大气污染控制综合重点工程优秀课程设计.docx

目录1绪论21.1课程设计目标21.2设计任务和要求22.设计说明书32.1集气罩设计32.1.1设计标准32.1.2集气罩尺寸参数确实定32.1.3控制点控制速度vx确实定42.1.4排风量确实定62.2除尘器选型和设计62.2.1除尘器类型比选62.2.2除尘器选型72.3管道、弯头及三通设计82.3.1管道设计标准82.3.2管道初步设计82.3.3管径和管内流速确实定92.3.4弯头设计102.3.5三通设计计算102.3.6管段长度确实定102.4压损平衡设计112.4.1管段压损计算112.4.2压力校核132.4.3除尘系统总压力损失132.5风机选择和校核14致谢16参考文件171绪论1.1课程设计目标课程设计目标在于深入巩固和加深课程理论知识，并能结合实践，学以致用。本设计为车间除尘系统设计，能使学生得到一次综合训练，尤其是：1.巩固大气污染控制工程课堂中所学理论知识；2.掌握除尘系统设计基础方法；3.提升工程设计中资料利用、数据计算方法和计算机绘图能力。1.2设计任务和要求1.题目：车间除尘系统设计2.设计已知条件：（1）车间面积和两台产尘设备(见附图)；16000;1200600800;（2）产生轻矿物粉尘并以较低速度发散到尚属平静空气中；（3）污染源气体含尘浓度4g/m3，密度1.2g/cm3，温度20oC，大气压力1.013105Pa；（4）伞形罩口距污染源表面200mm；（5）管道和集气罩用钢板制作，钢管相对粗糙度0.15，排气筒距地面12m；（6）采取自选除尘器;3.课程设计步骤和方法（1）集尘罩设计和风量计算 （4）通风机和电机选择（2）除尘器选择及除尘系统管网部署 （5）说明书编写（3）除尘系统阻力计算 （6）绘制图纸2.设计说明书2.1集气罩设计2.1.1设计标准1.集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物扩散限制在最小范围内，方便预防横向气流干扰，降低排风量。2.集气罩吸气方向尽可能和污染气流运动方向一致，充足利用污染气流初始动能。3.尽可能降低集气罩开口面积，降低排风量。4.集气罩吸气气流不许可先经过工人呼吸区再进入罩内。5.集气罩结构不应妨碍工人操作和设备检修。依据以上标准选择冷过程上部集气罩，为避免横向气流干扰，在罩口设置活动挡板，以确保罩口气流速度分布均匀。2.1.2集气罩尺寸参数确实定本设计中污染源尺寸为LWH=12006001000，故适宜采取矩形集气罩.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L=0.8H+l已知l=1200mm，H=200mm，故L=1360mm；2.集气罩口短边B=0.8H+l=760mm因为不考虑空间限制，B能够取760mm。3.尺寸校核为避免横向气流干扰，要求H0.3L，即H0.31360=408mm，H=200mm，满足要求。所以此次设计不存在横向气流干扰或干扰可忽略。同时为降低吸气范围和吸气量，在集气罩一面设置挡板，三面敞开。罩口敞开面周长为P=7602+1360=2880mm。4.集气罩扩张角为确保罩口吸气速度均匀，吸气罩扩张角不应大于60，本设计中取60。5.集气罩高度h=0.5Ltan=0.51360tan60=393mm取390mm。为提升集气罩控制效果，降低无效气流吸入，罩口加设法兰边。法兰边宽150200mm，本设计取160mm，则集气罩总高为h=h+160=390+160=550mm2.1.3控制点控制速度vx确实定当污染源为污染物发生量较小冷过程源时，能够采取速度控制法进行外部集气罩设计。采取控制速度法计算集气罩排风量，关键在于确定控制速度𝑣𝑥和集气罩结构、安设位置及周围气流运动情况，通常经过现场实测确定。因为本例缺乏现场实测数据，设计时参考表1-表4确定。表1污染源控制速度vx污染物产生情况举例控制速度/ms-1以轻微速度放散到相当平静空气中蒸汽蒸发，气体或烟气敞口容 器中外逸0.250.5以轻微速度放散到尚属 平静空气中喷漆室内喷漆，断续地倾倒有尘屑干物料到容器中，焊接0.51.0以相当大速度放散出来，或放散到空气运动快速 区域翻砂、脱模、高速（大于1m/s）皮带运输机转运点、混合、装 货或装箱1.02.5以高速放散出来，或是放散到空气运动快速区域磨床，中破碎，在岩石表面工作2.510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轻易安装挡板地方0.200.250.250.30中等程度气流地方0.250.300.350.35较强气流或不按挡板地方0.350.400.380.50强气流地方0.50.5很强气流地方1.01.0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面开口三面开口四面开口大0.380.500.500.630.88中0.330.450.380.500.78小0.300.380.250.380.38由上述知集气罩为矩形，三面开口且设置挡板；依据题设条件，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1.01.27两面敞开0.760.9三面敞开0.91.0一面敞开0.50.76综合考虑上述原因及安全性，采取最大值标准，由表4得敞开断面处控制流速vx在0.91.0之间。