工业通风与除尘课程设计Word格式文档下载.docx
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hydrauliccalculation
摘要·
·
1
1.前言·
3
2.基础资料·
2.1课程设计题目·
2.2课程设计资料·
3.通风系统的确定·
3.1确定防尘方法·
3.2计算风量和确定构件材料·
4
3.2.1计算集气罩吸风量和系统通风量·
3.2.2风管的确定·
3.2.3局部构件的确定·
5
3.3选择除尘器·
4.通风管道的水力计算·
5.设计心得·
11
6.参考文献·
12
7.附录1系统轴测图·
13
8.附录2平面布置图·
14
1.前言
通风工程在我国实现四个现代化的进程中,一方面起着改善居民建筑和生产车间的空气条件,保护人民健康,提高劳动生产率的重要作用,另一方面在许多工业部门又是保证生产正常进行,提高产品质量所不可缺少的一个组成部分。
它起着改善车间生产环境,保证工人从事生产所必需的劳动条件,保护工人身体健康的作用,是控制工业毒物,防尘,防毒,防暑降温工作中积极有效的技术措施之一。
它的主要任务是控制生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温、高湿,创造良好的生产环境和保护大气环境。
本设计为喷涂车间除尘系统,粉尘主要危害有:
飘逸在大气中的粉尘往往含有许多有毒成分,如铬,锰,镉,铅,汞,砷等。
当人体吸入粉尘后,小于5μm的微粒,极易深入肺部,引起中毒性肺炎或矽肺,有时还会引起肺癌。
沉积在肺部的污染物一旦被溶解,就会直接侵入血液,引起血液中毒,未被溶解的污染物,也可能被细胞所吸收,导致细胞结构的破坏。
此外,粉尘还会沾污建筑物,使有价值的古代建筑遭受腐蚀。
降落在植物叶面的粉尘会阻碍光合作用,抑制其生长。
2.基础资料
2.1课程设计题目
喷涂车间通风除尘系统设计
2.2课程设计资料
某喷涂车间于小型工件上喷涂铝粉,粉尘粒径约为10um,气体含尘浓度为2g/m3,而要求排放粉尘浓度小于100mg/m3。
操作台共3台,每台间距2m,拟采用上吸气式集气罩,已知操作台面句罩口H=0.5m,控制风速取为Vx=0.4m/s。
操作台面可视为污染源散发面,长为1m,宽为0.8m,高为1.2m,车间长18m,宽为12m,高为5m。
车间内大气参数按20℃时查表。
3.通风系统的确定
3.1确定防尘方法
由于粉尘粒径约为10um,容易被人吸入,短期大量接触会刺激呼吸道粘膜和
眼睛,长期吸入会使肺部纤维化而造成尘肺病,因此对其设置除尘设备是有必要的。
因为有三台操作台,间距2m,局部集气罩采用上吸式集气罩。
排风罩的设计应遵循的原则:
(1)尽可能靠近污染物发生源减小吸气范围,便于捕集和控制
(2)吸气气流方向尽可能与污染气流运动方向一致
(3)已被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区
(4)排风罩应尽量结构简单,造价低,便于拆卸维修
(5)配置应与生产工艺协调
(6)避免横向干扰气流
3.2计算风量和确定构件材料
3.2.1计算集气罩吸风量和系统通风量
集气罩吸风量L=KPHVx
已知H=0.5mVx=0.4m/s操作台尺寸a=1mb=0.8m
K通常取1.4
集气罩尺寸为
长边A=a+0.4H×
2=1.0+0.4×
0.5×
2=1.4m
短边B=b+0.4H×
2=0.8+0.4×
2=1.2m
P=(A+B)×
2=(1.4+1.2)×
2=5.2m
L=1.4×
5.2×
0.4=1.456m3/s
因为共有3个工作台,所以系统通风总量L’=3×
L=3×
1.456=4.368m3/s=15724.8m3/h
