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目錄TOC\o"1-5"\h\z1總論 3\o"CurrentDocument"1.1大氣污染概述 3\o"CurrentDocument"1.2設計任務 31.2.1設計題目 31.2.2設計原始資料 31.2.3設計內容以及要求 4\o"CurrentDocument"2集氣罩的設計 42.1集氣罩的集氣機理 42.1.1吸入氣流 42.1.2吹出氣流 52.1.3吹吸氣流 6\o"CurrentDocument"2.2集氣罩的類型 6\o"CurrentDocument"2.3吹吸式排氣罩的應用注意事項 8\o"CurrentDocument"2.4集氣罩的設計方法 9\o"CurrentDocument"3集氣罩計算以及造型 9\o"CurrentDocument"3.1集氣罩性能參數及計算 93.1.1排風量的確定 93.1.2排風量的計算 10\o"CurrentDocument"3.1.3壓力損失的確定 10\o"CurrentDocument"4設計計算及選型 11\o"CurrentDocument"4.1集氣罩尺寸設計 11\o"CurrentDocument"4.2集氣罩排風量設計計算 13\o"CurrentDocument"4.3集氣罩壓力損失的確定 13\o"CurrentDocument"設計小結 13\o"CurrentDocument"參考文獻 14某車間氣體凈化系統(tǒng)中集氣罩設計1總論1.1大氣污染概述1995年全國燃煤排放的煙塵總量為1478萬噸,其中火電廠和工業(yè)鍋爐排放量占70%以上。在火電廠排放中,地方電廠由于基本上使用的是低效除塵器,噸煤排放煙塵是國家電廠的5~10倍,其排放量占到電廠總排放量的65%。1995年全國工業(yè)粉塵排放量約為639萬噸.其中.鋼鐵生產排塵占總量的15%,水泥生產排塵占總量的70%。在水泥生產排塵中,地方水泥廠排塵占到80%,成為工業(yè)12塵的主要排放源。近年來,鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)發(fā)展迅速口1996年全國鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)污染源調查結果表明,1995年全國鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)二氧化硫、煙塵和工業(yè)粉塵排放量分別占當年全國工業(yè)二氧化硫、煙塵和工業(yè)粉塵排放瑩的28.2%、54.2%和68.3%。鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)污染物排放已成為我國環(huán)境污染的重要因素。1.2設計任務1.2.1設計題目某金屬冶煉車間除塵系統(tǒng)的集氣罩設計1.2.2設計原始資料氣體中顆粒物占15.0%,允許的排風速度最大1.0m/s;車間有2個,相距10m。煙氣粘度:2.4X10-5pa.s煙氣溫度:20°C允許罩內最大負壓:25Pa;允許壓力損失:1000pa煙氣密度:1.18kg/m3煙氣真密度:2.2g/cm3空氣過剩系數:a=1.4煙塵濃度排放標準(標準狀況下):200mg/L環(huán)境溫度:-7C當地氣壓:100KPa凈化系統(tǒng)布置場地在車間北側20-25米以內1.2.3設計內容以及要求根據煙氣性質,選擇設計合適的集氣罩,計算出集氣罩的排風量、壓力降并確定排風速度,完成除塵、風機、煙囪的位置及管道布置,最后按照工程制圖要求繪制一張集氣罩和系統(tǒng)A3圖。2集氣罩的設計2.1集氣罩的集氣機理集氣罩匯集污染物,是一種流體動力學捕集,因此要對集氣罩合理設計,必須要了解吸氣罩罩口的氣流流動規(guī)律。集氣罩口氣流流動方式有兩種:一種是吸氣口氣流的吸人流動,一種是吹氣口氣流的吹出流動。2.1.1吸入氣流吸入機理:吸氣口吸氣時,在吸氣口附近形成負壓,周圍的空氣從四面八方流向吸氣口,形成吸入氣流或匯流。