车间除尘课程设计.docx
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车间除尘课程设计
课程设计
题目
除尘系统设计
学院
专业
班级
学生姓名
指导教师
目录
1前言-3-
2设计任务书-3-
2.1设计目的-3-
2.2设计任务与要求-3-
2.3设计资料-4-
3设计说明书-6-
3.1集气罩的设计-6-
3.1.1设计原则-6-
3.1.2集气罩尺寸参数的确定-6-
3.1.3控制点控制速度的确定-7-
3.1.4排风量的确定-9-
3.2除尘器的选型与设计-9-
3.2.1除尘器类型比选-9-
3.2.2除尘器的选型-10-
3.3管道、弯头及三通的设计-11-
3.3.1管道设计原则-11-
3.3.2管道的初步设计-11-
3.3.3管径与管内流速的确定-12-
3.3.4弯头的设计-13-
3.3.5三通的设计计算-13-
3.3.6管段长度的确定-13-
3.4压损平衡设计-14-
3.4.1管段压损计算-14-
3.4.2压力校核-16-
3.4.3除尘系统总压力损失-17-
3.5风机的选择与校核-17-
3.6电机的选择与校核-18-
3.7车间布置-19-
3.7.1车间布设原则-19-
3.7.2车间大门与窗户的设计-20-
3.7.3车间总体布局-20-
3.8有关说明-20-
4参考文献-21-
1前言
在工业生产过程中，常常出现各种粉尘和有害气体。
目前最常用的控制方法是将有害的物质在发生源直接收集起来，经过净化设备净化后排到大气中取，这就是局部气体净化系统，这种净化系统所需要的风量最小，效果好，能耗少。
局部通风系统分为局部进风和局部排风两类。
生产实际工作中采用局部排风较多。
局部排风净化系统主要由集气罩，排风管道，净化设备，风机，烟囱等组成。
2设计任务书
2.1设计目的
通过对大气污染净化系统的工艺设计，初步掌握大气污染净化系统设计的基本方法，培养利用已经学过的理论知识综合分析问题，并提高解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册的能力。
2.2设计任务与要求
1.集气罩的设计:
控制点控制速度的确定，集气罩排烟量、尺寸的确定
2.除尘器的选型与设计：
确定除尘器类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。
3.管网布置及计算：
确定各装置的位置、管道布置及管内流速。
并计算各管段的管径、长度、流速以及系统总压损。
4.风机及电机的选择设计：
根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。
5.门窗位置、数量根据需要自行设计。
6.编写设计说明书：
设计说明书按设计程序编写。
包括方案的确定、设计计算、设备选择和有关设计的简图等内容。
课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分。
文字应简明、通顺，内容正确完整，书写工整，装订成册。
7.图纸要求
（1）除尘系统平面布置图一份
（2）除尘器立面图一份
2.3设计资料
1.设计题目：
车间除尘系统设计
2.课题已知条件：
（1）车间面积与两台产生污染设备的位置（见图1）。
此图仅给出方柱及污染源相对位置，门、窗位置及墙厚由设计定；
（2）产生污染源设备的情况
污染源：
立方体长×宽×高=1200×600×1000
操作条件：
20℃101.3KPa
污染源产生轻矿物粉尘，以轻微速度发散到尚属平静的空气中。
（3）在该污染设备的顶部设计两个伞形集气罩，罩口边须距离污染源上平面H=600mm时才操作正常。
（4）管道和集气罩均用钢板制作
钢管相对粗糙度K=0.15
排气筒口离地面高度12m
（5）除尘器
查找产品目录进行设备选型
（6）有关尺寸
墙厚240mm方块柱300×300
车间大门可取2010×2010
3010×3010
2550×2410
4010×4010
窗台到地面距离:
民房900～700mm
工业用房1.0～2.0m
仓库1.5～2.0m
3设计说明书
3.1集气罩的设计
3.1.1设计原则
1.集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物的扩散限制在最小范围内，以便防止横向气流的干扰，减少排风量。
2.集气罩的吸气方向尽可能与污染气流的运动方向一致，充分的利用污染气流的初始动能。
3.尽量减少集气罩的开口面积，减少排风量。
4.集气罩的吸气气流不允许先经过工人的呼吸区再进入罩内。
5.集气罩的结构不应妨碍工人操作和设备检修。
根据以上原则选取冷过程上部集气罩，为避免横向气流干扰，在罩口设置活动挡板，以保证罩口气流速度分布均匀。
如右图所示。
3.1.2集气罩尺寸参数的确定
本设计中污染源尺寸为，故适宜采用矩形集气罩.
