打磨車間通風(fēng)除塵旋風(fēng)除塵器系統(tǒng)設(shè)計(課程設(shè)計)
打磨車間通風(fēng)除塵旋風(fēng)除塵器系統(tǒng)設(shè)計(課程設(shè)計),打磨,車間,通風(fēng),透風(fēng),除塵,旋風(fēng),除塵器,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)除塵器系統(tǒng)設(shè)計
指導(dǎo)老師:楊家寬教授
課設(shè)編寫者:滕鷹
班級:環(huán)工1101
學(xué)號:U201115843
華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院
二零一四年五月
目 錄
1、 局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的組成...............................................................2
1.1設(shè)計任務(wù)及目的.................................................................................2
1.2設(shè)計資料.............................................................................................2
2、 局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的組成...............................................................3
3、 集氣罩...............................................................................................4
3.1集氣罩設(shè)計原則.................................................................................4
3.2集氣罩種類.........................................................................................4
3.3集氣罩方案選定.................................................................................4
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(biāo)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(qiáng)損失計算.....................................................................................8
5、 旋風(fēng)除塵器的選型..........................................................................10
5.1選型原則............................................................................................10
5.2選型步驟............................................................................................10
5.3設(shè)計計算............................................................................................11
6、 風(fēng)機(jī)的選型......................................................................................12
6.1風(fēng)量....................................................................................................12
6.2全壓....................................................................................................12
6.3通風(fēng)機(jī)的選型原則............................................................................13
7、 煙囪設(shè)計..........................................................................................13
7.1煙囪出口尺寸計算............................................................................13
7.2風(fēng)帽設(shè)計............................................................................................13
8、 經(jīng)濟(jì)衡算..........................................................................................14
8.1工程投資............................................................................................14
8.2運(yùn)行費(fèi)用............................................................................................14
