車間除塵課程設計

1、真誠為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當之處，請指正。課 程 設 計題 目除塵系統(tǒng)設計學 院專 業(yè)班 級學生姓名指導教師目錄1 前言- 3 -2 設計任務書- 3 -2.1 設計目的- 3 -2.2 設計任務與要求- 3 -2.3 設計資料- 4 -3 設計說明書- 6 -3.1 集氣罩的設計- 6 -3.1.1 設計原則- 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vx的確定- 7 -3.1.4 排風量的確定- 9 -3.2 除塵器的選型與設計- 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、彎頭及三通的設計- 11 -

2、3.3.1 管道設計原則- 11 -3.3.2 管道的初步設計- 11 -3.3.3 管徑與管內(nèi)流速的確定- 12 -3.3.4 彎頭的設計- 13 -3.3.5 三通的設計計算- 13 -3.3.6 管段長度的確定- 13 -3.4 壓損平衡設計- 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 車間布設原則- 19 -3.7.2 車間大門與窗戶的設計- 20 -3.7.3 車間總體布局- 20 -3.8 有關說

3、明- 20 -4 參考文獻- 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)所需要的風量最小，效果好，能耗少。局部通風系統(tǒng)分為局部進風和局部排風兩類。生產(chǎn)實際工作中采用局部排風較多。局部排風凈化系統(tǒng)主要由集氣罩，排風管道，凈化設備，風機，煙囪等組成。2 設計任務書2.1 設計目的通過對大氣污染凈化系統(tǒng)的工藝設計，初步掌握大氣污染凈化系統(tǒng)設計的基本方法，培養(yǎng)利用已經(jīng)學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、以及正確使用設計手冊的能力。2

4、.2 設計任務與要求1.集氣罩的設計:控制點控制速度vx的確定，集氣罩排煙量、尺寸的確定2.除塵器的選型與設計：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.風機及電機的選擇設計：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)需要自行設計。6.編寫設計說明書：設計說明書按設計程序編寫。包括方案的確定、設計計算、設備選擇和有關設計的簡圖等內(nèi)容。課程設計說明書應有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻等部分。文字應

5、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 設計資料1. 設計題目：車間除塵系統(tǒng)設計2. 課題已知條件：（1） 車間面積與兩臺產(chǎn)生污染設備的位置（見圖1）。此圖僅給出方柱及污染源相對位置，門、窗位置及墻厚由設計定；（2） 產(chǎn)生污染源設備的情況污染源：立方體 長寬高=12006001000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。（3） 在該污染設備的頂部設計兩個傘形集氣罩，罩口邊須距離污染源上平面H=600mm時才操作正常。（4） 管道和集氣罩均用鋼板制作鋼管相對粗糙度 K=0

6、.15排氣筒口離地面高度12m （5） 除塵器 查找產(chǎn)品目錄進行設備選型（6） 有關尺寸墻厚 240mm 方塊柱 300300車間大門 可取 20102010 30103010 25502410 40104010窗臺到地面距離: 民 房 900700mm 工業(yè)用房 1.02.0 m 倉 庫 1.52.0 m3 設計說明書3.1 集氣罩的設計3.1.1 設計原則1.集氣罩應盡可能將污染源包圍起來，使污染物的擴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，減少排風量。4.集氣

7、罩的吸氣氣流不允許先經(jīng)過工人的呼吸區(qū)再進入罩內(nèi)。5.集氣罩的結(jié)構(gòu)不應妨礙工人操作和設備檢修。 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)的確定本設計中污染源尺寸為 LWH=12006001000，故適宜采用矩形集氣罩.1集氣罩口長邊設罩口長邊尺寸為l，污染源長邊尺寸為L，則L=0.8H+l已知l=1200mm，H=600mm，故L=1680mm；2.集氣罩口短邊B=0.8W+H=1080mm由于空間限制，B只能為2630-120=1020mm。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

