打磨車間通風(fēng)除塵旋風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計4（課程設(shè)計）

打磨車間通風(fēng)除塵旋風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計4（課程設(shè)計）,打磨,車間,通風(fēng),透風(fēng),除塵,旋風(fēng),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)除塵系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)老師：楊家寬教授 課設(shè)編寫者：胡雅君 班級：環(huán)工1101 學(xué)號：U201115855 華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 二0一四 年 5 月  目 錄 設(shè)計任務(wù)書 1 一、局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的組成 3 二、局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計 6 2.1 集氣罩的設(shè)計 6 2.2 管網(wǎng)的設(shè)計 6 2.3 凈化設(shè)備的選用及設(shè)計 6 2.4 通風(fēng)機(jī)的設(shè)計及選型 7 三、集氣罩 8 3.1大容積密閉罩 8 3.2 傘形罩 8 3.2 排風(fēng)罩尺寸及排風(fēng)量計算 9 四、管網(wǎng)的設(shè)計 11 4.1 管網(wǎng)的布置 11 4.2 通風(fēng)管道的水利計算 11 五、旋風(fēng)除塵器的選型 14 5.1 旋風(fēng)除塵器的計算 14 5.2 壓力損失 15 六、通風(fēng)機(jī)的選型 16 七、工程經(jīng)濟(jì)概算 17 八、致謝 18 旋風(fēng)除塵器課程設(shè)計任務(wù)書 一、設(shè)計題目 打磨車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計（選用旋風(fēng)除塵器） 二、課程設(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。 一 局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的組成 局部排風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1-1所示: 局部排風(fēng)系統(tǒng)由以下幾部分組成: (1) 局部排風(fēng)罩 局部排風(fēng)罩用來捕集污染物.它的性能對局部排風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有直接影響.性能良好的排風(fēng)罩，如密閉罩，只要較小的風(fēng)量就可以獲得良好的工作效果。根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備和工藝操作，可選擇合適的排風(fēng)罩形式。本設(shè)計中針對兩種打磨機(jī)，分別設(shè)計兩種排風(fēng)罩：A型打磨機(jī)選用截面是矩形的傘形罩，B型打磨機(jī)選用大容積密閉罩。具體設(shè)計參數(shù)見第三部分。 (2) 風(fēng)管 通風(fēng)系統(tǒng)中輸送氣體的管道成為風(fēng)管，它不系統(tǒng)的各個設(shè)備或部件連成一個整體。為了提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，贏合理選定風(fēng)管的截面形狀、管中氣體流速、管路走向。風(fēng)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。本設(shè)計中采用薄鋼板制作排氣罩，為降低系統(tǒng)成本，選用聚氯乙烯板做風(fēng)管。 (3) 凈化設(shè)備 為了防治大氣污染，當(dāng)排出的工業(yè)污染物超過排放標(biāo)準(zhǔn)時，必須用凈化設(shè)備處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排入大氣。本設(shè)計采用旋風(fēng)分離器作為除塵設(shè)備。 (4) 風(fēng)機(jī) 風(fēng)機(jī)向機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)提供空氣流動的動力。為了防止風(fēng)機(jī)的磨損，通常把它放在凈化設(shè)備的后面。 二 局部排氣通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計 2．1 集氣罩的設(shè)計 根據(jù)本系統(tǒng)產(chǎn)塵設(shè)備的尺寸及產(chǎn)塵量，本系統(tǒng)對A、B型打磨機(jī)分別采用傘形罩和大容積密閉罩，其中B型打磨機(jī)同一房間里的兩臺設(shè)備設(shè)置一個密閉罩。集氣罩的設(shè)計計算主要涉及加工材料的選擇、加工尺寸的計算和集氣罩排風(fēng)量的計算。具體計算及選型過程見滴三部分。 2．1 管網(wǎng)的設(shè)計 通風(fēng)管網(wǎng)的設(shè)計主要包括管網(wǎng)的布置、各管段管長的確定、管內(nèi)氣體流速的確定、各管段管徑的計算、管段間連接形式的選擇以及各管段阻力的計算。其中管段阻力的計算為后續(xù)風(fēng)機(jī)的選擇提供依據(jù)。根據(jù)車間的尺寸及各產(chǎn)塵設(shè)備的分布關(guān)系布置管網(wǎng)，如下圖： 對各管段的具體參數(shù)選擇及計算見第四部分。 2．3 凈化設(shè)備的選用及設(shè)計 在旋風(fēng)除塵器的幾何尺寸中，以旋風(fēng)除塵器的直徑、氣體進(jìn)口以及排氣管形狀與大小為最重要影響因素。 ? ①一般旋風(fēng)除塵器的筒體直徑越小，粉塵顆粒所受的離心力越大，旋風(fēng)除塵器分離的粉塵顆粒越小，除塵效率也就越高，但過小的筒體直徑會造成較大直徑顆粒有可能反彈至中心氣流而被帶走，使除塵效率降低。另外，簡體大小對于黏性物料容易引起堵塞，因此，一般筒體直徑不宜小于50-75mm，大型化后，以出現(xiàn)筒徑大于2000mm 的大型旋風(fēng)除塵器。 ? ②較高除塵效率的旋風(fēng)除塵器，都要有合適的長度比例。合適的長度不但使進(jìn)入筒體的塵粒停留時間增長有利于分離，且能使尚未到達(dá)排氣管的顆粒有更多的機(jī)會從旋流核心中分離出來，減少二次夾帶，以提高除塵效率。 關(guān)于本設(shè)計所采用的旋風(fēng)除塵器的尺寸及各項(xiàng)參數(shù)的具體設(shè)計計算詳見第五部分。 2．4 通風(fēng)機(jī)的設(shè)計及選型 除塵系統(tǒng)中通風(fēng)機(jī)為整個系統(tǒng)氣體的流動提供動力，風(fēng)機(jī)的選型決定著整個系統(tǒng)的性能及經(jīng)濟(jì)特性。 風(fēng)機(jī)根據(jù)其作用原理的不同一般可分為離心式和軸流式兩類。 本設(shè)計采用離心式通風(fēng)機(jī)。離心通風(fēng)機(jī)的工作原理為:氣體在離心通風(fēng)機(jī)中的流向先為軸向，后轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪庇谕L(fēng)機(jī)軸的徑向運(yùn)動，當(dāng)氣體通過旋轉(zhuǎn)葉輪的葉道間，由于葉片的作用，氣體獲得能量，即氣體壓力提高和動能增加。當(dāng)氣體獲得的能量足以克服其阻力時，則可將氣體輸運(yùn)到高處和遠(yuǎn)處。 通風(fēng)機(jī)的計算主要是風(fēng)量和風(fēng)壓的計算，具體計算見第六部分。 三 集氣罩 局部排風(fēng)罩有多種形式，主要有密閉罩、柜式排風(fēng)罩、外部吸氣罩以及熱源上部接收式排風(fēng)罩、槽邊排風(fēng)罩、大門空氣幕和吹吸式排風(fēng)罩。 其中密閉罩又分為局部密閉罩、整體密閉罩和大容積密閉罩。由于B型打磨機(jī)產(chǎn)塵量較大且裝置在房間內(nèi)的分布有利于設(shè)置密閉罩，故本系統(tǒng)中對于B型打磨機(jī)的粉塵收集采用大容積密閉罩。 外部吸氣罩主要有側(cè)吸罩和傘形罩。由于傘形罩吸塵效率較高，需要的排風(fēng)量較側(cè)吸罩小，從節(jié)能的角度考慮，本系統(tǒng)的A型打磨機(jī)采用傘形罩收集粉塵。 3.1大容積密閉罩 （1）排風(fēng)口位置的確定 排風(fēng)口位置應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的工作特點(diǎn)及含塵氣流運(yùn)動規(guī)律確定。排風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在罩內(nèi)壓力最高的部位，以利于消除正壓；不應(yīng)在含塵氣流濃度高的部位或飛濺區(qū)內(nèi)。 