工業(yè)通風課程設(shè)計-某綜合車間局部通風除塵系統(tǒng)設(shè)計

某綜合車間局部通風除塵系統(tǒng)設(shè)計PAGE第16頁某綜合車間局部通風除塵系統(tǒng)設(shè)計摘要本次課程設(shè)首先是將車間劃分成兩個區(qū)域。然后計算出各設(shè)備排風罩的排風量，計算系統(tǒng)的排風量及阻力，進行除塵器和風機的選擇，繪制通風系統(tǒng)布置圖?？紤]到車間粉塵污染的特點以及進出空間的限制，比較各種類型的除塵器，選擇了最合理的通風除塵方案，進行了通風除塵系統(tǒng)的設(shè)計。關(guān)鍵詞：風量；風壓；排風罩；除塵某綜合車間局部通風除塵系統(tǒng)設(shè)計目錄1前言 12排風量計算 32.1設(shè)備參數(shù) 32.2各設(shè)備排風量計算 42.3各管路排風量計算 73各通風系統(tǒng)的排風量和阻力計算 93.1第一工作區(qū)排風量和阻力計算 93.1.1繪制軸測圖 93.1.2確定管徑和單位長度的摩擦阻力 93.1.3確定各管段的局部阻力系數(shù) 103.1.4計算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力 123.1.5對并聯(lián)管路進行阻力平衡計算 133.1.6除塵器及風機的選擇 153.1.7管道計算匯總 163.2第二工作區(qū)排風量和阻力計算 173.2.1繪制軸測圖 173.2.2確定管徑和單位長度摩擦力 173.2.3確定各管段的局部阻力系數(shù) 183.2.4計算各管段的延程摩擦阻力和局部阻力 193.2.5對并聯(lián)管路進行阻力平衡計算 193.2.6除塵器及風機的選擇 193.2.7管道計算匯總 204總結(jié) 21附錄I 22附錄II 23參考文獻 241前言人類在生產(chǎn)和生活的過程中，需要有一個清潔的空氣環(huán)境（包括大氣環(huán)境和室內(nèi)空氣或境）。因此，就要在生產(chǎn)和生活的過程采用通風和除塵技術(shù)。通風工程在我國實現(xiàn)四個現(xiàn)代化的進程中，一方面起著改善居住建筑和生產(chǎn)車間的空氣條件，保護人民健康、提高勞動生產(chǎn)率的重要作用；另一方面在許多工業(yè)部門又是保證生產(chǎn)正常進行，提高產(chǎn)品質(zhì)量所不可缺少的一個組成部分。工業(yè)通風是控制車間粉塵、有害氣體或蒸氣和改善車間內(nèi)微小氣候的重要衛(wèi)生技術(shù)措施之一。其主要作用在于排出作業(yè)地帶污染的或潮濕、過熱或過冷的空氣，送入外界清潔空氣，以改善作業(yè)場所空氣環(huán)境。工業(yè)通風按其動力來源分為自然通風和機械通風。自然通風依靠室內(nèi)外空氣溫度差所形成的熱壓和室外風力所形成的風壓而使空氣流動；機械通風則依靠通風機所形成的通風系統(tǒng)內(nèi)外壓力差而使空氣沿一定方向流動。凈化工業(yè)生產(chǎn)過程中排放出的含塵氣體稱為工業(yè)除塵。風機生產(chǎn)行業(yè)引進國外技術(shù)，改變了以往風機全壓偏小、不適用于除塵系統(tǒng)的狀況。新產(chǎn)品不但全壓滿足除塵工程的需求，而且噪聲低、機械效率高、振動小，并有較好的防磨措施。除塵系統(tǒng)風量調(diào)節(jié)技術(shù)的應用越來越普遍。以往僅靠液力耦合器使風機變速，現(xiàn)在已有多種變頻調(diào)速器，適用于不同規(guī)格的電機，因而風量調(diào)節(jié)更易實現(xiàn)。