环境工程原理大型作业--重力沉降室的设计.doc

湖北理工学院 大型作业
《环境工程原理》
大 型 作 业
题目： 3000m3/h重力降尘室的设计
学 院： 环境科学与工程学院
专业名称： 环境监测与治理技术
学 号： 201230310100
学生姓名:
指导教师： 陶敏
2013年 12 月 15 日
11

目录
一、 前言。。。.。.。。....。.3
二、 设计条件。。。。...。。。.......。.。.。。..。.。。....。.。..。。.。。4
三、 设计要求.。。。.。。。.。..。。。。。。.。...........。..。。。。。。..。4
四、 设计说明。。。..。。。.。...。。...。。.。.。..。。..。.。。。。。.。...。4
1、 重力降尘室的工作原理。.。.。...。.。..。。。.。.。。。.。。.。...。。4
2、 重力降尘室的类型。..。.。..。。..。.。.。。.......。..。......5
3、 实际性能和测试。。。。..。...。...。。。...。.。。。.。。。...。。.。。5
五、工艺计算.。。。.。...。..。.。.。...。。。...。。。.。。。..。...。...5
1、设计降尘室尺寸.。.。..。。.。...。.。。.。...。.......。.。.5
2、沉降时间和沉降速度 。...。.。..。.......。。....。。。。.。。5
3、颗粒回收百分率。。。。.。.。。。.。.。.。..。..。.。。....。...。。6
4、降尘室的隔板数。。...。...。....。...。..。。。....。。。.。。。7
六、总结.。。....。.。..7
七、参考文献。。。。.。....。。..。。。.。...。..。.....。。..。。...。。..7
一、前言
大型作业是《环境工程原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用.
大型作业不同于平时的作业,在设计中需要学生自己做出决策,即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计.所以大型作业是培养学生独立工作能力的有益实践。
通过大型作业，学生应该注重以下几个能力的训练和培养：
1. 查阅资料,选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；
2。 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想,在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；
3. 迅速准确的进行工程计算的能力；
4。 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
二、设计条件
1、含尘气体成分：炉气和矿石；
2、气体密度:0。6kg/m³；
3、矿石密度：4500kg/m³；
4、黏度：3×10﹣5N·s/㎡；
5、气体流量：3000m³/h
三、设计要求
1、设计方案确定（长宽高）；
2、矿尘颗粒沉降流型判断;
3、理论上能完全捕集的最小颗粒直径；
4、降尘室的隔板数;
5、重力降尘室的工艺尺寸计算。
四、设计说明
1.重力沉降室的工作原理
重力沉降室是利用重力作用使尘粒从气流中自然沉降的除尘装置。其机理为含尘气流进入沉降室后,由于扩大了流动截面积而使得气流速度大大降低，使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降.重力沉降室除尘效率的计算决定于描述气流状态所作的假设，其简单模式是假定气流处于塞式流动状态，且尘粒在入口气体中均匀分布。实际沉降室内包含有湍流、某程度的混合和柱塞式流动的某些波动.为缩短尘粒必须降落的距离以提高除尘效率,可在沉降室内平行放置隔板，构成多层沉降室。多层沉降室排灰较困难，难以使各层隔板间气流均匀分布,处理高温气体时金属隔板容易翘曲。沉降室内的气流速度一般为0。3-0。5m/s，压力损失为50-130Pa，可除去40μm以上的尘粒。 除尘效率通常可采用公式η=ULW（n+1）/Q计算，L，W指沉降室的长和宽，N是水平隔板数量。
重力沉降室具有结构简单，投资少，压力损失小的特点，维修管理较容易，而且可以处理高温气体.但是体积大，效率相对低，一般只作为高效除尘装置的预除尘装置，来除去较大和较重的粒子。
2。重力沉降室的类型