根據(jù)這一原則，本設(shè)計中B型打磨機(jī)密閉罩的排風(fēng)口設(shè)在靠近門一側(cè)，偏東部位。以據(jù)排塵點(diǎn)較遠(yuǎn)以防堵塞及保證排風(fēng)口在壓力較高的部位。 （2）排風(fēng)量的計算 大容積密閉罩的排風(fēng)量的計一般按截面平均風(fēng)速計算： Q=3600Av 式中 Q-所需排風(fēng)量，m3/h; A- 密閉罩截面積，m2; v-垂直于密閉罩面的平均風(fēng)速，m/s,一般v取0.25-0.5m/s。 3.2傘形罩 （1）傘形罩尺寸的確定 如上表所示，傘形罩邊緣一般超出除塵設(shè)備邊緣0.5H，傘面的角度大于45°。 （2）排風(fēng)量的計算 排風(fēng)量的計算也有上表給出?？芍?dāng)三面設(shè)置擋板的時候排風(fēng)量較?。? Q=3600BHvx 式中 Q-排風(fēng)量，m3/h; B- 排氣寬度，m; H-排氣罩口距工作臺距離，m； Vx-控制風(fēng)速，m/s. 3.3排氣罩尺寸及排風(fēng)量計算 （1）A型打磨機(jī)的排氣罩計算 A型打磨機(jī)采用傘形罩，根據(jù)文獻(xiàn)資料，傘形罩距打磨機(jī)臺面的距離選用H=0.5m。為減小排氣量，減輕后續(xù)風(fēng)機(jī)的負(fù)壓，對傘形罩設(shè)置三面擋板。 傘形罩尺寸：寬度B=0.6+2×0.4×0.5=1.0m 控制風(fēng)速的選擇原則如下： 由于本系統(tǒng)中處理的粉塵粒徑較大，故控制風(fēng)速可取上限值。Vx=0.5m/s 故傘形罩排風(fēng)量：Q=3600KBHvx=3600×1.4×1.0×0.5×0.5=1260m3/h （1） B型打磨機(jī)的排氣罩計算 B型打磨機(jī)采用大容積密閉罩，根據(jù)打磨機(jī)的尺寸及房間內(nèi)兩臺打磨機(jī)的相對位置分布，設(shè)置大容積密閉罩的尺寸為：4m×2m×2m。 根據(jù)上述控制風(fēng)速選擇原則，密閉罩的控制風(fēng)速選偏大的值：vx=0.3m/s 密閉罩的排風(fēng)量：Q=3600Fvx=3600×4×2×0.3=8640m3/h 據(jù)文獻(xiàn)介紹，去經(jīng)驗(yàn)值考慮10%漏風(fēng)量，則密閉罩的排風(fēng)量為 Q=8640×1.1=9500m3/h 四 管網(wǎng)的設(shè)計 4.1 管網(wǎng)的布置 本設(shè)計系統(tǒng)采用最簡單的并列垂直式布置形式，管網(wǎng)平面布置圖如下： 管網(wǎng)的垂直布置圖： 4.1 通風(fēng)管道的水利計算 （1）由文獻(xiàn)[2]知當(dāng)輸運(yùn)含鋁塵的空氣時，垂直風(fēng)管的最小風(fēng)速為20m/s,水平風(fēng)管的最小風(fēng)速為25m/s。 管段1 根據(jù)Q1=9500m3/h(2.64m3/s)、v1=25m/s，有文獻(xiàn)[2]附錄9查出管徑和單位長度磨檫阻力。所選管徑應(yīng)符合通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格。 D1=360mm Rm1=18Pa/m 同理可查得3、5、7、9管段的管徑和比摩阻，見表4-1。 確定管段2、4、6、8的管徑及單位長度磨檫阻力，見表4-1。 （2）查文獻(xiàn)[2]附錄10得各管段的局部阻力系數(shù)： 1)管段1： 設(shè)備密閉罩： ζ=1.0 90°彎管（R/D=1.5）2個， ζ=0.17 直流三通（1-3） α=30° F1+F2=F3 F2/F3=1802/4002=0.203 Q2/Q3=2600/12100=0.217 查得ζ13=0.32 ∑ζ=1.0+0.34+0.32=1.66∑∑∑∑ 2)管段2 矩形傘形罩 2個 α=60°，ζ=0.16 90°彎頭4個 ，ζ=0.17 60°彎頭一個，ζ=0.15 直流三通（2-3），ζ=0.32 ∑ζ=0.32+0.68+0.15+0.32=1.47 3）管段3 直流三通（3-5） F3+F4=F5 F4/F5=3202/5002=0.410 Q4/Q5=9500/21600=0.440 ζ35=0.50 4)管段4 密閉罩一個 ，ζ=1.0 90°彎管一個，ζ=0.17 60°彎頭一個，ζ=0.15 直流三通（4-5） ζ45=0.50 ∑ζ=1.0+0.17+0.15+0.50=1.82 5)管段5 直流三通（5-7）α=30° F5+F62=F7 F6/F7=1802/5602=0.103 