1．集气罩口长边
设罩口长边尺寸为l，污染源长边尺寸为L，则
已知，，故；
2.集气罩口短边
由于空间限制，B只能为。
3.集气罩口周长
为避免横向气流干扰，要求罩口至污染源距离H尽可能小于或等于0.3L，即，比题设条件小，故需在罩口四周加设活动挡板，考虑到空间限制，集气罩可设计为三面敞开形式，罩口敞开面周长为。
4.集气罩扩张角
为保证罩口吸气速度均匀，吸气罩的扩张角ɑ不应大于，本设计中取，5.集气罩高度
取480mm。
为提高集气罩的控制效果，减少无效气流的吸入，罩口加设法兰边。
法兰边宽，本设计取160mm，则集气罩总高为
3.1.3控制点控制速度的确定
当污染源为污染物发生量较小的冷过程源时，可以采用速度控制法进行外部集气罩的设计。
采用控制速度法计算集气罩的排风量，关键在于确定控制速度和集气罩结构、安设位置及周围气流运动情况，一般通过现场实测确定。
由于本例缺乏现场实测数据，设计时参考表1-表4确定
表1污染源的控制速度
污染物的产生状况
举例
控制速度/m.s-1
以轻微的速度放散到相当平静的空气中
蒸汽的蒸发，气体或烟气敞口容器中外逸
以轻微的速度放散到尚属平静的空气中
喷漆室内喷漆，断续地倾倒有尘屑的干物料到容器中，焊接
以相当大的速度放散出来，或放散到空气运动迅速的区域
翻砂、脱模、高速（大于1m/s）皮带运输机的转运点、混合、装货或装箱
以高速放散出来，或是放散到空气运动迅速的区域
磨床，中破碎，在岩石表面工作
表2按周围气流情况和污染物危害性选择风速
周围气流情况
控制风速/（m/s）
危害性小时
危害性大时
无气流或容易安装挡板的地方
中等程度气流的地方
较强气流或不按挡板的地方
强气流的地方
非常强气流的地方
表3按污染物危害性及集气罩形式选择控制风速
危害性
圆形罩
侧面方形罩
伞形罩
一面开口
两名开口
三面开口
四面开口
大
0.38
0.50
0.5
0.63
0.88
中
0.33
0.45
0.38
0.50
0.78
小
0.30
0.38
0.25
0.38
0.63
由上述知集气罩为矩形，三面开口且设置挡板；根据题设条件，污染源产生轻矿物粉尘，以轻微速度发散到尚属平静的空气中。
表4敞开断面处流速
罩子形式
断面流速（m/s）
罩子形式
断面流速（m/s）
四面敞开
三面敞开
两面敞开
一面敞开
综合考虑上述因素及安全性，采取最大值原则，由表4得敞开断面处控制流速在之间。
但考虑到流速太大时，会造成动力消耗过大，
故可取。
3.1.4排风量的确定
式中：
P----罩口敞开面周长，m；
H----罩口至污染源距离，m；
K----考虑沿高度速度分布不均匀的安全系数，通常取K=1.4；
----控制速度。
3.2除尘器的选型与设计
3.2.1除尘器类型比选
表5各种除尘器的效率对比
除尘器名称
全效率/%
不同粒径（）时的分级效率/%
带挡板的沉降室
58.6
7.5
22
43
80
90
普通的旋风除尘器
65.3
12
33
57
82
91
长椎体旋风除尘器
84.2
40
79
92
99.5
100
喷淋塔
94.5
72
96
98
100
100
电除尘器
97.0
90
94.5
97
99.5
100
文丘里除尘器
99.5
99
99.5
100
100
100
袋式除尘器
99.7
99.5
100
100
100
100
表6各种除尘设备投资和运行费用
设备
投资费用（万元）
运行费用（万元）
高效旋风除尘器
100
100
袋式除尘器
250
250
电除尘器
450
200
塔式洗涤器
270
260
文丘里洗涤器
220
500
本方案根据运行稳定性，一次性投资及处理效率、运行成本等综合考虑，选用袋式除尘器。
3.2.2除尘器的选型
1.选型
除尘器选用LD14-112型机械振打袋式除尘器，其技术性能见下表5
表7LD14-112型机械振打袋式除尘器
型号
形式
分室数
滤袋数
过滤面积/m2
处理气量/（m3/h）
压力损失/Pa
排出管数
质量/kg
尺寸/mm
A
L
LD14-112
单列
8
112
224
33600
980
1
11998
2250
6000
2.规格参数
滤袋：
圆形带
进出风方式：
下进风上出风
袋过滤方式：
内滤式
滤料：
208涤纶绒布
每个除尘箱过滤面积为,由14条滤袋组成，每条滤袋直径，长为3100mm,过滤面积为。
3.校核
过滤面积：
式中：
----过滤气速，
----欲处理的烟气量，。
则：
，所以所选除尘器符合要求。
3.3管道、弯头及三通的设计
