，所以1點和13點相比，1點為控制點，所以1點為整個通風管網(wǎng)的控制點。 4.4.4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750mm和900mm，合流管的管徑為1200mm，所以F2/F1=0.6，F(xiàn)3/F1=0.4，L3/L2=1.0，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.89，所以45°合流三通壓力損失為 所以16點處的局部壓力損失為229.6Pa。 （2）16→20管段沿程壓力損失： 水平管段長2.6m，空氣量24.44m3/s，選擇管徑為1200mm，查附錄9得到空氣流速為v=20m/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11.7Pa。 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750mm和1200mm，合流管的管徑為1500mm，所以F2/F1=0.6，F(xiàn)3/F1=0.5，L3/L2=1.0，查附錄7得到局部阻力系數(shù)ζ31=0.47，所以45°合流三通壓力損失為 所以20點處的局部壓力損失為121.2Pa。 （4）20→21管段沿程壓力損失： 水平管段長2.1m，空氣量36.92m3/s，選擇管徑為1500mm，查附錄9得到空氣流速為v=20m/s，符合要求，單位長度沿程損失為2.9Pa/m，總沿程壓力損失為6.09Pa。 （5）旋風除塵器的壓力損失為1496.4Pa （6）22→23管段沿程壓力損失： 水平管段長4.5m，空氣量39.62m3/s，選擇管徑為1500mm，查附錄6得到空氣流速為v=20m/s，符合要求，單位長度沿程損失為2.2Pa/m，總沿程壓力損失為9.9Pa。 （7）24→25管段沿程壓力損失： 水平管段長7.0m，空氣量39.62m3/s，選擇管徑為1500mm，查附錄7得到空氣流速為v=20m/s，符合要求，單位長度沿程損失為2.2Pa/m，總沿程壓力損失為15.4Pa。 所以總壓力損失為 1655.99+220.6+11.7+121.2+6.09+1496.4+9.9+15.4=3537.28pa 各管段的沿程損失見下表： 5旋風分離器的選型 5.1選型原則 選型原則有以下幾方面。 （1）旋風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。如果要求通過的風量較大，可采用若干個小直徑的旋風除塵器并聯(lián)為宜；如氣量與多管旋風除塵器相符，以選多管除塵器為宜。 （2）旋風除塵器入口風速要保持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)旋風除塵器結(jié)構(gòu)的密閉要好，確保不漏風，尤其是負壓操作，更應(yīng)該注意卸料索風裝置的可靠性。 (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)當粉塵粘性較小時，最大允許含塵質(zhì)量濃度與旋風筒直徑有關(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1.495m3/s，共產(chǎn)生微塵氣流量為1.495×8=11.96m3/s；B型打磨機有6臺，每臺產(chǎn)生的微塵氣流量為4.16m3/s，共產(chǎn)生微塵氣流量4.16×6=24.96m3/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=36.92m3/s，入口風速v=20m/s，選用6個XLP/B-17.5型旋風除塵器并聯(lián)使用進行除塵，旋風除塵器的上筒體直徑D=1750mm，器體全高H=7120mm，入口管寬高a和b為525mm×1050mm，入口管中心至支架平面距離C1=650mm，入口管中心至器體中至支架平面距離C2=1794mm，入口管中心至排出管上平面距離C3=1140mm，旋風下筒長=4025mm，H2=290，H3=120，C=1170，C4=797.5，C5=988. ζ=5.8. 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： 所以除塵器局部壓強損失為1496.4Pa。 （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 旋風除塵器對25μm微粒去除效率 式中N為微粒通過距離為旋風除塵器直徑的倍數(shù)，取5；Vc為進口風速，取20m/s，D為微粒粒徑，取25μm，ρpart為微粒的密度，取2700kg/m3；Wi為旋風除塵器的入口寬度，取0.315m；空氣的動力粘度μ=1.8×10-5kg/ms，可計算得到 　 達到要求的除塵效率。 旋風除塵器對50μm微粒去除效率 式中N為微粒通過距離為旋風除塵器直徑的倍數(shù)，取5；Vc為進口風速，取20m/s，D為微粒粒徑，取50μm，ρpart為微粒的密度，取2700kg/m3；Wi為旋風除塵器的入口寬度，取0.315m；空氣的動力粘度μ=1.8×10-5kg/ms，可計算得到 達到要求的除塵效率。 旋風除塵器對75μm微粒去除效率 式中N為微粒通過距離為旋風除塵器直徑的倍數(shù)，取5；Vc為進口風速，取20m/s，D為微粒粒徑，取75μm，ρpart為微粒的密度，取2700kg/m3；Wi為旋風除塵器的入口寬度，取0.315m；空氣的動力粘度μ=1.8×10-5kg/ms，可計算得到 　　　　　　　　　　　 達到要求的除塵效率。 旋風除塵器對100μm微粒去除效率 式中N為微粒通過距離為旋風除塵器直徑的倍數(shù)，取5；Vc為進口風速，取20m/s，D為微粒粒徑，取100μm，ρpart為微粒的密度，取2700kg/m3；Wi為旋風除塵器的入口寬度，取0.315m；空氣的動力粘度μ=1.8×10-5kg/ms，可計算得到 　　　　　　　　　　　 達到要求的除塵效率。 旋風除塵器對125μm微粒去除效率 式中N為微粒通過距離為旋風除塵器直徑的倍數(shù)，取5；Vc為進口風速，取20m/s，D為微粒粒徑，取125μm，ρpart為微粒的密度，取2700kg/m3；Wi為旋風除塵器的入口寬度，取0.315m；空氣的動力粘度μ=1.8×10-5kg/ms，可計算得到 　　　　　　　　　　　 達到要求的除塵效率。 旋風除塵器對150μm微粒去除效率 式中N為微粒通過距離為旋風除塵器直徑的倍數(shù)，取5；Vc為進口風速，取20m/s，D為微粒粒徑，取150μm，ρpart為微粒的密度，取2700kg/m3；Wi為旋風除塵器的入口寬度，取0.315m；空氣的動力粘度μ=1.8×10-5kg/ms，可計算得到 　　　　　　　　　　　　 達到要求的除塵效率。 