9、 致謝..................................................................................................15
10、 參考文獻(xiàn)..........................................................................................15
一、局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計
1、 設(shè)計任務(wù)及目的
本除塵系統(tǒng)的對象為一工廠的打磨車間,打磨車間打磨鋁件時產(chǎn)生的粉塵嚴(yán)重危害到工人的身體健康,污染周圍的環(huán)境。
根據(jù)產(chǎn)生粉塵的特性,本設(shè)計項目選用旋風(fēng)除塵器對打磨車間的通風(fēng)除塵系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計,配上相應(yīng)的集氣排氣設(shè)備,降低環(huán)境污染和對工人身體的危害。
2、 設(shè)計資料
(1)打磨機(jī)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(jī):A型與B型。其中A型打磨機(jī)共8臺,外形尺寸(mm)為700×600(長×寬);B型打磨機(jī)共6臺,外形尺寸(mm)為600×600(長×寬)。已知A型打磨機(jī)產(chǎn)塵量為8kg/h,B型打磨機(jī)產(chǎn)塵量為10kg/h。要求對A型與B型打磨機(jī)的粉塵收集分別采用不同類型的吸氣罩。打磨機(jī)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)系統(tǒng)的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,保障工人的身體健康。典型的局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)如圖2所示,通常由下述幾個部分組成。
含塵氣體
集氣罩
除塵器
風(fēng)機(jī)
煙囪
排入大氣
圖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(yùn)動,可在有害物散發(fā)地點(diǎn)直接捕集有害物而控制其在車間的擴(kuò)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(kuò)散。針對不同的設(shè)備使用不同種類的集氣罩。
2、 除塵器
為了保護(hù)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(jìn)行處理,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后再排入大氣。
3、 風(fēng)機(jī)
風(fēng)機(jī)由電動機(jī)帶動,為空氣流動提供動力。為了防止風(fēng)機(jī)的磨損和腐蝕,一般把它裝置在除塵設(shè)備的后面。
4、 風(fēng)管
風(fēng)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(jī)的選擇。
5、 煙囪
將經(jīng)過除塵器處理后的室內(nèi)空氣排放到大氣中,煙囪適當(dāng)?shù)奈恢煤透叨饶苡欣谖廴疚镔|(zhì)的擴(kuò)散。
6、 其它設(shè)備
其他輔助設(shè)備包括清灰除塵設(shè)備等,保障系統(tǒng)的運(yùn)行。
三、集氣罩
1、 集氣罩設(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) 吸塵罩盡量靠近污染源并將其圍罩起來。形式有密閉型、圍罩型等。
(3) 決定吸塵罩安裝的位置和排氣方向。研究粉塵發(fā)生機(jī)理,考慮飛散方向、速度和臨界點(diǎn),用吸塵罩口對準(zhǔn)飛散方向。
(4) 決定開口周圍的環(huán)境條件。應(yīng)在不影響操作的情況下將四周圍起來,盡量少吸入未被污染的空氣。
(5) 防止吸塵罩周圍的紊流,捕捉點(diǎn)周圍的紊流對控制風(fēng)速有影響。
(6) 吹吸式利用噴出的力量將污染氣體排出。
(7) 決定控制風(fēng)速。為使有害物從飛散界限的最遠(yuǎn)點(diǎn)流進(jìn)吸塵罩開口處,而需要的最小風(fēng)速被稱為控制風(fēng)速。
(8) 集氣罩的配置應(yīng)與生產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)一致,力求不影響工藝操作和設(shè)備檢修。
2、 集氣罩種類
按集氣吸塵罩的作用和構(gòu)造,主要分為四類:密閉罩、半密閉罩、外部罩和吹吸罩。
3、 集氣罩方案選定
外部集氣罩被廣泛的運(yùn)用到各種粗磨床和細(xì)磨床上。他也很適合用來排除高速切削時放出的金屬屑和粒狀灰塵。
外部罩結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,課分為上吸式和側(cè)吸式兩類。由于吸氣罩的形狀大都和傘相似,所以這類罩簡稱傘型罩。采用傘型罩是,應(yīng)該考慮工藝設(shè)備的安裝高度,室內(nèi)橫向氣流的干擾因素,必要時也可以采取圍擋、回轉(zhuǎn)、升降及其他改進(jìn)措施。
A型集氣罩的設(shè)計:
A型打磨機(jī)采用側(cè)吸罩,有法蘭邊,名稱為自由懸掛。有法蘭邊,法蘭寬度一般是150mm~200mm,為減少空氣的吸入量,本法蘭寬度采用200mm。擴(kuò)張角δ=30o~60o時,壓力損失最小,本設(shè)計采用δ=60o.A型打磨機(jī)吸塵罩口尺寸為0.6X0.3(m)。A型打磨機(jī)的打磨工作控制點(diǎn)到罩口的距離x取為0.2m。以高速散發(fā)出來,或是放散到空氣運(yùn)動很迅速的區(qū)域,最小控制風(fēng)速為2.5~10m/s之間,在此選2.5m/s。
排風(fēng)量的計算
無邊板時;
有邊板時;
B型集氣罩的設(shè)計:
B型集氣罩采用熱過程傘形罩中的低懸傘形罩。由于低懸罩非常接近熱源,上升氣流卷入周圍空氣很少,熱射流的尺寸基本上等于熱源尺寸??紤]橫向氣流的影響,罩口尺寸應(yīng)比熱源尺寸每邊擴(kuò)大150mm~200mm以上。本題取200mm,確保含塵氣體能夠完全吸收。
低懸罩的排風(fēng)量計算:
Q——總排風(fēng)量,m3/h;