但考虑到流速太大时，会造成动力消耗过大，故可取vx=0.9m/s。2.1.4排风量确实定Q=KPHvx =1.42.880.20.9=0.726m3/s=2613m3/h总排风量Q总=2Q=5225 m3/h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安全系数，通常取K=1.4；vx-控制速度。2.2除尘器选型和设计2.2.1除尘器类型比选表5多种除尘器效率对比除尘器名称全效率/%不一样粒径（m）时分级效率/%055101020204444带挡板沉降室58.67.522438090一般旋风除尘器65.31233578291长椎体旋风除尘器84.240799299.5100喷淋塔94.5729698100100电除尘器97.09094.59799.5100文丘里除尘器99.59999.5100100100袋式除尘器99.799.5100100100100表6多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100100袋式除尘器250250电除尘器450200塔式洗涤器270260文丘里洗涤器220500本方案依据运行稳定性，一次性投资及处理效率、运行成本等综合考虑，选择袋式除尘器。2.2.2除尘器选型1.选型除尘器选择DS/A型机械振打袋式除尘器，其技术性能见下表7。表7 DS/A型机械振打袋式除尘器型号过滤风速（m/min）总过滤面积/m2处理气量/(m3/h)压力损失/mmH2O除尘效率尺寸/mmDS/A-653303600540012015099.51602.规格参数滤袋：圆形带进出风方法：下进风上出风袋过滤方法：内滤式滤料：工业涤纶绒布每个除尘袋过滤面积为1𝑚2,由30条滤袋组成，每条滤袋直径160mm。3.校核过滤面积：A=Q总60vF式中：vF-过滤气速， 3m/minQ总-欲处理烟气量，5225𝑚3/。则：A=5225603=29.0m229.0𝑚214符合要求。2.管段3：由𝑄3=𝑄1+𝑄2=1.46𝑚3/𝑠，依据下式求得管径：d3=4Q3v1=41.4614.8=0.354m=35.4mm依据全国通用通风管道设计计算表取标准管径d3=360mm。管内实际流速v1=4Q3d32=14.4m/s14符合要求。3.管段4、5:因为𝑄4=𝑄5=9876;3=1.46𝑚/𝑠，所以v5=v4=14.4m/s。2.3.4弯头设计管段1：设计一个90弯头。该管段管径为𝑑1=250mm，依据通风除尘设备设计手册得R/d=1.5时，阻力系数=0.18。管段2：设计一个120弯头。该管段管径为𝑑2=250mm，依据通风除尘设备设计手册得R/d=1.5时，阻力系数=0.20。管段4：设计两个90弯头。该管段管径为𝑑4=360mm，依据通风除尘设备设计手册得R/d=1.5时，阻力系数=0.18。2.3.5三通设计计算在管段1、2、3交接处安装一个30直流三通。使得车间两个污染源粉尘均能顺利进入管段3和其后管道系统。依据通风除尘设备设计手册查得=30时，1=0.095，2=0.25管段1、2管径：𝑑1=𝑑2=500𝑚𝑚，经过三通后管径𝑑3=700𝑚𝑚L5（𝑑3𝑑1）=5（360250）=550mm2.3.6管段长度确实定依据管段设计标准第7条，沿程损失计算应为两管件中心线之间距离计算，不扣除管件（如三通、弯头）本身长度。除尘器进口高度：1200mm，出风口高度为4300mm。管段1：L1=+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=15000mm2.4压损平衡设计2.4.1管段压损计算管段1：1）管段𝐿1=4200𝑚𝑚，/d=0.0771，动压为131.52Pa。则摩擦压力损失PL1=L1V122d=4.200.0771131.25Pa=42.5Pa2）局部阻力包含：矩形伞形集气罩：=60，=0.1690弯头，取R=1.5D，=0.18=30直流三通，=0.02故=0.36则局部压力损失为：P𝑚1=v22=0.36131.52Pa=47.35Pa管段2：1）管段𝐿2=2500𝑚𝑚，/d=0.0771，动压为131.25Pa。则摩擦压力损失PL2=L2V222d=2.50.0771131.25Pa=25.35Pa2）局部阻力包含：矩形伞形集气罩：=60，=0.16120弯头，取R=1.5d，=0.20吸入三通（支管）=30，图，=0.095，故=0.455则局部压力损失为：P𝑚2=v22=0.455131.52Pa=59.85Pa管段3：1）管段𝐿3=5978𝑚𝑚 /d=0.0492，动压为124.46Pa。