3.3.1管道设计原则
1.管道系统布置应从总体布局考虑，统一规划，合理布局。
力求简单、紧凑，安装、操作、维修方便，尽可能缩短管线长度，减少占地空间，适用、美观、节省投资。
2.管道应尽量集中成列、平行敷设，并应尽量沿墙或柱子敷设。
管径大的或保温管道应设在靠墙侧。
3.管道与梁、柱、墙、设备及管道之间应有一定的距离，以满足施工、运行、检修和热胀冷缩的要求，一般不小于。
4.管道应尽量避免遮挡室内采光和妨碍门窗启闭；应不妨碍设备、管件、阀门和人孔的操作和检修；应不妨碍起重机的工作。
5.管道通过人行道时，与地面净距应不小于2m。
6.除尘管道力求顺直，保证气流畅通。
分支管与水平管或倾斜主干管连接时，应从上部或侧面接入；三通管的夹角一般不大于30°。
7.进行管道压力损失计算时，管段长度一般按两管件中心线之间的距离计算，不扣除管件（如三通、弯头）本身的长度。
8.对并联管道进行阻力平衡计算，除尘系统小于10%，否则进行管径调整。
3.3.2管道的初步设计
3.3.3管径与管内流速的确定
表8除尘风管内最低风速m3/h
粉尘类别
粉尘名称
垂直风管（m/s）
水平风管（m/s）
矿物粉尘
重矿物粉尘
14
16
轻矿物粉尘
12
14
灰土、沙尘
16
18
干细型沙
17
20
金刚砂、刚玉粉
15
19
本设计中，污染物为轻矿物，由表得水平管内最低流速为，垂直管为。
考虑要用到垂直管和水平管两部分，初选流速为，
1.管段1、2：
由，，根据下式求得管径：
根据《全国通用通风管道设计计算表》取标准管径
管径
管内实际流速不符合要求。
根据《全国通用通风管道设计计算表》取标准管径
管径
管内实际流速符合要求。
2.管段3：
由，根据下式求得管径：
根据《全国通用通风管道设计计算表》取标准管径。
管内实际流速符合要求。
3.管段4、5:
因为，所以。
3.3.4弯头的设计
管段1：
设计一个弯头。
该管段管径为，根据《通风除尘设备设计手册》得时，阻力系数。
管段2：
设计一个弯头。
该管段管径为，根据《通风除尘设备设计手册》得时，阻力系数。
管段4：
设计两个弯头。
该管段管径为，根据《通风除尘设备设计手册》得时，阻力系数。
3.3.5三通的设计计算
在管段1、2、3交接处安装一个直流三通。
使得车间两个污染源的粉尘均能顺利进入管段3以及其后的管道系统。
根据《通风除尘设备设计手册》查得时，，
管段1、2的管径：
，经过三通后的管径
3.3.6管段长度的确定
根据管段设计原则第7条，沿程损失计算应为两管件中心线之间的距离计算，不扣除管件（如三通、弯头）本身的长度。
除尘器进口高度：
3653mm
管段1：
管段2：
管段3：
管段4：
管段5：
3.4压损平衡设计
3.4.1管段压损计算
管段1：
1）管段，，动压为123.62Pa。
则摩擦压力损失
2）局部阻力包括：
矩形伞形集气罩：
，
弯头，取，
的直流三通，
故
则局部压力损失为：
管段2：
1）管段，，动压为123.62Pa。
则摩擦压力损失
2）局部阻力包括：
矩形伞形集气罩：
，
弯头，取，
吸入三通（支管），如图，，
故
则局部压力损失为：
管段3：
1）管段，动压为128.67Pa。
则摩擦压力损失
2）局部阻力包括：
除尘器压力损失
合流三通
除尘器入口，由已知条件知除尘器入口尺寸为，该管段直径为，为渐扩和变径管连接，取渐扩和变径管长度，如图
，
，
则局部压力损失为：
管段4：
1）管段，，动压为128.67Pa。
则摩擦压力损失
2）局部阻力包括：
两个弯头，取，
除尘器出口尺寸，管段直径为700mm，为渐缩管连接，取渐缩管长度，如图
，
，
故
则局部压力损失为：
管段5：
1）管段，，动压为128.67Pa。
则摩擦压力损失
2）局部阻力包括：
风机入口，预选C6-48No10C型号离心通风机。
风机入口直径800mm，为渐扩管连接，
取渐扩管长度，如图
，
，，
带扩散管的伞形风帽
故
则局部压力损失为：
3.4.2压力校核
并联管路阻力损失平衡计算：
结点A:
，
，
，
由此可知，结点压力平衡，管径选择合理。
3.4.3除尘系统总压力损失
以最大阻力线路计算：
将上述计算结果列入表中
表9通风系统水力计算表
管段编号
流量Q（m/s）
管长l（m）
管径d（mm）
流速v
（m/s）
λ/d
/
动压
摩擦
压损
（Pa）
局部压损系数Σζ
局部
压损
（Pa）
管段总压损（Pa）
1
2.812
8.3
500
15.53
0.0329
123.62
33.76
0.32
39.56
73.32