——熱源與周圍空氣溫差,℃;查相關(guān)資料知道鋁的熔點(diǎn)為660℃,因此我們認(rèn)為熱源表面(工作臺)的溫度等于660℃,設(shè)定室溫為20℃。則
A、B——矩形罩口的長和寬,m。A=B=0.6+0.2=0.8m。
計算得:
綜上,總風(fēng)量為:
四、管網(wǎng)的設(shè)計
1、 管網(wǎng)設(shè)計原則
(1) 除塵器以前的含塵氣體管段可按枝狀管網(wǎng)或集合管網(wǎng)
(2) 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(diǎn)(盡量避免水平鋪設(shè),防止管道堵塞)。
(3)除塵系統(tǒng)的排風(fēng)點(diǎn)不宜過多,以利于支管間阻力平衡,如排風(fēng)點(diǎn)多,可用大斷面集合管鏈接各支管,宜超過3m/s。
(4)除塵風(fēng)管盡可能垂直或傾斜敷設(shè)
(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(xì)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) 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(diǎn)。
(7) 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(diǎn),因此宜采用集合管式除塵系統(tǒng),這種系統(tǒng)綜合起來有以下特點(diǎn):A集合管管網(wǎng)分為水平和垂直兩種,如圖3 。B集合管有粗凈化作用,下部應(yīng)設(shè)卸塵閥和粉塵輸送設(shè)備。 C管路連接方便。 D運(yùn)動風(fēng)量變化時,系統(tǒng)比較穩(wěn)定。 E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。
圖3
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(yùn)、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(jī)、埋刮板輸送機(jī)、鏈板輸送機(jī)及水力輸送機(jī)等粉塵輸送裝置。
帶有集合管的集中式除塵系統(tǒng)運(yùn)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)布置圖如圖4。
2、 管段標(biāo)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(fēng)管彎頭出的曲率半徑為接頭處進(jìn)口管徑的2倍,各水平管道長度如下表所示。
各通風(fēng)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
2.8
7.2
0.7
7.1
0.7
10.7
3.1
2.2
管段
9→10
10→11
11→12
12→16
13→14
14→15
15→16
16→20
長度/m
6.5
7.1
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
6.9
10
3、 選擇流速和管徑
管道內(nèi)的氣速應(yīng)根據(jù)粉塵性質(zhì)確定,氣速太小,氣體中的粉塵易沉積,影響除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn);氣速太大,壓力損失會成平方增長,粉塵對管壁的磨損加劇,使管道的使用壽命縮短。
查除塵風(fēng)管的最小風(fēng)速表,得金屬粉塵(鋼鐵鋁粉塵)垂直風(fēng)管最小風(fēng)速為13m/s,水平風(fēng)管為15m/s。除塵器后的排氣管道內(nèi)氣體流速一般取8~12m/s。
4、 壓強(qiáng)損失計算
摩擦阻力損失計算:
圓形管道單位長度的摩擦阻力為 :
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,;
D——圓形風(fēng)管直徑,m。
由《工業(yè)通風(fēng)》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,即可求得其余兩個參數(shù)。附錄6的線解圖是按過渡區(qū)的值,在壓力=101.325kPa,溫度=,空氣密度=1.204,運(yùn)動粘度=15.06×,管壁粗糙程度K=0.15mm、圓形風(fēng)管等條件下得出的。本設(shè)計的含塵空氣溫度和空氣密度符合上述條件,因此不需要修正系數(shù)來修正Rm。
各管段的沿程損失見下表:(所查圖表來自《除塵工程設(shè)計手冊》張殿印、王純主編——圓形風(fēng)管沿程摩擦阻力損失線算圖)
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
1.09
280
17.9
9.8
27.4
2→4
7.2
2.18
400
16.4
6
43.2
3→4
0.7
1.09
280
17.9
9.8
6.9
4→6
7.1
3.27
500
16
4.4
31.2
5→6
0.7
1.09
280
17.9
9.8
6.9
6→7
10.7
4.36
560
17
4.3
46
7→12
3.1
4.36
560
17
4.3
13.3
8→9
2.2
1.09
280
17.9
9.8
21.6
9→10
6.5
2.18
400
16.4
6
39
10→11
7.1
3.27
500
16
4.4
31.2
11→12
10.7
4.36
560
17
4.3
46
12→16
4.9
8.72
800
16.2
2.7
13.2
13→14
5.9
0.52
200
16.3
13
76.7
14→15
5.9
1.04
280
16.3
9
53.1
15→16
10.5
1.56
315
19.6
11
115.5
16→20
2.6
10.28
900
16.4
2.3
6.0
17→18
5.9
0.52
200
16.3
13
76.7
18→19
5.9
1.04
280
16.3
9
53.1
19→20
10.5
1.56
315
19.6
11
115.5
20→21
2.1
11.84
900
18.3
2.7
5.7
22→23
4.5
11.84
900
18.3
2.7
12.2
24→25
6.9
11.84
900
18.3
2.7
18.6
總計
859
局部阻力損失計算:
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.
