1、大氣課程設(shè)計(jì)目錄1 緒論21.1 課程設(shè)計(jì)的目的21.2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求22.設(shè)計(jì)說明書32.1集氣罩的設(shè)計(jì)32.1.1設(shè)計(jì)原則32.1.2集氣罩尺寸參數(shù)的確定32.1.3控制點(diǎn)控制速度vx的確定42.1.4排風(fēng)量的確定62.2 除塵器的選型與設(shè)計(jì)62.2.1除塵器類型比選62.2.2 除塵器的選型72.3管道、彎頭及三通的設(shè)計(jì)82.3.1 管道設(shè)計(jì)原則82.3.2管道的初步設(shè)計(jì)82.3.3管徑與管內(nèi)流速的確定92.3.4彎頭的設(shè)計(jì)102.3.5三通的設(shè)計(jì)計(jì)算102.3.6管段長度的確定102.4壓損平衡設(shè)計(jì)112.4.1管段壓損計(jì)算112.4.

2、2壓力校核132.4.3除塵系統(tǒng)總壓力損失132.5 風(fēng)機(jī)的選擇與校核14致謝16參考文獻(xiàn)171 緒論 1.1 課程設(shè)計(jì)的目的 課程設(shè)計(jì)的目的在于進(jìn)一步鞏固和加深課程理論知識(shí)，并能結(jié)合實(shí)踐，學(xué)以致用。 本設(shè)計(jì)為車間除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能使學(xué)生得到一次綜合訓(xùn)練，特別是：1.鞏固大氣污染控制工程課堂中所學(xué)理論知識(shí)；2.掌握除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法；3.提高工程設(shè)計(jì)中資料運(yùn)用、數(shù)據(jù)計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)繪圖能力。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.題目：車間除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.設(shè)計(jì)已知條件：（1）車間面積和兩臺(tái)產(chǎn)塵設(shè)備(見附圖)；12000×6000;120

3、0×600×800;（2）產(chǎn)生輕礦物粉塵并以較低速度發(fā)散到尚屬平靜的空氣中；（3）污染源氣體含塵濃度4g/m3，密度1.2g/cm3，溫度20oC，大氣壓力1.013×105Pa；（4）傘形罩口距污染源表面200mm；（5）管道和集氣罩用鋼板制作，鋼管相對(duì)粗糙度0.15，排氣筒距地面12m；（6）采用自選除塵器;3.課程設(shè)計(jì)步驟與方法（1）集塵罩的設(shè)計(jì)和風(fēng)量計(jì)算 （4）通風(fēng)機(jī)和電機(jī)選擇（2）除塵器的選擇及除塵系統(tǒng)管網(wǎng)布置 （5）說明書編寫（3）除塵系統(tǒng)阻力計(jì)算 （6）繪制圖紙2.設(shè)計(jì)說明書2.1集氣罩的設(shè)計(jì) 2.1.1設(shè)計(jì)原則 1.集氣罩應(yīng)盡可

4、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(yùn)動(dòng)方向一致，充分的利用污染氣流的初始動(dòng)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(dòng)擋板，以保證罩口氣流速度分布均勻。2.1.2集氣罩尺寸參數(shù)的確定 本設(shè)計(jì)中污染源尺寸為 L×W×H=1200×

5、600×1000，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 L=0.8H+l已知l=1200mm，H=200mm，故L=1360mm； 2.集氣罩口短邊 B=0.8H+l=760mm由于不考慮空間限制，B可以取760mm。 3.尺寸校核為避免橫向氣流干擾，要求H0.3L，即H0.3×1360=408mm，H=200mm，滿足要求。因此本次設(shè)計(jì)不存在橫向氣流干擾或干擾可忽略。同時(shí)為減少吸氣范圍和吸氣量，在集氣罩一面設(shè)置擋板，三面敞開。罩口敞開面周長為P=760×2+

6、1360=2880mm。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)張角不應(yīng)大于60°，本設(shè)計(jì)中取60°。5.集氣罩高度 h'=0.5Ltan=0.5×1360tan60°=393mm 取390mm。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150200mm，本設(shè)計(jì)取160mm，則集氣罩總高為 h=h'+160=390+160=550mm2.1.3控制點(diǎn)控制速度vx的確定 當(dāng)污染源為污染物發(fā)生量較小的冷過程源時(shí)，可以采用速度控制法進(jìn)行外部集氣罩的設(shè)計(jì)。采用

7、控制速度法計(jì)算集氣罩的排風(fēng)量，關(guān)鍵在于確定控制速度𝑣𝑥和集氣罩結(jié)構(gòu)、安設(shè)位置及周圍氣流運(yùn)動(dòng)情況，一般通過現(xiàn)場實(shí)測確定。由于本例缺乏現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)時(shí)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(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(dāng)大的速度放散出來，或放散到空氣運(yùn)動(dòng)迅速的 區(qū)域翻砂、脫模、高速（大于1m/s）皮帶運(yùn)輸機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)、混合、裝 貨或裝箱1.