Q6/Q7=2600/24200=0.107 ζ57=0.02 6)管段6 矩形傘形罩 2個 α=60°，ζ=0.16 90°彎頭4個 ，ζ=0.17 60°彎頭一個，ζ=0.15 直流三通（6-7），ζ=0.02 ∑ζ=0.32+0.68+0.15+0.02=1.17 7）管道7 同上 直流三通（7-9）ζ79=1.0 8）管道8 密閉罩一個 ，ζ=1.0 90°彎管一個，ζ=0.17 60°彎頭一個，ζ=0.15 直流三通（8-9） ζ89=1.0 ∑ζ=1.0+0.17+0.15+1.0=2.32 9）管道9 直流三通（9-11）ζ911=0.52 10）管道10 矩形傘形罩 4個 α=60°，ζ=0.16 90°彎頭7個 ，ζ=0.17 直流三通（10-11），ζ=0.02 ∑ζ=0.64+1.19+0.52=2.35 11)管段12 90°彎管3個，ζ=0.1 ∑ζ=0.3 根據(jù)以上計算列水利計算表如圖4-1： 通風(fēng)管道水利計算表 表4-1 管段編號 流量（m3/h,m3/s） 長度l(m) 管徑D（mm） 流速v(m/s) 動壓Pa(Pa) 局部阻力系數(shù) ∑ζ 局部阻力Z(Pa) 單位長度磨檫阻力Rm(Pa/m) 磨檫阻力Rml(Pa) 管段阻力 Rml+Z (Pa) 1 9500（2.64） 8.00 360.00 25.94 404.96 1.66 672.24 18.00 144.00 816.24 3 12100（3.36） 4.00 400.00 26.74 430.38 0.50 215.19 13.00 52.00 267.19 5 21600（6.00） 4.00 500.00 30.56 562.13 0.02 11.24 18.00 72.00 83.24 7 24200（6.72） 2.00 560.00 27.28 448.13 1.00 448.13 14.00 28.00 476.13 9 33700（9.36） 6.00 630.00 30.03 542.76 0.52 282.23 14.00 84.00 366.23 4 9500（2.64） 4.00 320.00 32.83 648.67 1.82 1180.58 31.00 124.00 1304.58 8 9500（2.64） 4.00 320.00 32.83 648.67 2.32 1504.92 31.00 124.00 1628.92 2 2600（0.72） 2.00 180.00 28.29 481.94 1.47 708.45 55.00 110.00 818.45 6 2600（0.72） 2.00 180.00 28.29 481.94 1.17 563.87 55.00 110.00 673.87 10 5000（1.39） 5.00 250.00 28.32 482.71 2.35 1134.37 35.00 175.00 1309.37 11 38700（10.75） 0.50 700.00 28.00 471.97 　 0.00 14.00 7.00 7.00 12 38700（10.75） 4.00 700.00 28.00 471.97 0.30 141.59 14.00 56.00 197.59 13 38700（10.75） 4.00 700.00 28.00 471.97 　 0.00 14.00 56.00 56.00 由上表可知風(fēng)管的總阻力為：Pa=8004.82Pa 五 旋風(fēng)除塵器的選型 5.1 旋風(fēng)除塵器的計算 進(jìn)入旋風(fēng)的風(fēng)量Q=10.75m3/s,旋風(fēng)除塵器的入口風(fēng)速一般在12-25m/s范圍內(nèi)。本系統(tǒng)中粉塵粒徑較大，故取較大風(fēng)速，取v=20m/s. 入口截面積 A=Q/v=10.75/20=0.538m2 根據(jù) 入口寬度b有 2b2=A 故 b=518m 對于標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器 外筒直徑D=4b=2073mm 為保證除塵效率 旋風(fēng)分離器直徑一般不大于1000mm，故選用兩臺筒徑為1m的高流旋風(fēng)分離器。 筒體長度L=1.7D=1700mm 椎體長度h=2.0D=2000mm 灰口直徑d1=0.4D=400mm 入口高度 a=0.8D=800mm 入口寬度 b=0.35D=350mm 總長H=3.7D=3700mm 排出筒直徑 De=0.75D=750mm  5.2計算壓力損失 參照《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計手冊》.