各管段的局部阻力系數(shù)可查《除塵工程設(shè)計手冊》張殿印主編中局部阻力系數(shù)圖表的到。
(1)集氣罩及其上部豎向風(fēng)管和90°彎頭的阻力損失:
集氣罩采用側(cè)吸罩,局部阻尼系數(shù)為0.09,設(shè)定彎頭的曲率半徑為0.7m,所以r/d=2,局部阻力系數(shù)ζ=0.15。所以。
(2)1點(diǎn)處的局部壓力損失(90°彎頭):
設(shè)定彎頭的曲率半徑為0.7m,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=28.9Pa。
(3)2點(diǎn)處的局部壓力損失(45°合流三通):
分流管的管徑分別為280mm和280mm,合流管的管徑為400mm,所以F2/F1=0.49,F(xiàn)3/F1=0.49,Q3/Q2=1,得到局部阻力系數(shù)ζ=0.24,所以2點(diǎn)處的局部壓力損失為46.24Pa。
(4)4點(diǎn)處的局部壓力損失(45°合流三通):
分流管的管徑分別為280mm和280mm,合流管的管徑為400mm,所以F2/F1=0.49,F(xiàn)3/F1=0.49,Q3/Q2=0.5,得到局部阻力系數(shù)ζ=0.17,所以4點(diǎn)處的局部壓力損失為27.5Pa。
(5)6點(diǎn)處的局部壓力損失(45°合流三通):
分流管的管徑分別為280mm和500mm,合流管的管徑為560mm,所以F2/F1=0.25,F(xiàn)3/F1=0.8,Q3/Q2=0.3,得到局部阻力系數(shù)ζ=0.30,所以6點(diǎn)處的局部壓力損失為52Pa。
(6 )7點(diǎn)處的局部壓力損失(90°彎頭):
設(shè)定彎頭的曲率半徑為1.3m,所以r/d=2,查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15,所以7點(diǎn)處的局部壓力損失為26.0Pa。
(7) 另外一條支路與第一條一樣,因而不再進(jìn)行壓降損失計算。
(8)12點(diǎn)處的局部壓力損失(45°合流三通):
分流管的管徑分別為560mm和560mm,合流管的管徑為800mm,所以F2/F1=0.5,F(xiàn)3/F1=0.5,Q3/Q2=1.0,查附錄10得到得到局部阻力系數(shù)ζ=0.24,所以12點(diǎn)處的局部壓力損失為37.8Pa。
(9) 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=0.78,所以集氣罩壓力損失為124.3Pa。設(shè)定彎頭的卻率半徑為0.60m,所以r/d=2,得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15,所以90°彎頭壓力損失為23.9Pa。所以壓降總計為148.2Pa。
(10)13點(diǎn)處的局部壓力損失(90°彎頭):
設(shè)定彎頭的卻率半徑為0.60m,所以r/d=2,查附錄10得到局部阻力系數(shù)ζ=0.15,所以13點(diǎn)處的局部壓力損失為23.9Pa。
(11)14點(diǎn)處的局部壓力損失(45°合流三通):
分流管的管徑分別為200mm和200mm,合流管的管徑為280mm,所以F2/F1=0.5,F(xiàn)3/F1=0.5,Q3/Q2=1,得到局部阻力系數(shù)ζ=0.24,所以14點(diǎn)處的局部壓力損失為38.2Pa。
(12)15點(diǎn)處的局部壓力損失(45°合流三通):
分流管的管徑分別為280mm和200mm,合流管的管徑為315mm,所以F2/F1=0.8,F(xiàn)3/F1=0.4,Q3/Q2=0.5,得到局部阻力系數(shù)ζ=0.19,所以15點(diǎn)處的局部壓力損失為43.7Pa。
(13)另一條支路相同,所以省略計算。
(14)20點(diǎn)處的局部壓力損失(45°合流三通):