8、02.5以高速放散出來，或是放散到空氣運(yùn)動(dòng)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(fēng)速周圍氣流情況控制風(fēng)速/(m/s)危害性小時(shí)危害性大時(shí)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0.250.300.350.35較強(qiáng)氣流或不按擋板的地方0.350.400.380.50強(qiáng)氣流的地方0.50.5非常強(qiáng)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(fēng)速危害性圓形罩側(cè)面方形罩傘形罩一面開口兩面開口三面開口四面開口大0.380.500.500.630.88中0.330.450.380.50

9、0.78小0.300.380.250.380.38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1.01.27兩面敞開0.760.9三面敞開0.91.0一面敞開0.50.76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(shí)，會(huì)造成動(dòng)力消耗過大， 故可取 vx=0.9m/s。 2.1.4排風(fēng)量的確定 Q=KPHvx =1.4×2.88×

10、;0.2×0.9=0.726m3/s=2613 m3/h總排風(fēng)量Q總=2Q=5225 m3/h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； vx-控制速度。2.2 除塵器的選型與設(shè)計(jì) 2.2.1除塵器類型比選表5各種除塵器的效率對(duì)比除塵器名稱全效率/%不同粒徑（m）時(shí)的分級(jí)效率/%0551010202044>44帶擋板的沉降室

11、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(yùn)行費(fèi)用設(shè)備投資費(fèi)用（萬元）運(yùn)行費(fèi)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(yùn)行穩(wěn)定性，一次性投資及處理效率、運(yùn)行成本等綜合考慮，選用袋式除塵器。2.2.2 除塵器的選

12、型 1.選型 除塵器選用DS/A型機(jī)械振打袋式除塵器，其技術(shù)性能見下表7。表7 DS/A型機(jī)械振打袋式除塵器型號(hào)過濾風(fēng)速（m/min）總過濾面積/m2處理氣量/(m3/h)壓力損失/mmH2O除塵效率尺寸/mmDS/A-6×53303600540012015099.5160× 20002.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：工業(yè)滌綸絨布 每個(gè)除塵袋過濾面積為1𝑚2,由30條濾袋組成，每條濾袋直徑160mm。3.校核 過濾面積：&#

13、160;A=Q總60vF 式中： vF-過濾氣速， 3m/min Q總-欲處理的煙氣量，5225𝑚3/。 則： A=522560×3=29.0m229.0𝑚2<30𝑚2，所以所選除塵器符合要求。2.3管道、彎頭及三通的設(shè)計(jì) 2.3.1 管道設(shè)計(jì)原則 1. 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。 2. 管道應(yīng)盡量集中成列

14、、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)。 3. 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(yùn)行、檢修和熱脹冷縮的要求，一般不小于100200mm。 4. 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(jī)的工作。 5. 管道通過人行道時(shí)，與地面凈距應(yīng)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(shí)，應(yīng)從上部或側(cè)面接入；三通管的夾角一般不大于30°。 7. 

15、進(jìn)行管道壓力損失計(jì)算時(shí)，管段長度一般按兩管件中心線之間的距離計(jì)算，不扣除管件（如三通、彎頭）本身的長度。 8. 對(duì)并聯(lián)管道進(jìn)行阻力平衡計(jì)算，除塵系統(tǒng)小于10%，否則進(jìn)行管徑調(diào)整。2.3.2管道的初步設(shè)計(jì) 2.3.3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(jì)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