8、離H盡可能小于或等于0.3L，即H504mm，比題設條件小，故需在罩口四周加設活動擋板，考慮到空間限制，集氣罩可設計為三面敞開形式，罩口敞開面周長為P=10202+1680=3720mm。4.集氣罩擴張角為保證罩口吸氣速度均勻，吸氣罩的擴張角不應大于60，本設計中取60，5.集氣罩高度h=L2tan=16802tan60=485mm 取480mm。為提高集氣罩的控制效果，減少無效氣流的吸入，罩口加設法蘭邊。法蘭邊寬150200mm，本設計取160mm，則集氣罩總高為h=h+168=480+170=650mm3.1.3 控制點控制速度vx的確定當污染源為污染物發(fā)生量較小的冷過程源時，可以采用速度

9、控制法進行外部集氣罩的設計。采用控制速度法計算集氣罩的排風量，關鍵在于確定控制速度vx和集氣罩結(jié)構(gòu)、安設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)，設計時參考表1-表4確定表1 污染源的控制速度vx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平靜的空氣中蒸汽的蒸發(fā)，氣體或煙氣敞口容器中外逸0.250.5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0.51.0以相當大的速度放散出來，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1.02.5以高速放散出來，或是放

10、散到空氣運動迅速的區(qū)域磨床，中破碎，在巖石表面工作2.510表2 按周圍氣流情況和污染物危害性選擇風速周圍氣流情況控制風速/(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0.200.250.250.30中等程度氣流的地方0.250.300.300.35較強氣流或不按擋板的地方0.350.400.380.50強氣流的地方0.50.5非常強氣流的地方1.01.0表3 按污染物危害性及集氣罩形式選擇控制風速危害性圓形罩側(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

11、上述知集氣罩為矩形，三面開口且設置擋板；根據(jù)題設條件，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1.01.270.91.0兩面敞開一面敞開0.760.90.50.76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vx在0.91.0之間。但考慮到流速太大時，會造成動力消耗過大，故可取 vx=0.9m/s。3.1.4 排風量的確定Q=KPHvx=1.43.720.650.9=3.047 m3/s=10969.2 m3/h式中：P-罩口敞開面周長，m；H-罩口至污染源距離，m；

12、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； vx-控制速度。3.2 除塵器的選型與設計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（m）時的分級效率/%055101020204444帶擋板的沉降室58.67.522438090普通的旋風除塵器65.31233578291長椎體旋風除塵器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 各種除塵設備投資和運行費用設備投資費用

13、（萬元）運行費用（萬元）高效旋風除塵器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，其技術性能見下表5表7 LD14-112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：圓形帶進出風方式：下進風上出風袋過濾方式：

14、內(nèi)濾式濾料：208滌綸絨布每個除塵箱過濾面積為28m2,由14條濾袋組成，每條濾袋直徑220mm，長為3100mm,過濾面積為2m2。3.校核過濾面積：A=qv60vF式中：vF-過濾氣速，vF=1.02.0m/minqv-欲處理的煙氣量，m3/h。則：A=qv60vF=21938601.7=215m2224m2，所以所選除塵器符合要求。3.3 管道、彎頭及三通的設計3.3.1 管道設計原則1. 管道系統(tǒng)布置應從總體布局考慮，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。2. 管道應盡量集中成列、平行敷設，并應盡量沿墻或柱子敷

15、設。管徑大的或保溫管道應設在靠墻側(cè)。3. 管道與梁、柱、墻、設備及管道之間應有一定的距離，以滿足施工、運行、檢修和熱脹冷縮的要求，一般不小于100200mm。4. 管道應盡量避免遮擋室內(nèi)采光和妨礙門窗啟閉；應不妨礙設備、管件、閥門和人孔的操作和檢修；應不妨礙起重機的工作。5. 管道通過人行道時，與地面凈距應不小于2m。6. 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，應從上部或側(cè)面接入；三通管的夾角一般不大于30。7. 進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。8. 對并聯(lián)管道進行阻力平衡計算，除塵系統(tǒng)小于10

