車間除塵課程設(shè)計

學(xué)號：2010122140課程設(shè)計題目車間除塵系統(tǒng)設(shè)計學(xué)院環(huán)境與生物工程學(xué)院專業(yè)環(huán)境工程班級環(huán)境工程一班學(xué)生姓名張瓊指導(dǎo)教師楊海林 2013年6月23日目錄TOC\o"1-3"\h\z\u1前言 -3-2設(shè)計任務(wù)書 -3-2.1設(shè)計目的 -3-2.2設(shè)計任務(wù)與要求 -3-2.3設(shè)計資料 -4-3設(shè)計說明書 -6-3.1集氣罩的設(shè)計 -6-3.1.1設(shè)計原則 -6-3.1.2集氣罩尺寸參數(shù)的確定 -6-3.1.3控制點控制速度的確定 -7-3.1.4排風(fēng)量的確定 -9-3.2除塵器的選型與設(shè)計 -9-3.2.1除塵器類型比選 -9-3.2.2除塵器的選型 -10-3.3管道、彎頭及三通的設(shè)計 -11-3.3.1管道設(shè)計原則 -11-3.3.2管道的初步設(shè)計 -11-3.3.3管徑與管內(nèi)流速的確定 -12-3.3.4彎頭的設(shè)計 -13-3.3.5三通的設(shè)計計算 -13-3.3.6管段長度的確定 -13-3.4壓損平衡設(shè)計 -14-3.4.1管段壓損計算 -14-3.4.2壓力校核 -16-3.4.3除塵系統(tǒng)總壓力損失 -17-3.5風(fēng)機的選擇與校核 -17-3.6電機的選擇與校核 -18-3.7車間布置 -19-3.7.1車間布設(shè)原則 -19-3.7.2車間大門與窗戶的設(shè)計 -20-3.7.3車間總體布局 -20-3.8有關(guān)說明 -20-4參考文獻(xiàn) -21-1前言在工業(yè)生產(chǎn)過程中，常常出現(xiàn)各種粉塵和有害氣體。目前最常用的控制方法是將有害的物質(zhì)在發(fā)生源直接收集起來，經(jīng)過凈化設(shè)備凈化后排到大氣中取，這就是局部氣體凈化系統(tǒng)，這種凈化系統(tǒng)所需要的風(fēng)量最小，效果好，能耗少。局部通風(fēng)系統(tǒng)分為局部進(jìn)風(fēng)和局部排風(fēng)兩類。生產(chǎn)實際工作中采用局部排風(fēng)較多。局部排風(fēng)凈化系統(tǒng)主要由集氣罩，排風(fēng)管道，凈化設(shè)備，風(fēng)機，煙囪等組成。2設(shè)計任務(wù)書2.1設(shè)計目的通過對大氣污染凈化系統(tǒng)的工藝設(shè)計，初步掌握大氣污染凈化系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，培養(yǎng)利用已經(jīng)學(xué)過的理論知識綜合分析問題，并提高解決實際問題的能力、繪圖能力、以及正確使用設(shè)計手冊的能力。2.2設(shè)計任務(wù)與要求1.集氣罩的設(shè)計:控制點控制速度的確定，集氣罩排煙量、尺寸的確定2.除塵器的選型與設(shè)計：確定除塵器類型、型號及規(guī)格，并確定其主要運行參數(shù)。3.管網(wǎng)布置及計算：確定各裝置的位置、管道布置及管內(nèi)流速。并計算各管段的管徑、長度、流速以及系統(tǒng)總壓損。4.風(fēng)機及電機的選擇設(shè)計：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計算選擇風(fēng)機種類、型號及電動機的種類、型號和功率。5.門窗位置、數(shù)量根據(jù)需要自行設(shè)計。6.編寫設(shè)計說明書：設(shè)計說明書按設(shè)計程序編寫。包括方案的確定、設(shè)計計算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計的簡圖等內(nèi)容。課程設(shè)計說明書應(yīng)有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻(xiàn)等部分。文字應(yīng)簡明、通順，內(nèi)容正確完整，書寫工整，裝訂成冊。7.圖紙要求(1)除塵系統(tǒng)平面布置圖一份(2)除塵器立面圖一份2.3設(shè)計資料1.設(shè)計題目：車間除塵系統(tǒng)設(shè)計2.課題已知條件：車間面積與兩臺產(chǎn)生污染設(shè)備的位置（見圖1）。此圖僅給出方柱及污染源相對位置，門、窗位置及墻厚由設(shè)計定；產(chǎn)生污染源設(shè)備的情況污染源：立方體長×寬×高=1200×600×1000操作條件：20℃101.3KPa污染源產(chǎn)生輕礦物粉塵，以輕微速度發(fā)散到尚屬平靜的空氣中。在該污染設(shè)備的頂部設(shè)計兩個傘形集氣罩，罩口邊須距離污染源上平面H=600mm時才操作正常。管道和集氣罩均用鋼板制作鋼管相對粗糙度K=0.15排氣筒口離地面高度12m除塵器