6通風機的選型 6.1 風量 通風機風量由下式計算的得到： Qr=kQ1kQ2Q 式中 Qr—氣體總流量，m3/s； kQ1——設(shè)備漏風附加系數(shù)，取1.2； kQ2——管網(wǎng)漏風附加系數(shù)，取1.15。 所以求得風量為： Qr=kQ1kQ2Q=1.2×1.15×39.62m3/s=54.6756m3/s=196832.16m3/h 6.2 全壓 式中所以風管的總沿程損失為 1655.99+220.6+11.7+121.2+6.09+1496.4+9.9+15.4=3537.28pa Pf——風機的風壓，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——風機全壓負差系數(shù)，取1.1； 其中取kp1=1.1 ，kp2=1.1，p=2040.88Pa， ps=1496.4Pa。得： 6.3.通風機的選型原則 （1）在選擇通風機前，應(yīng)了解國內(nèi)通風機的生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量情況，如生產(chǎn)的通風機品種、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)通風機輸送氣體的性質(zhì)的不同，選擇不同用途的通風機。 （3）在通風機選擇性能圖表查得有兩種以上的通風機可供選擇時，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）在選擇通風機時，應(yīng)盡量避免采用通風機并聯(lián)或串聯(lián)工作。當通風機聯(lián)合工作時，應(yīng)盡可能選擇同型號同規(guī)格的通風機并聯(lián)或串聯(lián)工作；當采用串聯(lián)時，第一級通風性到第二級通風機之間應(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《環(huán)保設(shè)備材料手冊》表1-7-10，,選擇使用GY4-68型鍋爐通風機兩臺并聯(lián)使用來解決風量和壓強同時滿足的情況。風量為15000-153800m3/h、全壓為823-6673Pa，功率為11-250KW。 7 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?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 P==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 8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=20m/s。計算得到S=2.7m2，直徑D=1.85m。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 風帽設(shè)計 為了防止雨水的侵蝕，通常在其頭部加裝風帽，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°。 圖4 傘形風帽 9工程經(jīng)濟概算 9.1 工程投資 （1） 除塵器 旋風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196832m3/h，故除塵器價格約為48萬元。 （2） 風管 風管目前市場價約為60元/m。本系統(tǒng)總長123m，買130m，故花費7800元。 （3） 柜式集氣罩 上吸罩價格約為1000元/個。本系統(tǒng)共用6個，所以花費6000元。 側(cè)吸罩價格約為1000元/個。本系統(tǒng)共用8個，所以花費8000元。 集氣罩總花費為14000元。 （4） 風機 鍋爐風機GY4-68型號型風機市場報價格35000元，購買一臺。 如果不考慮粉塵的回收，整個通風除塵系統(tǒng)的建設(shè)投資為53萬元。 9.2運行費用 （1） 電費 系統(tǒng)的裝機容量按50kW計，全年工作按工作360每天工作10小時計，電費按工業(yè)用電0.95元/千瓦時計，則全年電費為：50×360×10×0.95=17.1萬元。 （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2200元。 由此可知，系統(tǒng)每年的運行費用為17.12萬元。 表4 工程投資表 序號 名稱 規(guī)格型號 數(shù)量 單價（元） 總價（萬元） 1 旋風除塵器 XLP/B-10.6型 6 7.9萬元/10000m3 47.4 2 風 管 自制 130 60元/m 0.78 3 上吸集氣罩 自制 8 1000 0.8 4 側(cè)吸集氣罩 自制 6 1000 0.6 5 風 機 GY4-68型 1 35000 3.5 合計 53.08萬元 10致謝 雖然課設(shè)只有一周，但我仍然覺得收獲很大。因為它讓我明白在短時間內(nèi)作出一個相對完整的設(shè)計方案，編寫報告，計算，還有CAD圖紙的繪制，其實是不容易的。因為要查看很多的資料，做好規(guī)劃才能有條有理的進行設(shè)計。我感覺一下子就將所學的知識充分運用到以后可能從事的工作中，同時也發(fā)現(xiàn)其實我們專業(yè)在很多方面都可以發(fā)展。在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去查看文獻，如何與同學探討，與老師交流。 我特此在此真誠地感謝楊老師，以及研究生學長們的幫助。通過這次打磨車間通風除塵系統(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的內(nèi)容，是我們今后走入社會在自己的工作崗位上進行相關(guān)設(shè)計工作的一次模擬，對于工科學生來說光學不做是不能很好的掌握技能的，只有不斷的使用一個東西，才能做到徹底掌握某項技能，才不會在以后進入工作室顯得手足無措。索然我的課程設(shè)計還有很多的不足，有很多不完善甚至有錯的地方。但我覺得認真做了，就有收獲。 11附錄 [1] 孫一堅. 工業(yè)通風. 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. 化學工業(yè)出版社.2004 [3] 張殿印, 王純. 除塵工程設(shè)計手冊. 化學工業(yè)出版社, 2003 [4] 胡傳鼎. 通風除塵設(shè)備設(shè)計手冊. 化學工業(yè)出版社, 2003 [5] 張殿印,王純.除塵器手冊. 化學工業(yè)出版社, 2005 [6] 王紹文 楊景玲 環(huán)保設(shè)備材料手冊（第二版）