16、%，否則進行管徑調(diào)整。3.3.2 管道的初步設計3.3.3 管徑與管內(nèi)流速的確定表8 除塵風管內(nèi)最低風速m3/h粉塵類別粉塵名稱垂直風管(m/s)水平風管(m/s)礦物粉塵重礦物粉塵1416輕礦物粉塵1214灰土、沙塵1618干細型沙1720金剛砂、剛玉粉1519本設計中，污染物為輕礦物，由表得水平管內(nèi)最低流速為14m/s，垂直管為12m/s?？紤]要用到垂直管和水平管兩部分，初選流速為14m/s，1. 管段1、2：由Q=3.047m/s，vx=14m/s，根據(jù)下式求得管徑：d1=4Q1vx=43.0473.1414=526mm根據(jù)全國通用通風管道設計計算表取標準管徑d1=530mm管徑d1=d

17、2=530mm管內(nèi)實際流速v1=v2=4Qd2=43.0473.140.532=13.82 m/s 不符合要求。根據(jù)全國通用通風管道設計計算表取標準管徑d1=500mm管徑d1=d2=500mm管內(nèi)實際流速v1=v2=4Qd2=43.0473.140.52=15.53 m/s 符合要求。2. 管段3：由Q3=Q1+Q2=6.094m/s，根據(jù)下式求得管徑：d3=4Q3V=46.0943.1415.53=707mm根據(jù)全國通用通風管道設計計算表取標準管徑d3=700mm 。管內(nèi)實際流速v2=4Qd2=43.04723.140.72=15.84m/s 符合要求。3. 管段4、5:因為Q4=Q5=Q

18、3=6.094m/s，所以v5=v4=15.84m/s。 3.3.4 彎頭的設計管段1：設計一個90彎頭。該管段管徑為d1=500mm，根據(jù)通風除塵設備設計手冊得R/d=1.5時，阻力系數(shù)=0.18。管段2：設計一個120彎頭。該管段管徑為d2=500mm，根據(jù)通風除塵設備設計手冊得R/d=1.5時，阻力系數(shù)=0.20。管段4：設計兩個90彎頭。該管段管徑為d4=700mm，根據(jù)通風除塵設備設計手冊得R/d=1.5時，阻力系數(shù)=0.18。3.3.5 三通的設計計算在管段1、2、3交接處安裝一個30直流三通。使得車間兩個污染源的粉塵均能順利進入管段3以及其后的管道系統(tǒng)。根據(jù)通風除塵設備設計手冊查

19、得=30時，1=0.02，2=0.21管段1、2的管徑：d1=d2=500mm，經(jīng)過三通后的管徑d3=700mmL5d3-d1=5700-500=1000mm3.3.6 管段長度的確定根據(jù)管段設計原則第7條，沿程損失計算應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。除塵器進口高度：3653mm管段1：L1=1400+6000+900=8300mm管段2：L2=880+1040=1920mm管段3：L3=1030+550=1580mm管段4：L4=10000mm管段5：L5=12000mm3.4 壓損平衡設計3.4.1 管段壓損計算管段1：1）管段L1=8300mm， /

20、d=0.0329， 動壓為123.62 Pa。則摩擦壓力損失PL1=ld v22=8.3000.0329123.62=33.76 Pa2）局部阻力包括： 矩形傘形集氣罩：=60，=0.1290彎頭，取R=1.5D， =0.18=30的直流三通，=0.02故=0.32則局部壓力損失為：Pm1=v22=0.32123.62=39.56 Pa管段2：1）管段L2=1920mm， /d=0.0329， 動壓為123.62 Pa。則摩擦壓力損失PL2=ld v22=1.9200.0329123.62=7.81 Pa2）局部阻力包括： 矩形傘形集氣罩：=60，=0.12120彎頭，取R=1.5d，=0.2

21、0吸入三通（支管）=30，如圖，=0.21，故=0.53則局部壓力損失為：Pm2=v22=0.53123.62=65.52 Pa管段3：1）管段L3=1030mm /d=0.0219，動壓為128.67 Pa。則摩擦壓力損失PL3=ld v22=1.0300.0219128.67=4.45 Pa2）局部阻力包括：除塵器壓力損失 Pmc=980Pa合流三通 =0.18除塵器入口，由已知條件知除塵器入口尺寸為1000750，該管段直徑為d3=700mm，為漸擴和變徑管連接，取漸擴和變徑管長度l=550mm，如圖tan2=121000-700550=0.272，=30F1F0=41000700700