分流管的管徑分別為315mm和800mm,合流管的管徑為800mm,所以F2/F1=1,F(xiàn)3/F1=0.15,Q3/Q2=2.8,沒在表中查到相應(yīng)系數(shù),所以不予計算。
綜上,得到總壓降損失為:
五、旋風(fēng)除塵器的選型
根據(jù)打磨車間產(chǎn)生粉塵的顆粒直徑,本設(shè)計選用旋風(fēng)除塵器。因為旋風(fēng)除塵器沒有運(yùn)動部件,制作、管理十分方便;處理相同的風(fēng)量情況下體積小,價格便宜。
1、 選型原則
(1)旋風(fēng)除塵器凈化氣體量應(yīng)與實際需要處理的含塵氣體量一致。選擇除塵器直徑時應(yīng)該盡量小些。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。
(2)旋風(fēng)除塵器入口風(fēng)速要求保持18~23m/s,低于18m/s時,其除塵效率下降;高于23m/s是,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(hù)。
(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粉塵粒度。
(5)當(dāng)含塵氣體溫度很高時,要要求保溫,避免水分在除塵器內(nèi)凝結(jié)。
(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(fù)壓操作,更應(yīng)該注意卸料鎖風(fēng)裝置的可靠性。
(7)易燃易爆粉塵應(yīng)設(shè)有防爆裝置,防爆裝置的通常做法是在入口管道上加上一個安全防爆閥門,
(8)當(dāng)粉塵黏性較小時,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)量濃度越大。
2、 選型步驟
旋風(fēng)除塵器的選型計算主要包括類型和筒體直徑及個數(shù)的確定等內(nèi)容。
(1) 除塵系統(tǒng)需要處理的氣體量。本設(shè)計的Q=42624m3/h。
(2) 根據(jù)所需要處理氣體的含塵質(zhì)量濃度、粉塵性質(zhì)及使用條件等初步選擇除塵器類型。
(3) 根據(jù)需要處理的含塵氣體量Q,按下式算出除塵器直徑:
式中:D0——除塵器直徑,m;
VP——除塵器筒體凈空截面平均流速,m/s;VP的取值范圍為1.3~5.2 m/s,此處取VP=5m/s。
Q——操作溫度和壓力下的氣體流量,m3/h。
將數(shù)據(jù)帶入公式計算可得,D0=1.74m。
根據(jù)風(fēng)量Q、除塵器直徑D0和入口風(fēng)速,選擇旋風(fēng)除塵器型號XLP/B-20.0Y型。
其技術(shù)參數(shù)如下:進(jìn)口風(fēng)速為18m/s時,Q=46660m3/h,已知含塵總量為:
。
其他詳細(xì)參數(shù)見圖紙標(biāo)注。
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(qiáng)損失,壓強(qiáng)損失等于氣體在除塵器入口處與出去處的壓強(qiáng)差。除塵器的壓強(qiáng)損失一般有幾千至幾百毫米水柱,計算公式如下:
參考《環(huán)保設(shè)備原理與設(shè)計》表5-2-1的到局部阻力系數(shù)ζ=5.8,可得
所以除塵器局部壓強(qiáng)損失為1165.4Pa。
(2) 除塵效率計算
由前面給的數(shù)據(jù),可以計算除塵器進(jìn)口氣體含塵濃度:
C=g/m3
由氣體工業(yè)排放濃度標(biāo)準(zhǔn)要求排放濃度c0=12010-3g/m3,所以要求除塵效率為:
而本設(shè)計的粉塵分布如下表:
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
已知公式:
其中,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(jìn)口風(fēng)速,取18m/s.