除塵系統(tǒng)風量調(diào)節(jié)，離不開流量監(jiān)測，已開發(fā)出含塵氣體流量連續(xù)監(jiān)測裝置，具有不堵、阻力小、應用方便等特點，在除塵系統(tǒng)運行中發(fā)揮了很好的作用。有些生產(chǎn)過程如原材料加工、食品生產(chǎn)、水泥等排出的粉塵都是生產(chǎn)的原料或成品，回收這些有用原料，具有很大的經(jīng)濟意義。在這些部門，除塵設(shè)備既是環(huán)保設(shè)備又是生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)防塵技術(shù)的前景是廣大的：1、工業(yè)防塵法規(guī)更完善，執(zhí)法更強化。進入21世紀，我國經(jīng)濟將繼續(xù)高速發(fā)展，公眾對工作和生活環(huán)境的要求將更高，有關(guān)法規(guī)更趨完善，執(zhí)法力度將更為加強。工業(yè)防塵技術(shù)必須在高效、低耗、可靠、方便等方面達到一個新的水平。2、加強工業(yè)防塵技術(shù)標準的建設(shè)。目前，許多防塵設(shè)施不規(guī)范，標準化程度差，質(zhì)量不高，達不到預期效果。在塵源控制方面，尤顯薄弱，工業(yè)防塵技術(shù)標準化問題，已直接影響工業(yè)防塵工作的進行。3、工業(yè)防塵技術(shù)將與生產(chǎn)工藝更緊密結(jié)合。首先，積極促進生產(chǎn)工藝及設(shè)備的改進，努力實現(xiàn)本質(zhì)無害化，達到事半功倍之效；其次，工業(yè)防塵技術(shù)應力求促進產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的提高；再者，應更方便操作和維修。4、工業(yè)防塵將緊密結(jié)合節(jié)能。通過工業(yè)防塵技術(shù)的實施，使生產(chǎn)工藝簡化，生產(chǎn)能耗降低；促進二次能源的回收；在保證防塵效果的同時，盡量減少處理風量，降低系統(tǒng)阻力，從而降低自身能耗等等。本次課程主要是運用通風除塵技術(shù)知識對某綜合車間局部通風除塵系統(tǒng)進行設(shè)計。選取通風管道、除塵器及風機。2排風量計算2.1設(shè)備概述通風管道設(shè)計計算主要包括以下步驟（通風除塵）：1、確定通風除塵系統(tǒng)方案，繪制管路系統(tǒng)軸測圖；2、對管路系統(tǒng)分段，注明管段長度、風量管部件位置等進行編號；3、假定管路系統(tǒng)不同管段的風速；4、根據(jù)假定速度和已知管段的風量確定各管段管徑，計算管路阻力；5、通風除塵系統(tǒng)中的各并聯(lián)支管的阻力平衡計算，其差值不宜大于10％；一般通風系統(tǒng)管路阻力不超過15％；6、計算系統(tǒng)管路總阻力；7、除塵設(shè)備和通風機的選擇。本次課程設(shè)計的車間包括兩個工作區(qū)，兩個工作區(qū)內(nèi)的主要設(shè)備如表2.1所示。車間的高度為6.6米。工作溫度為20℃，在20℃時空氣密度為1.2Kg/m3。根據(jù)以上步驟，分別對第一工作區(qū)和第二工作區(qū)進行了管道設(shè)計。當車間內(nèi)有不同的送、排風要求，或者車間面積較大，送、排風點較多時，為了便于運行管理，常分設(shè)多個送、排風系統(tǒng)。劃分的原則：1、空氣處理要求相同時、室內(nèi)參數(shù)要求相同的，可劃為一個系統(tǒng)。2、同一生產(chǎn)流程、運行班次和運行時間相同的，可劃為一個系統(tǒng)。