實際情況吸口氣流分布特點:外部吸氣罩罩口氣流流動規(guī)律速度分布:等速面的形式確定其分布規(guī)律將吸氣口近似視為一個點匯,等速面是以該點為中心的球面,假設點匯吸風量為Q,等速面的半徑為r、r,相應氣流速度為u、u,由于通過每個等速面的風TOC\o"1-5"\h\z1 2 1 2量相等,則有Q=4nr2u=4nr2u21 1 2 22于是:u/u=(r/r)212 21表明吸氣口外氣流速度衰減很快,應盡量減少罩口至污染源的距離。圖2-1罩口的設置位置對氣流分布的影響如果吸氣口設在墻上,如圖所示,吸氣范圍減少一半,其等速面為半球面,則吸氣口的吸氣量為Q=2nr2u=2nr2u (比較兩式,可見:1(1) 吸氣速度相同時,同一距離上Q(懸空設置的吸氣口)=2Q(有一面阻擋的吸氣口)(2) 吸風量相同時,同一距離上u(有一面阻擋的吸氣口)=2u(懸空設置的吸氣口)吸風罩的形式對氣流速度分布的影響有邊的吸風口比無邊的吸風口流速衰減慢,實際等速面為橢圓形。2.1.2吹出氣流空氣從管口噴出,在空間形成的一股氣流稱為空氣射流.(1)空氣射流的一般特性。如圖2-2所示,這是等溫圓射流的示意圖。管口速度假設是完全均勻的。M為射流極點,射流中保持原出口速度v。的部分稱為射流核心,速度小于v。的部分稱為射流主體,射流核心消失的斷面BOE稱為過渡斷面,出口斷面至過渡面稱為起始段,過渡斷面以后稱為主體段。

圖2-22.1.3吹吸氣流吹吸氣流是兩股氣流組合而成的合成氣流。在集氣罩設計中,利用吹出氣流與吸入氣流聯合作用來提高所需“控制風速”的形成,稱為吹吸式集氣罩。注:①W/D,V30,一般2<H7D1>15;②勿、巧較小為好,初i>0.2m/s③K3較小為好;④Ft=較好,⑤采用經濟設計方式,使Q3或(Q1+Q3)最小。圖2-32.2集氣罩的類型集氣罩: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入凈化系統(tǒng),同時防止其向生產車間及大氣擴散,造成污染。形式:(1) 按罩口氣流流動方式分為:吸氣式和吹吸式;(2) 按集氣罩與污染源的相對位置及適用范圍,可將吸氣式集氣罩分為:密閉罩、排氣柜、外部集氣罩、接受式集氣罩等。密閉罩定義:將污染源的局部或整體密閉起來,在罩內保持一定負壓,可防止污染物的任意擴散。特點:所需排風量最小,控制效果最好,且不受室內氣流干擾,設計中應優(yōu)先選用。結構形式:局部密閉罩、整體密閉罩、大容積密閉罩(1).局部密閉罩特點:體積小,材料消耗少,操作與檢修方便;適用:產塵點固定、產塵氣流速度較小且連續(xù)產塵的地點。(2).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塵設備。(3).大容積密閉罩特點:容積大,可緩沖產塵氣流,減少局部正壓,設備檢修可在罩內進行。適用:多點源、陣發(fā)性、氣流速度大的設備和污染源。圖2-4排氣柜排氣柜可使產生有害煙塵的操作在柜內進行。(1).結構形式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置排氣口(2).布置要求:盡量避開門窗和其它進風口。

?外部吸(集、排)氣罩定義: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:結構簡單,制造方便;但所需排風量較大,且易受室內橫向氣流的十擾,捕集效率較低。常見形式:頂吸罩、側面吸罩、底吸罩、槽邊吸氣罩?接受式排氣罩.定義:接受由生產過程(如熱過程、機械運動過程)產生或誘導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,而是由于生產本身過程產生。類型:a.低懸罩(罩口高度<1.5A1/2)b.高懸罩(罩口高度>1.5A1/2)A-熱設備的水平投影面積。2.3吹吸式排氣罩的應用注意事項(1) 當接受罩懸掛較高時,用吹氣射流阻擋橫向氣流(2) 采用氣幕控制破碎機料坑的揚塵(3) 采用氣幕控制整個車間的污染源。2.4集氣罩的設計原則集氣罩的設計主要包括結構形式以及性能參數計算,集氣罩設計得合理使用較小的排風量就可以有效地控制污染物擴散。反之用很大的排風量也不一定能達到預期的效果,因此設計的書畫應該注意一下幾點:集氣罩盡可能包圍或靠近污染源,使污染物的擴散限制在最小的圍內,盡可能減小吸氣范圍,防止橫向氣流的干擾,減小排風量。在保證控制污染的條件下,盡量減少集氣罩的開口面積,使風量最小。