D為微粒粒徑,
為微粒的密度,取2700kg/m3
Wi為旋風(fēng)除塵器的入口寬度,取0.75m
空氣的動力粘度μ=1.8×10-5kg/ms。
代入數(shù)據(jù),當(dāng)d=25時,η=98.0%
d=50時,η=99.99%
到此,我們可以知道該除塵器完全能夠滿足要求。
六、風(fēng)機(jī)的選型
1、 風(fēng)量
通風(fēng)機(jī)風(fēng)量由下式計算的得到:
Qr=kQ1kQ2Q
式中
Qr—?dú)怏w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=1.2×1.15×11.84m3/s=16.34m3/s=58821m3/h
2、 全壓
式中
所以風(fēng)管的總沿程損失為859Pa。
Pf——風(fēng)機(jī)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(jī)全壓負(fù)差系數(shù),取1.1;
其中取kp1=1.1 ,kp2=1.1,p=2729.3Pa, ps=1165.4Pa。得:
Pf=(2729.3×1.1+1165.4) ×1.1=4584.4 Pa
3、 通風(fēng)機(jī)的選型原則
(1)在選擇通風(fēng)機(jī)前,應(yīng)了解國內(nèi)通風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量情況,如生產(chǎn)的通風(fēng)機(jī)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(jī)輸送氣體的性質(zhì)的不同,選擇不同用途的通風(fēng)機(jī)。
(3)在通風(fēng)機(jī)選擇性能圖表查得有兩種以上的通風(fēng)機(jī)可供選擇時,應(yīng)優(yōu)先選擇效率較高、機(jī)號較小、調(diào)節(jié)范圍較大的一種。
(4)在選擇通風(fēng)機(jī)時,應(yīng)盡量避免采用通風(fēng)機(jī)并聯(lián)或串聯(lián)工作。當(dāng)通風(fēng)機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)應(yīng)考慮充分利用原有設(shè)備、適合現(xiàn)場安裝及安全運(yùn)行等問題。
結(jié)合上述計算,參考《除塵工程設(shè)計手冊》表8-15,,選擇使用M9-26型排塵通風(fēng)機(jī),風(fēng)量為33910-101330m3/h、全壓為8064-11968Pa,功率為158~779KW。
七、煙囪設(shè)計
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=0.66m2,直徑D=0.91m。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。
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°。
圖5 傘形風(fēng)帽
八、經(jīng)濟(jì)衡算
1、 工程投資
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(fēng)除塵器
XLP/B-20.0Y型
1
2.2萬元/10000m3
11
2
風(fēng) 管
自制
130
60元/m
0.78
3
熱源上方集氣罩
自制
6
600
0.36
4
側(cè)吸罩
自制
8
800
0.64
5
風(fēng) 機(jī)
M9-26型排塵通風(fēng)機(jī)
1
50000
5
合計
17.78萬元
2、 運(yùn)行費(fèi)用
系統(tǒng)的裝機(jī)容量按160kW計,全年工作按工作360每天工作8小時計,電費(fèi)按工業(yè)用電0.95元/千瓦時計,則全年電費(fèi)為:160×360×8×0.95=43.7萬元。
九、致謝
課程設(shè)計是我們在課堂上所學(xué)的專業(yè)課程知識的一次實際運(yùn)用,是我們今后走入社會在自己的工作崗位上進(jìn)行相關(guān)設(shè)計工作的一次模擬,對我們來說至關(guān)重要。
這一周的課程設(shè)計讓我從中學(xué)會了很多,對除塵工藝有了更深一步的認(rèn)識,同時也進(jìn)一步熟悉了cad制圖。同時,讓我認(rèn)識到將自己所學(xué)的知識應(yīng)用到實踐中去是一件很快樂的事情。
能夠順利的完成這次課設(shè),首先要感謝楊家寬老師的悉心指導(dǎo)。從平時的上課到課設(shè),可以看出老師對我們是非常認(rèn)真負(fù)責(zé)的。另一方面,感謝同學(xué)之間的相互交流,他們的幫助給我的課設(shè)帶來了很多便利,同時也讓我對有些問題看的更全面和深入;最后還要一些學(xué)長們的指導(dǎo),以及網(wǎng)上許多朋友上傳的大量資料。
參考文獻(xiàn)
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[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
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