3、同一生產(chǎn)流程、同時工作的揚塵點相距不大時，宜合為一個系統(tǒng)。4、有毒和無毒的生產(chǎn)區(qū)，宜分開設(shè)置通風系統(tǒng)和凈化系統(tǒng)。若不要求回收，并且混合后不會爆炸或者混合后不會導致風管內(nèi)結(jié)露的，可以合為一個系統(tǒng)。5、排風量大的排風電位于風機附近，不和遠處排風量小的排風點和為同一個系統(tǒng)根據(jù)以上原則、各工藝設(shè)備產(chǎn)生的有害物成分，及廠區(qū)平面布置圖，將1、2、3,號設(shè)備劃分為第一區(qū)，4、5、6號設(shè)備劃分為第二區(qū)，各設(shè)備參數(shù)見表2.1。表2.1編號設(shè)備工藝尺寸（mm）排風罩形式有害物成分設(shè)計參數(shù)1振動篩1000×800×700整體密閉罩礦物粉塵罩縫隙總面積0.2m2滲入風速0.4～0.6m/s誘導氣流0.5m3/s頂部接管標高1.5m局部阻力系數(shù)為0.62加熱爐1500×1000×1500矩形傘型罩余熱、煙塵有害物距罩口1.0m熱源溫度7000C3圓錐破碎機Ф900×800圓形罩礦物粉塵有害物距罩口1.5m4鍍鉻600×700（工作口）通風柜氫氟酸蒸汽頂部接管標高1.7m常溫5、6酸洗900×800×1200槽邊排風罩25%鹽酸溫度60oC2.2各設(shè)備排風量計算1號整體密閉罩由表2.1知，設(shè)備1為振動篩，其尺寸為1000×800×700，排風罩形式為整體密閉罩，有害物礦物粉塵。密閉罩排風量：L=L1+L2式中L—防塵密閉罩的排風量，m3/sL1—物料與工藝設(shè)備帶入罩內(nèi)的空氣量，m3/sL2—由孔口或不嚴密縫隙吸入的空氣量，m3/s先計算通過孔口，縫隙吸入罩內(nèi)的空氣量L2。罩縫總面積0.2m2，縫隙孔口的風速0.4~0.6m/s，我們?nèi)?.5m/s，則根據(jù)Bev-noulli方程，則：L2=VF=0.5×0.2=0.1m3/s，L1=0.5m3/s密閉罩排風量為:L=L1+L2=0.1+0.5=0.6m3/s.2號矩形傘形罩排風量由表2.1知，設(shè)備2為加熱爐，其尺寸為1500×1000×1500mm，排風罩形式為矩形傘形罩，有害物成分是余熱，煙塵。加熱爐的排風罩是熱源上方的接收式排風罩，在計算排風量前要判斷該罩是否為低懸罩。低懸罩的判斷公式為：(2.1)式中：H--為罩口到污染源的距離，m；AP--為熱源的水平投影面積，m2。由公式（2.1）得：，所以該罩為低懸罩。（2.2）（2.3）（2.4）（2.5）（2.6）式中：α--對流放熱系數(shù)，J/m2s℃；A--系數(shù)，水平散熱面為1.7；△t--熱源表面與周圍空氣的溫度差，℃；F--熱源的對流放熱面積，m2；Q--熱源的對流熱量，kJ/s；B--熱源水平投影的長邊尺寸，m；L0--罩口斷面上熱射流流量，m3/s；v′--擴大面積上的空氣吸入速度，v′=0.5-0.75m/s；F′--罩口的擴大面積，m2。由公式（2.2）計算得：由公式（2.3）計算得：由公式（2.4）、（2.5）計算得：由于受橫向氣流影響較小，排風罩口的尺寸應比熱源尺寸擴大200mm，即：矩形傘型罩的長寬分別為1700mm和1200mm。通常v＇=0.5~0.75m/s由公式（2.6）計算得：3號圓形罩由表2.1知，設(shè)備3圓錐破碎機，其尺寸為?900×800mm，排風罩形式為圓形罩，有害物成分是礦物粉塵。加熱爐的排風罩是熱源上方的接收式排風罩，在計算排風量前要判斷該罩是否為低懸罩。