则摩擦压力损失PL3=L3V322d=5.978124.260.0492Pa=36.61Pa2）局部阻力包含：除尘器压力损失𝑃𝑚𝑐=1176𝑃𝑎合流三通=0.25除尘器入口，由已知条件知除尘器入口直径200mm，该管段直径为𝑑3=360mm，为渐扩和变径管连接，取渐扩和变径管长度l=600mm，图则：tan2=360-600=0.133，2=7.5，=15Ff=436024=2.24查得=0.18，则局部压力损失：P𝑚3=v22=0.79124.46+1176Pa=1274.32Pa管段4：1）管段𝐿4=7025𝑚𝑚，/d=0.0492，动压为124.46Pa。则摩擦压力损失PL4=L4V422d=7.025124.460.0492Pa=43.02Pa2）局部阻力包含：三个90弯头，取R=1.5D，=0.54除尘器出口尺寸600450，为渐缩管连接，取渐缩管长度l=450mm，图tan2=600-3602450=0.266，2=14.9，=30Ff=60045043602=2.65取=0.18，则=0.72.则P𝑚4=v22=0.72124.46Pa=89.61Pa管段5：1）管段9871;5=15000𝑚𝑚，/d=0.0492，动压为124.46Pa。则摩擦压力损失PL5=L5V522d=15124.460.0492Pa=91.85Pa2）局部阻力包含：风机入口，预选C6-48No5C型号离心通风机。风机入口直径400mm，为渐扩管连接，取渐扩管长度l=150mm，则tan2=400-3602150=0.133，=15Ff=4003602=1.25查得此时=0.18，=0.21P𝑚5=v22=0.21124.46Pa=26.14Pa2.4.2压力校核并联管路阻力损失平衡计算：结点A:𝑃1=𝑃;𝐿1+𝑃𝑀1=89.85𝑃𝑎，𝑃2=𝑃𝐿2+𝑃𝑀2=85.20𝑃𝑎，P1-P2P1=89.85-85.2089.85=5.2%10%由此可知，结点压力平衡，管径选择合理。2.4.3除尘系统总压力损失以最大阻力线路计算：P=𝑃1+𝑃2+𝑃3+𝑃4+𝑃5=89.95+85.20+1310.93+132.63+118.10=1735.91𝑃𝑎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)/d/𝑚1动压/𝑃𝑎摩擦压损𝑃𝐿(Pa)局部压损系数局部压损𝑃𝑀(Pa)管段总压损P(Pa)10.734.225014.80.0771131.2542.50.3647.3589.9520.732.525014.80.0771131.2525.350.45559.8585.2031.465.97836014.40.0492124.46124.460.1836.611310.6341.467.02536014.40.0492124.4643.020.5489.61132.6351.461536014.40.0492124.4691.850.2126.14118.102.5风机选择和校核1.通风机风量𝑄0=1+𝐾1𝑄式中：𝑄0-通风机风量(m3/h)𝐾1-考虑系统漏风时安全系数，除尘系统管道取𝐾1=0.10.15Q-管道系统总风量(m3/h)故通风机风量为：𝑄0=1+𝐾1𝑄=1.15225=5747.5𝑚3/h2.通风机风压P0=P1+K20=P1+K2T0T0P式中：𝐾2-安全系数，除尘管道取𝐾2=0.150.20；𝜌0、𝑝0、𝑇0-通风机性能表中给出空气密度、压力和温度，通常𝑝0=101328Pa，对于通风机𝑇0=293K，𝜌0=1.2kg/𝑚3。故通风机风压为：𝑃0=𝑃1+𝐾2=1501.281.15=1726.15𝑃𝑎3.设备选型依据上述风量和风压，选择C6-48No5C型离心通风机，性能和选择件见表3。表10C6-48型排尘离心通风机性能和选择件表转速r/min序号流量m3/h全压Pa效率%内功率KW所需功率KW电动机三角带型号功率KW型号根数内周长mm46070175376.83.834.83Y132S1-25.5B22240校核：对于C6-48No5C型离心通风机，当转速为r/min时，压力损失：除尘系统总压力损失为1501.28𝑃𝑎1753Pa故压力满足要求。风量：除尘系统计算风量为5225𝑚3/h6070 𝑚3/h，基础符合要求。总而言之，风机选型符合系统要求。致谢在这次课程设计撰写中，我得到了很多人帮助。首先我要感谢我老师在课程设计上给我指导、提供给我支持和帮助，这是我能顺利完成这次设计关键原因，更关键是老师帮我处理了很多技术上难题，让我能把系统做得愈加完善。在此期间，我不仅学到了很多新知识，而且也开阔了视野，提升了自己设计能力。其次，我要感谢帮助过我同学，她们也为我处理了不少我不太明白设计上难题。最终再一次感谢全部在设计中帮助过我良师益友和同学。参考文件1童志权.大气污染控制工程.机械工业出版社，.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，.3周兴求.环境保护设备设计手册M.化学工业出版社，.4胡传鼎.通风除尘设备设计手册.化学工业出版社.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7郝吉明，马广大大气污染控制工程第二版北京：高等教育出版社8金国淼除尘社备北京：化学工业出版社9周兴求环境保护设备设计手册-大气污染控制工程北京：化学工业出版社10魏先勋，马菊元，陈信常等环境工程设计手册长沙：湖南科学技术出版社，