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計③壓力損失通常用旋風(fēng)除塵器進(jìn)出口全壓差來表示，在實(shí)際計算中引入一個阻力系數(shù)ζ ζ= K 由于該旋風(fēng)除塵器設(shè)計為無葉片標(biāo)準(zhǔn)的切向進(jìn)口，《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計手冊》.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計③表23.1-50，取K=7.5 ζ=7.5×0.8×0.35/0.752 =3.7 參照《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計手冊》.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計③式23.1-80壓力損失公式Δp=ζρ得 ΔP=3.7×202×1.204/2 =890.9Pa 3.3.2除塵效率的計算 （1）分級除塵效率 由《除塵器》圖1—6查得旋風(fēng)除塵器分級除塵效率公式為 式中 x—取平均粒徑。 當(dāng)粒徑x=25μm時， η25=100(1-e-0.117×251.20)=99.9986% 粉塵中最小粒徑的粉塵的去除效率已經(jīng)接近100%，則更大粒徑的基本能完全去除?？芍龎m器對于此工藝的粉塵基本能完全去除。 總效率接近100%。 六 風(fēng)機(jī)的選型 風(fēng)機(jī)分為離心式和軸流式，本系統(tǒng)采用離心式。 1） 風(fēng)機(jī)的總壓 計算可知管道壓力降為Pa1=8004.82Pa 兩個旋風(fēng)分離器的總壓力損失為Pa2=2×890.9=1781.9Pa 風(fēng)機(jī)的總壓為P=Pa1+Pa2=8004.82+1781.9=9786.7Pa 風(fēng)機(jī)選型是通常乘以系數(shù)K，取K=1.15 則風(fēng)機(jī)所需總壓Pa=1.15×9786.7=11255 2） 風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量 前面算得風(fēng)量Q=38700m3/h 乘以系數(shù)K=1.15 Q=1.15×38700=44500 m3/h 如上圖，選擇LGX75-22A-1型鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為47123m3/h,壓力為12199Pa.配用電動機(jī)功率250kw. 七 工程經(jīng)濟(jì)概算 聚乙烯管 ，每米大概30元/m，系統(tǒng)管總長49.5m,故管道費(fèi)用30 *49.5=1335元。 假設(shè)彎頭等的費(fèi)用是管的20%，則管道總費(fèi)用1335*1.2=1600元。 市場上此型號旋風(fēng)除塵器價格1.2萬元左右。 風(fēng)機(jī)每天用電量250*24=6000kwh 設(shè)電費(fèi)1元/kwh,則風(fēng)機(jī)每天用電費(fèi)用6000元。 整套設(shè)備運(yùn)行五年的總費(fèi)用是1600+12000+6000*365=220萬元 由以上計算可知，通風(fēng)系統(tǒng)的主要成本在風(fēng)機(jī)上。 八 致謝 在這次課設(shè)中真的學(xué)到了很多，非常感謝楊家寬老師關(guān)于大氣課設(shè)的指導(dǎo)，以及同組及不同組同學(xué)們的幫助，由于本次課設(shè)時間比較緊張，本系統(tǒng)的設(shè)計可能存在種種的不 參考文獻(xiàn) [1] 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(xué)工業(yè)出版社.2004 [1] 孫一堅. 工業(yè)通風(fēng).中國建筑工業(yè)出版社.1985 [1] 金國淼. 除塵設(shè)備.化學(xué)工業(yè)出版社.2002 [1] 王純，張殿印. 除塵設(shè)備手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社.2009 [1] 蔣仲安，杜翠鳳，劉偉. 工業(yè)通風(fēng)與除塵.冶金工業(yè)出版社.2010 [1] 馬中飛，沈恒根. 工業(yè)通風(fēng)與除塵.中國勞動社工保障出版社.2009 [1] GB/T 16758-2008.排風(fēng)罩的分類與技術(shù)條件 足，望老師批評指正。 22