低懸罩的判斷公式為：(2.1)式中：H--為罩口到污染源的距離，m；AP--為熱源的水平投影面積，m2。H=1.5(×0.452)=0.2384<1.5m,所以圓形罩為高懸罩，則，Z=H+2Bdz=0.43Z0.88Z—假想點熱源至計算斷面的有效距離，m。H—熱源至計算斷面的距離，m。B—熱源水平投影直徑或長邊尺寸，m。Z=H+2B=1.5+2×0.45=2.4mdz=0.43Z0.88=0.43×2.16065132=0.929m確定罩口尺寸：D=dz+0.8H=0.929+0.8×1.5=2.129m確定高懸罩的排風量L=V＇F＇,V=0.5~0.75m/sL=0.6××(2.1292-0.9292)=1.50m3/s4號通風柜排風量由2.1表可知，工藝為鍍鉻，工作口尺寸600×700，有害為氫氟酸蒸汽。根據(jù)公式：（2.7）式中通風柜的排風量，；工作孔上的控制風速，通常在1.0~1.5之間，本次取1.25；工作孔或縫隙的面積，；安全系數(shù)，1.1~1.2；柜內(nèi)的污染氣體發(fā)生量，當取最大值時，近似為0；計算得到，4號通風柜排風量根據(jù)公式（2.7）得：m3/s5，6號槽邊排風罩排風量由表2.1知，設(shè)備,5，6的工藝為酸洗，酸洗槽的尺寸為900×800×1200，排風罩形式為槽邊排風罩，有害物成分是25%鹽酸，溫度60度槽邊排風罩分為單側(cè)和雙側(cè)兩種，單側(cè)適用于曹寬B≤700mm，B>700mm時用雙側(cè)因為本設(shè)備槽寬B=800>700，所以槽邊排風罩選為雙側(cè)。根據(jù)國家標準設(shè)計，條縫式槽邊排風罩的斷面尺寸（E×F）共三種，250×200mm，250×250mm，200×200mm。本設(shè)計選用E×F=250×250mm。E=250mm的稱為高截面。高截面雙側(cè)排風（總風量）計算公式在《工業(yè)通風》中第47頁中查得。為：在《工業(yè)通風》中第47頁中查得。（2.8）式中：A—槽長，m；B—槽寬，m；Vx—邊緣控制點的控制風速，m/s。本設(shè)計中為0.4m/s。在《工業(yè)通風》中第228頁，附錄5鍍槽邊緣控制點的吸入速度Vx在《工業(yè)通風》中第228頁，附錄5鍍槽邊緣控制點的吸入速度Vx中查得。由公式（2.8）得高截面雙側(cè)排風（總風量）為：。2.3各管路排風量計算將第一區(qū)設(shè)備用管道連接，對各管段進行編號。如圖2.1圖2.1管道連接圖1號管路排風量即為1號排風罩排風量。 同理，。3號管路風量為排入風量之和即：。同理。6號管路和7號管路排風量相同為除塵器排入風量的1.05倍。將第二區(qū)設(shè)備用管道連接，對各管段進行編號。如圖2.2圖2.2管道連接圖同理,,，,。3各通風系統(tǒng)的排風量和阻力計算3.1第一工作區(qū)排風量和阻力計算3.1.1繪制軸測圖標出各管段長度和各排風點的排風量，軸測圖詳見附錄I。3.1.2確定管徑和單位長度的摩擦阻力在第一工作區(qū)內(nèi)，設(shè)除塵風管垂直管最小風速，水平管最小風速，空氣密度。管段1：通風管路為圓形鋼板制風管根據(jù)公式：（3.1）（3.2）（3.3）式中管道內(nèi)的風量，；管道直徑，；管道截面積，；管道內(nèi)的風速，；由公式3.3得，根據(jù)通風管道統(tǒng)一規(guī)格，取，則實際流速，根據(jù)，可確定單位長度摩擦阻力系數(shù)。同理，可計算并查出管段2、3、4、5、6、7的管徑、實際流速、單位長度摩擦阻力及各管段摩擦阻力。其結(jié)果見表3.2。