所以除尘器选用型号为DS/A-10×
9的袋式除尘器【1】
3.2.2风管的确定
(1)风管断面形状的确定
风管断面形状有圆形和矩形两种。
由于圆形断面的风管阻力小,强度大,所以本设计采用圆形断面。
(2)风管材料的选择
一般通风系统采用0.5~1.5mm的钢板,由于粉尘中含有大量铝粉,会对管壁产生磨损,且铝粉喷涂不会对管道造成腐蚀,所以本设计采用1.5mm的普通钢板来作为风管的制作材料。
3.2.3局部构件的确定
(1)弯头的确定
布置管道时,应尽量取直线,减少弯头。
圆形风管弯头的曲率半径一般大于1~2倍管径。
由于管道内有大量铝粉冲刷磨损,因此要对弯头加以耐磨处理。
(2)三通的确定
三通内流速不同的两股气流的碰撞,以及气流速度改变时形成涡流是造成局部阻力的原因。
为减小三通的局部阻力,应避免射流现象,还应注意支管与干管的连接,减小支管和干管之间的夹角,本设计采用30°
夹角。
3.3选择除尘器
已知进入除尘器的粉尘浓度C1=2g/m3,要求排放浓度C2=100mg/m3,所以可以得出除尘器的最低除尘效率η=(C1-C2)/C1=(2-0.1)/2=0.95
由于粉尘空气动力学当量直径为10um,且除尘效率要求比较高,所以重力沉降和惯性除尘器,以及旋风除尘器都很难满足除尘要求,本设计采用的是袋式除尘器,所以除尘器选用型号为DS/A-10×
4.通风管道的水力计算
(1)对各管段进行编号,标出各段长度和各排风点的排风量。
(2)选择最不利环路,本系统选择1—2—4—6—除尘器—7—风机—8为最不利环路。
(3)根据各段的风量及选定的流速,去顶最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。
根据孙一坚的《工业通风》第四版(以下简称《工业通风》),表6-4输送含铝粉等金属粉尘的空气时,风管内最小风速为,垂直风管为13m/s,水平风管为15m/s。
除尘管道最低风速
考虑到除尘器及风管漏风(漏风率为5%),管段7及8的计算风为4.368×
3600×
1.05=16511.04m3/h
管段1
根据L1=1.456m3/sV1=13m/s,由《工业通风》附录9查出管径和单位长度摩擦阻力。
所选管径应尽量符合附录11的通风管道统一规格。
D1=360mm,Rm1=5.5Pa/m
同理,管段2
D2=360mm,Rm2=5.5Pa/m
管段4
D4=500mm,Rm4=5Pa/m
管段6
D6=630mm,Rm6=3.5Pa/m
管段7
D7=670mm,Rm7=2.5Pa/m
管段8
D8=670mm,Rm7=2.5Pa/m
(4)确定管道3及5的管径及比摩阻
管段3及5与管段1相同,因此
D3=D5=D1=360mm,Rm3=Rm5=Rm1=5.5Pa/m
(5)查《工业通风》【1】附录10,确定各管段的局部阻力系数。
①管段1
上吸气式集气罩ζ=0.25(ɑ=90˚)
90°
弯头(R/D=1.5):
1个,ζ=0.17
Σζ=0.25+0.17=0.42
②管段2v2F2
直流三通(2→4)v4F4
根据F2+F3≈F4α=30°
ɑ
F3/F4=(360/500)2=0.5184
L3/L4=1.456/2.912=0.5查得ζ13=0.53
③管段3v3F3
60°
弯头(R/D=1.25):
1个,ζ=0.15
直流三通(3→4)
ζ34=0.14
Σζ=0.25+0.15+0.14=0.54
④管段4
直流三通(4→6)
F4+F5≈F6
F5/F6=(360/630)2=0.3265
L5/L6=2.912/4.368=0.67v4F4v6F6
查得ζ46=-0.3
⑤管段5
上吸气式集气罩ζ=0.25(ɑ=90˚)v5F5
弯头(R/D=1.5):
直流三通(5→6)
ζ56=0.6