查找產(chǎn)品目錄進(jìn)行設(shè)備選型有關(guān)尺寸

墻厚240mm方塊柱300×300

車間大門可取2010×2010

3010×3010

2550×2410

4010×4010

窗臺到地面距離:民房900～700mm

工業(yè)用房1.0～2.0m

倉庫1.5～2.0m3設(shè)計說明書3.1集氣罩的設(shè)計3.1.1設(shè)計原則1.集氣罩應(yīng)盡可能將污染源包圍起來，使污染物的擴(kuò)散限制在最小范圍內(nèi)，以便防止橫向氣流的干擾，減少排風(fēng)量。2.集氣罩的吸氣方向盡可能與污染氣流的運動方向一致，充分的利用污染氣流的初始動能。3.盡量減少集氣罩的開口面積，減少排風(fēng)量。4.集氣罩的吸氣氣流不允許先經(jīng)過工人的呼吸區(qū)再進(jìn)入罩內(nèi)。5.集氣罩的結(jié)構(gòu)不應(yīng)妨礙工人操作和設(shè)備檢修。根據(jù)以上原則選取冷過程上部集氣罩，為避免橫向氣流干擾，在罩口設(shè)置活動擋板，以保證罩口氣流速度分布均勻。如右圖所示。3.1.2集氣罩尺寸參數(shù)的確定本設(shè)計中污染源尺寸為，故適宜采用矩形集氣罩.1．集氣罩口長邊設(shè)罩口長邊尺寸為l，污染源長邊尺寸為L，則已知，，故；2.集氣罩口短邊由于空間限制，B只能為。3.集氣罩口周長為避免橫向氣流干擾，要求罩口至污染源距離H盡可能小于或等于0.3L，即，比題設(shè)條件小，故需在罩口四周加設(shè)活動擋板，考慮到空間限制，集氣罩可設(shè)計為三面敞開形式，罩口敞開面周長為。4.集氣罩?jǐn)U張角為保證罩口吸氣速度均勻，吸氣罩的擴(kuò)張角ɑ不應(yīng)大于，本設(shè)計中取，5.集氣罩高度取480mm。為提高集氣罩的控制效果，減少無效氣流的吸入，罩口加設(shè)法蘭邊。法蘭邊寬，本設(shè)計取160mm，則集氣罩總高為3.1.3控制點控制速度的確定當(dāng)污染源為污染物發(fā)生量較小的冷過程源時，可以采用速度控制法進(jìn)行外部集氣罩的設(shè)計。采用控制速度法計算集氣罩的排風(fēng)量，關(guān)鍵在于確定控制速度和集氣罩結(jié)構(gòu)、安設(shè)位置及周圍氣流運動情況，一般通過現(xiàn)場實測確定。由于本例缺乏現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，設(shè)計時參考表1-表4確定表1污染源的控制速度污染物的產(chǎn)生狀況舉例控制速度/m.s-1以輕微的速度放散到相當(dāng)平靜的空氣中蒸汽的蒸發(fā)，氣體或煙氣敞口容器中外逸以輕微的速度放散到尚屬平靜的空氣中噴漆室內(nèi)噴漆，斷續(xù)地傾倒有塵屑的干物料到容器中，焊接以相當(dāng)大的速度放散出來，或放散到空氣運動迅速的區(qū)域翻砂、脫模、高速（大于1m/s）皮帶運輸機的轉(zhuǎn)運點、混合、裝貨或裝箱以高速放散出來，或是放散到空氣運動迅速的區(qū)域磨床，中破碎，在巖石表面工作表2按周圍氣流情況和污染物危害性選擇風(fēng)速周圍氣流情況控制風(fēng)速/(m/s)危害性小時危害性大時無氣流或容易安裝擋板的地方中等程度氣流的地方較強氣流或不按擋板的地方強氣流的地方非常強氣流的地方表3按污染物危害性及集氣罩形式選擇控制風(fēng)速危害性圓形罩側(cè)面方形罩傘形罩一面開口兩名開口三面開口四面開口大0.380.500.50.630.88中0.330.450.380.500.78小0.300.380.250.380.63由上述知集氣罩為矩形，三面開口且設(shè)置擋板；根據(jù)題設(shè)條件，污染源產(chǎn)生輕礦物粉塵，以輕微速度發(fā)散到尚屬平靜的空氣中。