3.1.3確定各管段的局部阻力系數(shù)管段1：設(shè)備整體密閉罩，（查文獻【2】），查得；90°彎頭（R=1.5d）兩個；；。直流三通（1-4），，；。管段2：設(shè)備矩形傘形罩，，查得；120°彎頭（R=1.5d）一個；；合流三通（2-4），，；。管段3：設(shè)備圓形罩，，查得；合流三通（3-5），，。管段4：直流三通（4-5），，；管段5：90°彎頭（R=1.5d）兩個；管段6：90°彎頭（R=1.5d）一個；管段7：在排塵管出口有一個帶擴散管的傘形風帽（h/D=0.5），查得：。3.1.4計算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力根據(jù)公式（3.4）式中——局部阻力系數(shù)；——風管內(nèi)空氣的平均流速，；——空氣的密度，；——風管長度，m；可算出局部阻力，具體數(shù)據(jù)見表3.2。3.1.5對并聯(lián)管路進行阻力平衡計算匯合點A：對匯合點A（見附錄=1\*ROMANI）進行阻力平衡計算，=151.39，=90.09。依據(jù)公式：（3.5）（3.6）式中調(diào)整后的管徑，㎜；原設(shè)計的管徑，㎜；原設(shè)計的支管阻力，；要求達到的支管阻力，。為使管段1、2達到阻力平衡，改變管段2的管徑，增大其阻力。根據(jù)公式（3.6）：根據(jù)通風管道統(tǒng)一規(guī)格，取。算出其對應的阻力:根據(jù)公式（3.5）：，符合要求。匯合點B：根據(jù)公式（3.6）：根據(jù)通風管道統(tǒng)一規(guī)格，取。算出其對應的阻力:根據(jù)公式（3.5）:，此時仍處于不平衡狀態(tài)。如繼續(xù)減小管徑，取，其對應阻力為240.07Pa，同樣處于不平衡狀態(tài)。因此決定取，在運行時再輔以閥門調(diào)節(jié)，消除不平衡。3.1.6除塵器及風機的選擇選擇除塵器時必須全面考慮各種因素的影響，在設(shè)計中應考慮以下匹配問題:（1）除塵器出口凈化后氣體的粉塵濃度要與環(huán)保規(guī)定的排放濃度要求相匹配。設(shè)計時應根據(jù)處理氣體的粉塵濃度,處理量和環(huán)保規(guī)定的排放要求確定所要求除塵器的除塵效率,然后選擇合適的除塵器類型。在運行中,還應注意由于運動工況不穩(wěn)定對除塵效率的影響。（2）除塵器的性能要與處理的氣體特性和粉塵性質(zhì)相匹配。氣體的溫度、濕度、腐蝕性、可燃與爆炸性等都直接制約除塵器的使用。如袋式除塵器不能用于處理高溫、高濕的氣體。粉塵的粒徑及其分布、粘結(jié)性、濕潤性、比電阻、可燃性和濃度等性質(zhì)直接決定了除塵器的除塵效果和應用。不同的除塵器所能去除的粉塵粒徑范圍也不同；對于粘結(jié)性粉塵不宜采用袋式除塵器；比電阻大的粉塵電除塵效果差；疏水性粉塵不宜采用濕式除塵器；粉塵濃度高時應考慮采用雙級除塵。（3）除塵器的收塵方法要與除下粉塵的處理方法相匹配。例如直接丟棄,應考慮對環(huán)境的二次污染問題。（4）除塵器的費用要與企業(yè)的經(jīng)濟實力相匹配。對于小型生產(chǎn)廠應選用結(jié)構(gòu)簡單的、設(shè)備費和運動費少的除塵設(shè)備。表3.1