重力沉降室可放置导流板，以改变气流的方向，以产生惯性作用，也可利用鱼鳞板、百叶窗以产生惯性作用。有单层沉降室，有多层沉降式（平行的放置一些隔板)。折流板式沉降室（垂直的折流板安装在沉降室的顶部,惯性作用力会
增强颗粒的重力作用。当气流被绕过折流板底部的时候,由于气流路径上这段弯曲部分的惯性作用，颗粒被分离下来)。
3。实际性能和测试
沉降室的实际性能几乎从不进行实验测量或测试，在最好的情况下，这种装置也只能作为气体的初级净化,除去最大和最重的颗粒.沉降室的除尘效率约为40—70％，仅用于分离d>50μm的尘粒。穿过沉降室的颗粒物必须用其它的装置继续捕集。
五、工艺计算
1、设计降尘室的尺寸
沉 降 室 的 长、宽、高 分 别 为L、W、H，假设沉降室的长为6m，宽为2m,高为4m,
气体密度为0.6kg／m³，矿石密度为4500kg／m³，黏度为3×10﹣5N·s／㎡。
2、沉降时间和沉降速度
气体流量为qν气体在沉降室内的水平通过速度为u，要使沉降速度为Ut的尘粒在沉降室内全部去除，气流在沉降室内的停留时间θ应大于或等于尘粒从顶部沉降到灰斗的时间 θt,则:
气体通过降尘室的时间为:
θ＝L／u
颗粒从顶部沉降到灰斗的时间为：
θt＝H／ut
故颗粒能沉降而分离出的条件是：
θ≥θt或L／u≥H／ut
依据降尘室的生产能力，气体在降尘室内的水平通过速度为:
u＝qν／Hb
综上整理可得：
qν／ut≤bl
所以，在降尘室内能完全分离出来的最小颗粒的沉降速度为：
ut＝qν／bl＝3000／12÷3600＝0.07﹙m／s﹚
假设沉降在滞流区，则可由斯托克斯公式求得最小颗粒直径
d＝［ut18μ／﹙ρs－ρ﹚g]½
＝[0。07×18×3×10﹣5／﹙4500－0。6﹚×9。81]½
＝30×10﹣6﹙m﹚＝30﹙μm﹚
核算沉降流型
Re＝dρut／μ＝30×10﹣6×0.07×0。6／3×10﹣5
＝0.042＜1
原设沉降在滞流区成立,求得的d有效.
3、 颗粒回收百分率
沉降室内的气流速度一般为0。3-0.5m/s，压力损失为50—130Pa，可除去20μm以上的尘粒。假设颗粒在炉气中是均匀分布的，则该尺寸颗粒被分离下来的百分率可由颗粒在降尘室内的沉降高度与降尘室高度之比确定。直径为20μm的颗粒的沉降必在滞流区,其沉降速度可用斯托克斯公式计算，即
ut′＝d²﹙ρs－ρ﹚g／18μ
＝﹙20×10﹣6﹚2×﹙4500－0.6﹚×9.81／18×3×10﹣5
＝0.327﹙m／s﹚
气体通过降尘室的时间为
θ＝H／ut＝2／0.21＝9.52﹙s﹚
直径为40μm的颗粒在8s时间内的沉降高度为
H′＝ut′θ＝0.327×9.52＝3.11﹙m﹚
则回收率为
H′／H＝3.11／4×100％＝77。75％
由于各尺寸的颗粒在降尘室内停留的时间均相同，故20μm的颗粒回收率亦可用其沉降速度 ut′与30μm的颗粒沉降速度u之比确定,即
ut′／ut＝﹙d′／d﹚²＝﹙20／30﹚²＝66。67％
4、 降尘室的隔板数
若降尘室内设置n层水平隔板，则多层降尘室的生产能力为
qν≤﹙n＋1﹚bul
若要完全回收粒径为20µm的颗粒，在原来降尘室内µ需设置的隔板数为
n＝qν／bul－1＝3000／3600×﹙2×6×0.327﹚－1
＝2。124
取n＝3
隔板数跟颗粒的直径有关，直径越小，需要的隔板数越多。
六、总结
重力沉降室具有结构简单，投资少，压力损失小的特点，维修管理较容易,而且可以处理高温气体。但是体积大,效率相对低，一般只作为高效除尘装置的预除尘装置，来除去较大和较重的粒子。
降尘室，结构简单，流动阻力小,但体积庞大，属于低效率的设备，只适用于分离粗颗粒（一般指颗粒直径大于50µm的颗粒），通常作为预除尘使用.多层降尘室可分离较细的颗粒,且节省占地面积，但清灰比较麻烦。
大型作业是我们在校大学生必须经过的一个过程,通过大型作业的锻炼，可以为我们即将来的毕业设计打下坚实的基础!
七、参考文献
1、张柏钦，环境工程原理﹙第二版﹚，化学工业出版社,2010
《环境工程原理》大型作业成绩评定表
姓 名

学 号
201230310100
专业班级
环境监测与治理技术
题 目
3000m³/h重力降尘室的设计
成绩评定依据：

最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）

　　　　 批阅教师：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 年　 月 日