表4敞開斷面處流速罩子形式斷面流速（m/s）罩子形式斷面流速（m/s）四面敞開三面敞開兩面敞開一面敞開綜合考慮上述因素及安全性，采取最大值原則，由表4得敞開斷面處控制流速在之間。但考慮到流速太大時，會造成動力消耗過大，故可取。3.1.4排風(fēng)量的確定式中：P罩口敞開面周長，m；H罩口至污染源距離，m；K考慮沿高度速度分布不均勻的安全系數(shù)，通常取K=1.4；控制速度。3.2除塵器的選型與設(shè)計3.2.1除塵器類型比選表5各種除塵器的效率對比除塵器名稱全效率/%不同粒徑（）時的分級效率/%帶擋板的沉降室58.67.522438090普通的旋風(fēng)除塵器65.31233578291長椎體旋風(fēng)除塵器84.240799299.5100噴淋塔94.5729698100100電除塵器97.09094.59799.5100文丘里除塵器99.59999.5100100100袋式除塵器99.799.5100100100100表6各種除塵設(shè)備投資和運行費用設(shè)備投資費用（萬元）運行費用（萬元）高效旋風(fēng)除塵器100100袋式除塵器250250電除塵器450200塔式洗滌器270260文丘里洗滌器220500本方案根據(jù)運行穩(wěn)定性，一次性投資及處理效率、運行成本等綜合考慮，選用袋式除塵器。3.2.2除塵器的選型1.選型除塵器選用LD14-112型機械振打袋式除塵器，其技術(shù)性能見下表5表7LD14-112型機械振打袋式除塵器型號形式分室數(shù)濾袋數(shù)過濾面積/m2處理氣量/(m3/h)壓力損失/Pa排出管數(shù)質(zhì)量/kg尺寸/mmALLD14-112單列811222433600980111998225060002.規(guī)格參數(shù)濾袋：圓形帶進(jìn)出風(fēng)方式：下進(jìn)風(fēng)上出風(fēng)袋過濾方式：內(nèi)濾式濾料：208滌綸絨布每個除塵箱過濾面積為,由14條濾袋組成，每條濾袋直徑，長為3100mm,過濾面積為。3.校核過濾面積：式中：過濾氣速，欲處理的煙氣量，。則：，所以所選除塵器符合要求。3.3管道、彎頭及三通的設(shè)計3.3.1管道設(shè)計原則管道系統(tǒng)布置應(yīng)從總體布局考慮，統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局。力求簡單、緊湊，安裝、操作、維修方便，盡可能縮短管線長度，減少占地空間，適用、美觀、節(jié)省投資。管道應(yīng)盡量集中成列、平行敷設(shè)，并應(yīng)盡量沿墻或柱子敷設(shè)。管徑大的或保溫管道應(yīng)設(shè)在靠墻側(cè)。管道與梁、柱、墻、設(shè)備及管道之間應(yīng)有一定的距離，以滿足施工、運行、檢修和熱脹冷縮的要求，一般不小于。管道應(yīng)盡量避免遮擋室內(nèi)采光和妨礙門窗啟閉；應(yīng)不妨礙設(shè)備、管件、閥門和人孔的操作和檢修；應(yīng)不妨礙起重機的工作。管道通過人行道時，與地面凈距應(yīng)不小于2m。除塵管道力求順直，保證氣流暢通。分支管與水平管或傾斜主干管連接時，應(yīng)從上部或側(cè)面接入；三通管的夾角一般不大于30°。進(jìn)行管道壓力損失計算時，管段長度一般按兩管件中心線之間的距離計算，不扣除管件（如三通、彎頭）本身的長度。對并聯(lián)管道進(jìn)行阻力平衡計算，除塵系統(tǒng)小于10%，否則進(jìn)行管徑調(diào)整。