16、流速為14m/s。1. 管段1、2： 由Q=0.73m/s，vx=14𝑚/𝑠，根據(jù)下式求得管徑： d1=d2=4Qvx=4×0.73×14=0.258m=258mm 根據(jù)全國通用通風(fēng)管道設(shè)計(jì)計(jì)算表取標(biāo)準(zhǔn)管徑d1=d2=260mm ,管內(nèi)實(shí)際流速v1=4Qd12=13.75m/s不符合要求。 根據(jù)全國通用通風(fēng)管道設(shè)計(jì)計(jì)算表取標(biāo)準(zhǔn)管徑d1=250mm.管內(nèi)實(shí)際流速v1=4Qd12=14.8m/s>14符合要求。  2. 管段3： 由w

17、876;3=𝑄1+𝑄2=1.46𝑚3/𝑠，根據(jù)下式求得管徑： d3=4Q3v1=4×1.46×14.8=0.354m=35.4mm根據(jù)全國通用通風(fēng)管道設(shè)計(jì)計(jì)算表取標(biāo)準(zhǔn)管徑d3=360mm 。 管內(nèi)實(shí)際流速v1=4Q3d32=14.4m/s>14符合要求。3. 管段4、5: 因?yàn)?#119876;4=𝑄5=𝑄3=1.46𝑚/𝑠，所以v5=v4=14.4m/s。2.3.4彎頭的設(shè)計(jì) 管段

18、1：設(shè)計(jì)一個(gè)90°彎頭。該管段管徑為𝑑1=250mm，根據(jù)通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)得R/d=1.5時(shí)，阻力系數(shù)=0.18。 管段2：設(shè)計(jì)一個(gè)120°彎頭。該管段管徑為𝑑2=250mm，根據(jù)通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)得R/d=1.5時(shí)，阻力系數(shù)=0.20。 管段4：設(shè)計(jì)兩個(gè)90°彎頭。該管段管徑為𝑑4=360mm，根據(jù)通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)得R/d=1.5時(shí)，阻力系數(shù)=0.18。2.3.5三通的設(shè)計(jì)計(jì)算 在管段1、2、3交接處安裝一個(gè)30°直流三通。使得車間兩個(gè)污染源的粉塵均能順利進(jìn)入管段3

19、以及其后的管道系統(tǒng)。 根據(jù)通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)查得=30°時(shí)，1=0.095，2=0.25 管段1、2的管徑：𝑑1=𝑑2=500𝑚𝑚，經(jīng)過三通后的管徑𝑑3=700𝑚𝑚 L5 （𝑑3𝑑1 ）=5×（360250） =550mm2.3.6管段長度的確定 根據(jù)管段設(shè)計(jì)原則第7條，沿程損失計(jì)算應(yīng)為兩管件中心線之間的距離計(jì)算，不扣除管件（如三通、彎頭）本身的長度。 

20、;除塵器進(jìn)口高度：1200mm ，出風(fēng)口高度為4300mm。管段1：L1=2000+2200=4200mm管段2：L2=1500+1000=2500mm 管段3：L3=3128+2300+550=5978mm管段4：L4=4825+2200=7025mm 管段5：L5=15000mm 2.4壓損平衡設(shè)計(jì) 2.4.1管段壓損計(jì)算 管段1： 1）管段𝐿1=4200𝑚𝑚， /d=0.0771， 動(dòng)壓為131.52 Pa。 則摩擦壓力損失PL1=

21、L1V122d=4.20×0.0771×131.25Pa=42.5Pa2）局部阻力包括： 矩形傘形集氣罩：=60°，=0.16 90°彎頭，取R=1.5D，=0.18 =30°的直流三通，=0.02 故=0.36 則局部壓力損失為：P𝑚1=v22=0.36×131.52Pa=47.35Pa 管段2： 1）管段𝐿2=2500𝑚𝑚， /d=0.0771， 動(dòng)壓為131.25Pa。

22、0;則摩擦壓力損失 PL2=L2V222d=2.5×0.0771×131.25Pa=25.35Pa2）局部阻力包括： 矩形傘形集氣罩：=60°，=0.16 120°彎頭，取R=1.5d，=0.20 吸入三通（支管）=30°，如圖，=0.095， 故=0.455 則局部壓力損失為：P𝑚2=v22=0.455×131.52Pa=59.85Pa 管段3： 1）管段𝐿3=5978𝑚𝑚 /d=0.049