除塵器的性能除塵器名稱適用的粒徑范圍（μm）效率（%）阻力（Pa）設(shè)備費運行費重力沉降室慣性除塵器旋風除塵器臥式旋風水膜除塵器電除塵器袋式除塵器文丘里除塵器>5020-505-15≥50.5-10.5-10.5-1<5050-7060-9095-9890-9895-9990-9850-130300-800800-1500800-120050-1301000-15004000-10000少少少中在中上少少少中中中上大大本系統(tǒng)的主要有害物為煙塵、礦物粉塵，粒徑范圍大約在5—15μm之間，本次設(shè)計選取旋風除塵器，從上部排風，選擇規(guī)格為?1400的旋風式除塵器，處理風量17820-26730m3/h，高低5600mm，進風口W×H=308×700mm，出風口?700mm，底桶?×H=1400×1200，除塵效率大于95%，阻力為1000Pa。計算系統(tǒng)總阻力和風量：選擇風機：風機風量。風機風壓。風機:型號：C4-72NO.8D主軸轉(zhuǎn)速（r/min）：1450流量（）：18134全壓（）：2005功率（Kw）:14.39軸功率（Kw）:12.26效率81.8%電動機:型號：功率（Kw）：18.53.1.7管道計算匯總將以上計算的數(shù)據(jù)進行整理、匯總，最后，得到表3.2管道水利匯總表（一區(qū)）。具體數(shù)據(jù)見表。表3.2管道水利匯總表（一區(qū)）管道編號流量長度m管徑mm流速m/s局部阻力系數(shù)局部阻力Pa單位長度摩擦阻力Pa/m摩擦阻力Pa管段阻力Pa備注10.609.625012.221.0291.396.2560151.3921.984.145012.450.8175.333.614.7690.09阻力不平衡31.504.340011.940.8472.85417.289.05阻力不平衡42.494.545015.66-0.1-14.7162712.2953.991463012.800.3433.422.636.469.8264.19663013.440.1718.422.816.835.2274.193063013.440.665.032.884149.0321.98400152.0631.50360142.23除塵器10003.2第二工作區(qū)排風量和阻力計算3.2.1繪制軸測圖標出各管段長度和各排風點的排風量，軸測圖詳見附錄I。3.2.2確定管徑和單位長度摩擦力在第二工作區(qū)內(nèi)，設(shè)除塵風管垂直管最小風速，水平管最小風速，空氣密度。由公式3.3得，根據(jù)通風管道統(tǒng)一規(guī)格，取，則實際流速，根據(jù)，可確定單位長度摩擦阻力系數(shù)。同理，可計算并查出管段2、3、4的管徑、實際流速、單位長度摩擦阻力及各管段摩擦阻力。其結(jié)果見表3.3。3.2.3確定各管段的局部阻力系數(shù)管段1：設(shè)備槽邊排風罩ζ=2.34；。合流三通（1-5），；90°彎頭（R=1.5d）一個；120°彎頭（R=1.5d）一個；。管段2：設(shè)備槽邊排風罩，合流三通（2-4），；90°彎頭（R=1.5d）一個；120°彎頭（R=1.5d）一個；。管段3：通風柜；合流三通（3-5），，。管段4：。合流三通（1-5），；管道5：90°彎頭（R=1.5d）三個；管道6：在排塵管出口有一個帶擴散管的傘形風帽（h/D=0.5），查得：。3.2.4計算各管段的延程摩擦阻力和局部阻力根據(jù)公式3.4可算出局部阻力，具體數(shù)據(jù)見表3.2。3.2.5對并聯(lián)管路進行阻力平衡計算匯合點A:根據(jù)公式（3.5）（3.6）得：為使管段2、3達到阻力平衡，改變管段3的管徑，增大其阻力。根據(jù)公式（3.6）：根據(jù)通風管道統(tǒng)一規(guī)格，取。算出其對應的阻力根據(jù)公式（3.5）：符合要求。匯合點B：根據(jù)公式（3.5）（3.6）得：為使管段1、4達到阻力平衡