3.3.2管道的初步設(shè)計3.3.3管徑與管內(nèi)流速的確定表8除塵風(fēng)管內(nèi)最低風(fēng)速m3/h粉塵類別粉塵名稱垂直風(fēng)管(m/s)水平風(fēng)管(m/s)礦物粉塵重礦物粉塵1416輕礦物粉塵1214灰土、沙塵1618干細(xì)型沙1720金剛砂、剛玉粉1519本設(shè)計中，污染物為輕礦物，由表得水平管內(nèi)最低流速為，垂直管為?？紤]要用到垂直管和水平管兩部分，初選流速為，管段1、2：由，，根據(jù)下式求得管徑：根據(jù)《全國通用通風(fēng)管道設(shè)計計算表》取標(biāo)準(zhǔn)管徑管徑管內(nèi)實際流速不符合要求。根據(jù)《全國通用通風(fēng)管道設(shè)計計算表》取標(biāo)準(zhǔn)管徑管徑管內(nèi)實際流速符合要求。管段3：由，根據(jù)下式求得管徑：根據(jù)《全國通用通風(fēng)管道設(shè)計計算表》取標(biāo)準(zhǔn)管徑。管內(nèi)實際流速符合要求。管段4、5:因為，所以。3.3.4彎頭的設(shè)計管段1：設(shè)計一個彎頭。該管段管徑為，根據(jù)《通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計手冊》得時，阻力系數(shù)。管段2：設(shè)計一個彎頭。該管段管徑為，根據(jù)《通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計手冊》得時，阻力系數(shù)。管段4：設(shè)計兩個彎頭。該管段管徑為，根據(jù)《通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計手冊》得時，阻力系數(shù)。3.3.5三通的設(shè)計計算在管段1、2、3交接處安裝一個直流三通。使得車間兩個污染源的粉塵均能順利進(jìn)入管段3以及其后的管道系統(tǒng)。根據(jù)《通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計手冊》查得時，，管段1、2的管徑：，經(jīng)過三通后的管徑3.3.6管段長度的確定根據(jù)管段設(shè)計原則第7條，沿程損失計算應(yīng)為兩管件中心線之間的距離計算，不扣除管件（如三通、彎頭）本身的長度。除塵器進(jìn)口高度：3653mm管段1：管段2：管段3：管段4：管段5：3.4壓損平衡設(shè)計3.4.1管段壓損計算管段1：1）管段，，動壓為123.62Pa。則摩擦壓力損失2）局部阻力包括：矩形傘形集氣罩：，彎頭，取，的直流三通，故則局部壓力損失為：管段2：1）管段，，動壓為123.62Pa。則摩擦壓力損失2）局部阻力包括：矩形傘形集氣罩：，彎頭，取，吸入三通（支管），如圖，，故則局部壓力損失為：管段3：1）管段，動壓為128.67Pa。則摩擦壓力損失2）局部阻力包括：除塵器壓力損失合流三通除塵器入口，由已知條件知除塵器入口尺寸為，該管段直徑為，為漸擴(kuò)和變徑管連接，取漸擴(kuò)和變徑管長度，如圖，，則局部壓力損失為：管段4：1）管段，，動壓為128.67Pa。則摩擦壓力損失2）局部阻力包括：兩個彎頭，取，除塵器出口尺寸，管段直徑為700mm，為漸縮管連接，取漸縮管長度，如圖，，故則局部壓力損失為：管段5：1）管段，，動壓為128.67Pa。則摩擦壓力損失2）局部阻力包括：風(fēng)機入口，預(yù)選C6-48No10C型號離心通風(fēng)機。風(fēng)機入口直徑800mm，為漸擴(kuò)管連接，取漸擴(kuò)管長度，如圖，，，帶擴(kuò)散管的傘形風(fēng)帽故則局部壓力損失為：3.4.2壓力校核并聯(lián)管路阻力損失平衡計算：結(jié)點A:，，，由此可知，結(jié)點壓力平衡，管徑選擇合理。