22、2=1.95，=0.26則局部壓力損失為：Pm3=980+v22=980+（0.18+0.26）128.67=1036.61 Pa管段4：1）管段L4=10000mm，/d=0.0219，動壓為128.67 Pa。則摩擦壓力損失PL4=ld v22=100.0219128.67=28.18 Pa2）局部阻力包括：兩個90彎頭，取R=1.5D， =0.18除塵器出口尺寸10001000，管段直徑為700mm，為漸縮管連接，取漸縮管長度l=400mm，如圖tan2=121000-700400=0.375，=40，=0.10故=0.46則局部壓力損失為：Pm4=v22=0.46128.67=59.1

23、9Pa管段5：1）管段L5=12000mm，/d=0.0219，動壓為128.67 Pa。則摩擦壓力損失PL4=ld v22=120.0219128.67=33.81 Pa2）局部阻力包括：風機入口，預選C6-48No10C 型號離心通風機。風機入口直徑800mm，為漸擴管連接，取漸擴管長度l=400mm，如圖tan2=12800-700200=0.25，=30，F(xiàn)1F0=8007002=1.3， =0.07帶擴散管的傘形風帽 =0.60故=0.67則局部壓力損失為：Pm4=v22=0.67128.67=86.21 Pa3.4.2 壓力校核并聯(lián)管路阻力損失平衡計算：結(jié)點A: P1=PL1+PM

24、1=33.76+39.56=73.32 Pa，P2=PL2+PM2=7.81+65.52=73.33 Pa，P1-P2P1=73.33-73.3273.33=0.01%10%，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：P=P1+P2+P3+P4+P5=73.32+73.33+1041.06+87.37+120.02=1395.1 Pa將上述計算結(jié)果列入表 中表9 通風系統(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)/d/m-1動壓v22/Pa摩擦壓損PL(Pa)局部壓損系數(shù)局部壓損PM(Pa)管段總壓損P(Pa)12

25、.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 風機的選擇與校核1.通風機風量Q0=1+K1Q式中：Q0-通風機的風量(m3/h)K1-考慮系統(tǒng)漏風時的安全系

26、數(shù)，除塵系統(tǒng)管道取K1=0.10.15Q-管道系統(tǒng)的總風量(m3/h)故通風機風量為：Q0=1+K1Q=1.121938=24132m3/h2.通風機風壓P0=P1+K20=P1+K2Tp0T0p式中：K2-安全系數(shù)，除塵管道取K2=0.150.20；0、p0、T0-通風機性能表中給出的空氣密度、壓力和溫度，通常p0=101328Pa，對于通風機T0=293K，0=1.2kg/m3。故通風機風壓為：P0=P1+K2=1395.1 1.16=1618.32 Pa3.設備選型根據(jù)上述風量和風壓，選用C6-48No10C型離心通風機，性能與選用件見表3表10 C6-48型排塵離心通風機性能與選用件表

27、轉(zhuǎn)速（r/min）全壓（Pa）風量（m3/h ）電動機三角帶主軸帶輪電機帶輪電機導軌（二套）型號kW型號根數(shù)內(nèi)周長（mm）代號代號代號1000190314812398334050Y180L-422C3450065C350048C3355ST020103校核：對于C6-48No10C型離心通風機，當轉(zhuǎn)速為1000r/min時，壓力損失：除塵系統(tǒng)總壓力損失為1618.32 Pa，其值在所選風機全壓19031481Pa內(nèi)，故壓力滿足要求。風量：除塵系統(tǒng)計算風量為24132m3/h，所選風機風量范圍2398334050m3/h內(nèi)，基本符合要求。綜上所述，風機選型符合系統(tǒng)要求。3.6 電機的選擇與校核根據(jù)所選風機選擇配套電機Y180L-4，其技術數(shù)據(jù)參見表4.表11 電動機技術數(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)cos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復核電動機功率：Ne=Q0P0K / (3600100012)式中：K-電動機備用系數(shù)，對于通風機，當電動機功率大于5Kw時，取K=1.15；1-通風機的全壓效率，一般取0.5-0.7；2-機械傳動效率，V帶傳動取0.