2
2.812
1.92
500
15.53
0.0329
123.62
7.81
0.53
65.52
73.33
3
5.624
1.58
700
15.84
0.0219
128.67
4.45
0.44
1036.61
1041.06
4
5.624
10
700
15.84
0.0219
128.67
28.18
0.46
59.19
87.37
5
5.624
12
700
15.84
0.0219
128.67
33.81
0.67
86.21
120.02
3.5风机的选择与校核
1.通风机风量
式中：
----通风机的风量（m3/h）
----考虑系统漏风时的安全系数，除尘系统管道取
Q----管道系统的总风量（）
故通风机风量为：
2.通风机风压
式中：
----安全系数，除尘管道取；
、、----通风机性能表中给出的空气密度、压力和温度，通常，对于通风机，。
故通风机风压为：
3.设备选型
根据上述风量和风压，选用C6-48No10C型离心通风机，性能与选用件见表3
表10C6-48型排尘离心通风机性能与选用件表
转速（r/min）
全压（Pa）
风量（）
电动机
三角带
主轴带轮
电机带轮
电机导轨（二套）
型号
kW
型号
根数
内周长（mm）
代号
代号
代号
1000
1903~1481
23983~34050
Y180L-4
22
C
3
4500
校核：
对于C6-48No10C型离心通风机，当转速为1000r/min时，
压力损失：
除尘系统总压力损失为，其值在所选风机全压内，故压力满足要求。
风量：
除尘系统计算风量为，所选风机风量范围内，基本符合要求。
综上所述，风机选型符合系统要求。
3.6电机的选择与校核
根据所选风机选择配套电机Y180L-4，其技术数据参见表4.
表11电动机技术数据同步转速1500r/min（4极），频率50Hz，额定电压380V
功率（kW）
型号
电流（A）
转速（r/min）
效率（%）
功率因数cosф
堵转转矩（Nm）
堵转电流（A）
最大转矩（Nm）
额定转矩（Nm）
额定电流（A）
额定转矩（Nm）
22
Y180L-4
42.5
1470
91.5
0.86
2.0
7.0
2.2
复核电动机功率：
式中：
K----电动机备用系数，对于通风机，当电动机功率大于5Kw时，取K=1.15；----通风机的全压效率，一般取0.5-0.7；
----机械传动效率，V带传动取0.95。
综上所述，配套电机满足要求。
3.7车间布置
3.7.1车间布设原则
1）车间大门设计要根据除尘系统的整体布置，本着方便节省的原则进行布置。
还在保证当发生危险情况时能够安全顺畅地撤离。
2）车间大门和窗户的位置选择要充分考虑气流对烟尘流动方向的影响，以确保除尘效果的稳定及有效。
因此车间大门和窗户应设在离污染物排放口较远的地方，尽量减少对流空气对污染物扩散方向的影响。
3）根据室内保持良好通风状况来设置窗户的个数、尺寸及位置。
3.7.2车间大门与窗户的设计
车间大门尺寸：
窗一：
窗二：
3.7.3车间总体布局
车间尺寸
车间大门靠方柱设置；
总长18m，4个方柱，设12个规格的窗，距离地面1.2m；
总宽12m，3个方柱，设5个规格的窗，距离地面1.2m；
墙厚240mm
集气罩靠墙而设，两污染源中心线相距6m，除尘器右边缘距右墙边缘200mm。
管段1直径500mm，距墙260mm，
管段2直径500mm，距墙260mm，
管段3直径700mm，距墙160mm，
管段4直径,700mm，距墙200mm。
管段5直径1120mm，右墙外布置，高为12m。
车间总体布局是根据车间除尘系统的布局而定的。
要尽量做到方便、减少厂房面积占用。
最终设计结果见车间除尘系统平面布置图。
3.8有关说明
1.管道：
设计中的管道均采用钢板制作，圆形管道，管厚2mm。
涂刷防腐油漆以防腐。
2.管道加固筋：
在制作及安装过程中，为避免发生较大变形，设计管道加固筋。
4参考文献
[1]童志权.大气污染控制工程.机械工业出版社，2007.
[2]魏先勋，陈信常.环境工程设计手册[M]修订版.湖南科技出版社，2002.
[3]周兴求.环保设备设计手册[M].化学工业出版社，2007.
[4]胡传鼎.通风除尘设备设计手册.化学工业出版社.2003
[5]王海霞.职业病综述.山西医科大学.
[6]瞿义勇.《实用通风空调工程安装技术手册》.
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