3.4.3除塵系統(tǒng)總壓力損失以最大阻力線路計算：將上述計算結(jié)果列入表中表9通風(fēng)系統(tǒng)水力計算表管段編號流量Q(m/s)管長l(m)管徑d(mm)流速v(m/s)λ/d/動壓摩擦壓損(Pa)局部壓損系數(shù)Σζ局部壓損(Pa)管段總壓損(Pa)12.8128.350015.530.0329123.6233.760.3239.5673.3222.8121.9250015.530.0329123.627.810.5365.5273.3335.6241.5870015.840.0219128.674.450.441036.611041.0645.6241070015.840.0219128.6728.180.4659.1987.3755.6241270015.840.0219128.6733.810.6786.21120.023.5風(fēng)機的選擇與校核1.通風(fēng)機風(fēng)量式中：通風(fēng)機的風(fēng)量(m3/h)考慮系統(tǒng)漏風(fēng)時的安全系數(shù)，除塵系統(tǒng)管道取Q管道系統(tǒng)的總風(fēng)量()故通風(fēng)機風(fēng)量為：2.通風(fēng)機風(fēng)壓式中：安全系數(shù)，除塵管道??；、、通風(fēng)機性能表中給出的空氣密度、壓力和溫度，通常，對于通風(fēng)機，。故通風(fēng)機風(fēng)壓為：3.設(shè)備選型根據(jù)上述風(fēng)量和風(fēng)壓，選用C6-48No10C型離心通風(fēng)機，性能與選用件見表3表10C6-48型排塵離心通風(fēng)機性能與選用件表轉(zhuǎn)速（r/min）全壓（Pa）風(fēng)量（）電動機三角帶主軸帶輪電機帶輪電機導(dǎo)軌（二套）型號kW型號根數(shù)內(nèi)周長（mm）代號代號代號10001903~148123983~34050Y180L-422C34500校核：對于C6-48No10C型離心通風(fēng)機，當(dāng)轉(zhuǎn)速為1000r/min時，壓力損失：除塵系統(tǒng)總壓力損失為，其值在所選風(fēng)機全壓內(nèi)，故壓力滿足要求。風(fēng)量：除塵系統(tǒng)計算風(fēng)量為，所選風(fēng)機風(fēng)量范圍內(nèi)，基本符合要求。綜上所述，風(fēng)機選型符合系統(tǒng)要求。3.6電機的選擇與校核根據(jù)所選風(fēng)機選擇配套電機Y180L-4，其技術(shù)數(shù)據(jù)參見表4.表11電動機技術(shù)數(shù)據(jù)同步轉(zhuǎn)速1500r/min（4極），頻率50Hz，額定電壓380V功率（kW）型號電流（A）轉(zhuǎn)速（r/min）效率（%）功率因數(shù)cosф堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（Nm）堵轉(zhuǎn)電流（A）最大轉(zhuǎn)矩（Nm）額定轉(zhuǎn)矩（Nm）額定電流（A）額定轉(zhuǎn)矩（Nm）22Y180L-442.5147091.50.862.07.02.2復(fù)核電動機功率：式中：K電動機備用系數(shù)，對于通風(fēng)機，當(dāng)電動機功率大于5Kw時，取K=1.15；通風(fēng)機的全壓效率，一般取0.5-0.7；機械傳動效率，V帶傳動取0.95。綜上所述，配套電機滿足要求。3.7車間布置3.7.1車間布設(shè)原則1）車間大門設(shè)計要根據(jù)除塵系統(tǒng)的整體布置，本著方便節(jié)省的原則進(jìn)行