Σζ=0.25+0.15+0.6=1.0
⑥管段6
除尘器进口变径管(渐缩管)
除尘器进口尺寸为300mm×
800mm
ζ=0.10(ɑ≤45˚时)
Σζ=0.10
⑦管段7
除尘器出口变径管(渐扩管)
除尘器出口尺寸为300mm×
800mm,变径管长度160mm
tgɑ==0.406
ɑ=22.1˚ζ=0.6
90˚弯头:
(R/D=1.5)2个ζ=2×
0.17=0.34
风机进口渐缩管ζ=0.10(ɑ≤45˚时)
Σζ=0.6+0.34+0.1=1.04
⑧管段8
风机出口渐扩管风机出口尺寸:
410mm×
315mmD8=650mm
F8/F出=0.331/0.129=2.5ζ=0.1(ɑ=10˚)
带扩散管的伞形风帽h/D0=0.5ζ=0.60
Σζ=0.1+0.6=0.7
(6)计算隔断的沿程摩擦阻力和局部阻力。
计算结果见下表:
管道水力计算表
管段编号
流量m3/h(m3/s)
长度l(m)
管径D(mm)
流速v(m/s)
动压P4(Pa)
局部阻力系数Σζ
局部阻力Z(Pa)
单位长度摩擦阻力Rm(Pa/m)
摩擦阻力Rml(Pa)
管段阻力Rml+Z(Pa)
备注
5241.6(1.456)
360
14.3
123.2
0.42
51.7
5.5
57.2
2
3.5
0.53
65.3
19.25
84.55
10483.2(2.912)
500
14.8
132
-0.3
-39.6
15
-24.6
6
15724.8(4.368)
630
118.1
0.1
11.8
25.8
7
16511.04(4.586)
670
101.8
1.04
105.9
2.5
7.5
113.4
8
0.7
71.26
12.5
83.76
0.54
66.5
72
阻力不平衡
1.0
128.7
300
20.6
143.6
除尘器
1200
(7)对并联管路进行阻力平衡
1)汇合点A
△P1+△P2=57.2+84.55=141.75△P3=72
==49%>
10%
为使管段2、3达到阻力平衡,改变管段3的管径,增大器阻力。
D’3=D3()0.225=360()0.225=308mm
根据通风管道统一规格,取3=300mm,其对应阻力为:
=72()0.225=75Pa
==47%
此时任处于不平衡状态。
如取D3=280mm,同样处于不平衡状态。
因此取D3=300mm,在运行时在辅以阀门调节,消除不平衡。
2)汇合点B
△P1+△P2+△P4=57.2+84.55-24.6=117.15Pa
△P5=141Pa
==8.9%<
符合要求
(8)计算系统的总阻力
△P=Σ(Rml+Z)=57.2+84.55-24.6+25.8+113.4+83.76+1200=1540Pa
(9)选择风机
风机风量Lf=1.15L=1.15×
16511.04=18987.7m3/h
风机风压Pf=1.15△P=1.15×
1540=1771Pa
选用C6-48No10C离心通风机【2】
Lf=25610m3/hPf=1787Pa
风机转速n=1000r/min皮带传动(三角带)
配用Y180L-4型电动机,电动机功率N=22kW。
5.设计心得
此次设计花费近两周的时间,历经了各种困难的问题,终于完成了。
设计最繁琐的管道设计需要有足够的耐心和细心,不能够急于求成,一旦失去耐心,错误便会趁虚而入。
平时学习工业通风,做几个题目就可以应付,可是轮到自己设计,发现有很多的方面是平日学习里的不足。
这次设计还有一些不足和错误恳请老师批评指正。
参考文献
[1]《工业通风》第四版,孙一坚,北京;
中国建筑工业出版社,2010
[2]《通风除尘设备设计手册》,胡传鼎,化学工业出版社
世上没有一件工作不辛苦,没有一处人事不复杂。
不要随意发脾气,谁都不欠你的