集氣罩的吸氣氣流不允許通過人的呼吸區(qū)在進入集氣罩內,設計時要充分考慮操作人員的位置和活動范圍。集氣罩的備置應與生產工藝協調一致,力求不影響工藝操作和設備檢修。集氣罩應力求結構簡單,堅固耐用而造價低,并便于制作安裝和拆卸維修。要盡可能避免或減弱干擾氣流如堂風、逆風氣流等對吸氣氣流的影響。3.集氣罩計算以及造型3.1集氣罩性能參數及計算3.1.1排風量的確定1.排風量的測定方法集氣罩排風量Q(m3/s),可以通過實測罩口的平均吸氣速度V0(m/s)和罩口面積A0(m2)確定。Q=V0A0 (m3/s)也可以通過實測連接罩口上的平均吸氣速度V(m/s),氣流動壓Pd(Pa)或靜壓PS(Pa)及其管道斷面積A(m2)按下式確定。Q=VA=A【(2/p)Pd】1/2(m3/s)Q=qA【(2/p)PS】1/2(ms/s)式中:p—氣體密度,kg/ms^—集氣罩的流量系數3.1.2排風量的計算(1)控制速度法指在罩口前污染物擴散方向的任意點上均能使污染物吸入氣流流入罩內并將其

捕集所必須的最小吸氣速度。圖3-12)流量比法把集氣罩排風量Q3看作是污染氣流量Q1和從罩口周圍吸入室內空氣量Q2之和,即Q=Q+Q=Q(1+Q/Q)=Q(1+K)3 12 1 2 1 1Kv=(Q2/Q1)linitK---為流量比Kv通過實驗研究求出,與污染物發(fā)生量無關,只與污染源和集氣罩的相對尺寸有關.3.1.3壓力損失的確定由于集氣罩罩口處于大氣中,所以該處的全壓等于零.因而集氣罩的壓力損失寫為△P=0-P=-(Pd+Ps)=|PsI—Pd^=(PD/|PsI)1/2^=1/(1+&)1/20---流量系數&---壓力損失系數4設計計算及選型4.1集氣罩類型設計選擇原因:根據所給數據和設計要求,本設計易采用外部集氣罩的熱過程上部集氣罩(如下圖所示原因),是由于車間空間體積較大,需要有較大的收量的集氣罩。對于外部集氣罩的排風量的確定多采用控制速度法,同時考慮到氣體擴散等因素,可適當的選擇3-5個普通吹風機安裝在車間以及污染源的周圍,保證污染氣體盡可能的被集氣罩收集。駝so圖4-2控制點控制速度的確定由題設條件,經查閱文獻[2],本設計取1m/s。集氣罩排風量、尺寸的確定根據此題假設H=1m,設罩口直徑為1m,為保證罩口呼氣速度均勻,氣罩的擴張角不應大于60°,本設計中取為60°。罩口直徑D=1m罩下口面積S=n*(D/2)2=0.785(m2)罩上口面積S=n*(d/2)2=0.049(m2)集氣罩高度h=(D-d)/2=375mm=0.375m與集氣罩相連的管道內的氣流速度:v1=15.98m/s管道直徑為:250mm v0=1m/s兩個工作臺的污染相同,因此,取相同的集氣罩,流量等參數皆相同。4.2集氣罩排風量設計計算集氣罩的排風量Q(m3/s),Q1是煙氣流量,Q2是空氣流量??梢酝ㄟ^實測罩口上的平均吸氣速度V0(m/s)和罩口面積A0(m2)確定:K=H/E=1/1=1Q=Q1+Q2=Q1(1+K)=0.784m3/s因為2個集氣罩相同,所以集氣罩總的排風量為1.568m3/s艮即:5644.8m3/h;與集氣罩相連的管道內的氣流速度:v1=Q/A=1.568/0.049=32m/s檢驗:Q=A0V0所以V0=1m/s,符合題意。4.3集氣罩壓力損失的確定集氣罩的壓力損失Ap一般表示為壓力損失系數g與直管中的壓力pd之乘積的形式即:AP=gPd此集氣罩的壓損系數取g=0.11Ap=gp/2/2(Pa)=0.11x1.18kg/m3x(15.98m/s)2/2=16.57Pa.所以總的壓力損失為2Ap=33.14Pa<1000Pa符合題意要求。綜合以上計算和要求可知,該集氣罩設計合理,符合要求。設計小結這次設計根據所給資料,我們最終確定了集氣罩的形狀以及排風量和排風速度,單個集氣罩采用外部上置式集氣罩,下口直徑為1m,上口直徑為250mm,集氣罩高度為375mm,距離污染源高度為1m,經計算,排風速度為1m/s,排風量最終確定為0.784m3/s,壓力損失為16.57Pa,并且經過最終驗證,我組得出的數據基本符合規(guī)定。這次課程設計我們從遇到的難題到最終的解決過程,能夠看出我們的成長過程。最初,我們完全不理解課程設計所要求我們做的內容,然

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