23、2，動(dòng)壓為124.46 Pa。 則摩擦壓力損失PL3=L3V322d=5.978×124.26×0.0492Pa=36.61Pa2）局部阻力包括： 除塵器壓力損失 𝑃𝑚𝑐=1176𝑃𝑎 合流三通 =0.25 除塵器入口，由已知條件知除塵器入口直徑200mm，該管段直徑為𝑑3=360mm，為漸擴(kuò)和變徑管連接，取漸擴(kuò)和變徑管長度l=600mm，如圖則：tan2=360-2002×600=0.133，2=7

24、.5，=15°Ff=4×36024×2002=2.24查得=0.18，則局部壓力損失： P𝑚3=v22=0.79×124.46+1176Pa=1274.32Pa管段4： 1）管段𝐿4=7025𝑚𝑚，/d=0.0492，動(dòng)壓為124.46 Pa。 則摩擦壓力損失PL4=L4V422d=7.025×124.46×0.0492Pa=43.02Pa2）局部阻力包括： 三個(gè)90°彎頭，取R=1.5D，=0.54 

25、除塵器出口尺寸600×450，為漸縮管連接，取漸縮管長度l=450mm，如圖 tan2=600-3602×450=0.266，2=14.9，=30°Ff=600×4504×3602=2.65取=0.18，則=0.72.則 P𝑚4=v22=0.72×124.46Pa=89.61Pa管段5： 1）管段𝐿5=15000𝑚𝑚，/d=0.0492，動(dòng)壓為124.46 Pa。 則摩擦壓力損失PL5=L5V522d=15×12

26、4.46×0.0492Pa=91.85Pa2）局部阻力包括： 風(fēng)機(jī)入口，預(yù)選C6-48No5C 型號(hào)離心通風(fēng)機(jī)。 風(fēng)機(jī)入口直徑400mm，為漸擴(kuò)管連接， 取漸擴(kuò)管長度l=150mm，則tan2=400-3602×150=0.133，=15°Ff=4003602=1.25查得此時(shí)=0.18，=0.21P𝑚5=v22=0.21×124.46Pa=26.14Pa2.4.2壓力校核 并聯(lián)管路阻力損失平衡計(jì)算： 結(jié)點(diǎn)A: 𝑃1=𝑃𝐿

27、1+𝑃𝑀1=89.85𝑃𝑎， 𝑃2=𝑃𝐿2+𝑃𝑀2=85.20 𝑃𝑎， P1-P2P1=89.85-85.2089.85=5.2%10%由此可知，結(jié)點(diǎn)壓力平衡，管徑選擇合理。2.4.3除塵系統(tǒng)總壓力損失 以最大阻力線路計(jì)算： P=𝑃1+𝑃2+𝑃3+𝑃4+𝑃5=89.95+85.20+1310.

28、93+132.63+118.10=1735.91 𝑃𝑎將上述計(jì)算結(jié)果列入表 中 表9 通風(fēng)系統(tǒng)水力計(jì)算表管段編號(hào)流量Q(m/s)管長l(m)管徑d(mm)流速v (m/s)/d /𝑚1動(dòng)壓/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)10.734.225014.80.0771131.2542

29、.50.3647.3589.9520.732.525014.80.0771131.2525.350.45559.8585.2031.465.97836014.40.0492124.46124.460.1836.611310.6341.467.02536014.40.0492124.4643.020.5489.61132.6351.461536014.40.0492124.4691.850.2126.14118.102.5 風(fēng)機(jī)的選擇與校核 1.通風(fēng)機(jī)風(fēng)量 𝑄0= 1+𝐾1 𝑄式中： &#

30、119876;0-通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量(m3/h) 𝐾1-考慮系統(tǒng)漏風(fēng)時(shí)的安全系數(shù)，除塵系統(tǒng)管道取𝐾1=0.10.15 Q-管道系統(tǒng)的總風(fēng)量(m3/h) 故通風(fēng)機(jī)風(fēng)量為： 𝑄0= 1+𝐾1 𝑄=1.1×5225=5747.5𝑚3/h 2.通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓 P0=P1+K20=P1+K2T0T0P式中： 𝐾2-安全系數(shù)，除塵管道取𝐾2=0.150.20； 𝜌0、𝑝0、𝑇0-通風(fēng)機(jī)性能表中給出的空氣密度、壓力和溫度，通常𝑝0=101328Pa，對(duì)于通風(fēng)機(jī)𝑇0=293K，𝜌0=1.2kg/𝑚3。 故通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為： 𝑃0=𝑃1+𝐾2 =1501.28 ×1.15=1726.15 𝑃𝑎