某综合车间局部通风除尘系统课程设计

摘要本次课程设首先是将车间划分成两个区域。然后计算出各设备排风罩的排风量，计算系统的排风量及阻力，进行除尘器和风机的选择，绘制通风系统布置图，绘制通风系统轴侧图。考虑到车间粉尘污染的特点以及进出空间的限制，比较各种类型的除尘器，选择了最合理的通风除尘方案，进行了通风除尘系统的设计。关键词：风量；风压；排风罩；除尘某综合车间局部通风除尘系统设计目录HYPERLINK\l"_Toc218942478"1前言1HYPERLINK\l"_Toc218942479"2排风量计算3HYPERLINK\l"_Toc218942480"2.1设备参数3HYPERLINK\l"_Toc218942481"2.2各设备排风量计算4HYPERLINK\l"_Toc218942482"2.3各管路排风量计算7HYPERLINK\l"_Toc218942483"3各通风系统的排风量和阻力计算9HYPERLINK\l"_Toc218942484"3.1第一工作区排风量和阻力计算9HYPERLINK\l"_Toc218942485"绘制轴测图9HYPERLINK\l"_Toc218942486"确定管径和单位长度的摩擦阻力9HYPERLINK\l"_Toc218942487"确定各管段的局部阻力系数10HYPERLINK\l"_Toc218942488"计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力12HYPERLINK\l"_Toc218942489"对并联管路进行阻力平衡计算13HYPERLINK\l"_Toc218942490"除尘器及风机的选择15HYPERLINK\l"_Toc218942491"管道计算汇总16HYPERLINK\l"_Toc218942492"3.2第二工作区排风量和阻力计算17HYPERLINK\l"_Toc218942493"绘制轴测图17HYPERLINK\l"_Toc218942494"确定管径和单位长度摩擦力17HYPERLINK\l"_Toc218942495"确定各管段的局部阻力系数18HYPERLINK\l"_Toc218942496"计算各管段的延程摩擦阻力和局部阻力19HYPERLINK\l"_Toc218942497"对并联管路进行阻力平衡计算19HYPERLINK\l"_Toc218942498"除尘器及风机的选择19HYPERLINK\l"_Toc218942499"管道计算汇总20HYPERLINK\l"_Toc218942500"4总结21HYPERLINK\l"_Toc218942501"附录I22HYPERLINK\l"_Toc218942502"附录II23HYPERLINK\l"_Toc218942503"参考文献241前言人类在生产和生活的过程中，需要有一个清洁的空气环境（包括大气环境和室内空气或境）。因此，就要在生产和生活的过程采用通风和除尘技术。通风工程在我国实现四个现代化的进程中，一方面起着改善居住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。工业通风是控制车间粉尘、有害气体或蒸气和改善车间内微小气候的重要卫生技术措施之一。其主要作用在于排出作业地带污染的或潮湿、过热或过冷的空气，送入外界清洁空气，以改善作业场所空气环境。工业通风按其动力来源分为自然通风和机械通风。自然通风依靠室内外空气温度差所形成的热压和室外风力所形成的风压而使空气流动；机械通风则依靠通风机所形成的通风系统内外压力差而使空气沿一定方向流动。净化工业生产过程中排放出的含尘气体称为工业除尘。风机生产行业引进国外技术，改变了以往风机全压偏小、不适用于除尘系统的状况。新产品不但全压满足除尘工程的需求，而且噪声低、机械效率高、振动小，并有较好的防磨措施。除尘系统风量调节技术的应用越来越普遍。以往仅靠液力耦合器使风机变速，现在已有多种变频调速器，适用于不同规格的电机，因而风量调节更易实现。除尘系统风量调节，离不开流量监测，已开发出含尘气体流量连续监测装置，具有不堵、阻力小、应用方便等特点，在除尘系统运行中发挥了很好的作用。有些生产过程如原材料加工、食品生产、水泥等排出的粉尘都是生产的原料或成品，回收这些有用原料，具有很大的经济意义。在这些部门，除尘设备既是环保设备又是生产设备。工业防尘技术的前景是广大的：1、工业防尘法规更完善，执法更强化。进入21世纪，我国经济将继续高速发展，公众对工作和生活环境的要求将更高，有关法规更趋完善，执法力度将更为加强。工业防尘技术必须在高效、低耗、可靠、方便等方面达到一个新的水平。2、加强工业防尘技术标准的建设。目前，许多防尘设施不规范，标准化程度差，质量不高，达不到预期效果。在尘源控制方面，尤显薄弱，工业防尘技术标准化问题，已直接影响工业防尘工作的进行。3、工业防尘技术将与生产工艺更紧密结合。首先，积极促进生产工艺及设备的改进，努力实现本质无害化，达到事半功倍之效；其次，工业防尘技术应力求促进产品产量和质量的提高；再者，应更方便操作和维修。4、工业防尘将紧密结合节能。通过工业防尘技术的实施，使生产工艺简化，生产能耗降低；促进二次能源的回收；在保证防尘效果的同时，尽量减少处理风量，降低系统阻力，从而降低自身能耗等等。本次课程主要是运用通风除尘技术知识对某综合车间局部通风除尘系统进行设计。选取通风管道、除尘器及风机。2排风量计算2.1设备概述通风管道设计计算主要包括以下步骤（通风除尘）：1、确定通风除尘系统方案，绘制管路系统轴测图；2、对管路系统分段，注明管段长度、风量管部件位置等进行编号；3、假定管路系统不同管段的风速；4、根据假定速度和已知管段的风量确定各管段管径，计算管路阻力；5、通风除尘系统中的各并联支管的阻力平衡计算，其差值不宜大于10％；一般通风系统管路阻力不超过15％；6、计算系统管路总阻力；7、除尘设备和通风机的选择。本次课程设计的车间包括两个工作区，两个工作区内的主要设备如表2.1所示。车间的高度为6.6米。工作温度为20℃，在20℃时空气密度为1.2Kg/m3。根据以上步骤，分别对第一工作区和第二工作区进行了管道设计。当车间内有不同的送、排风要求，或者车间面积较大，送、排风点较多时，为了便于运行管理，常分设多个送、排风系统。划分的原则：1、空气处理要求相同时、室内参数要求相同的，可划为一个系统。2、同一生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为一个系统。3、同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不大时，宜合为一个系统。4、有毒和无毒的生产区，宜分开设置通风系统和净化系统。若不要求回收，并且混合后不会爆炸或者混合后不会导致风管内结露的，可以合为一个系统。5、排风量大的排风电位于风机附近，不和远处排风量小的排风点和为同一个系统根据以上原则、各工艺设备产生的有害物成分，及厂区平面布置图，将1、2、3、4号设备划分为第一区，5、6号设备划分为第二区，各设备参数见表2.1。表2.1参数表区域设备编号设备工艺尺寸排风罩形式有害物成分设计参数第一工作区域1、2焊接平台1000×8000×600侧吸罩焊烟有害物距罩口0..4热源温度600℃℃3焊接平台1100×9000×600矩形伞形罩焊烟有害物距罩口0..7热源温度600℃℃4金属喷镀800×800（工作口）通风柜金属粉尘顶部接管标高1..5控制风速1~1..5温度300℃第二工作区域5镀铬600×600（工作口）通风柜氢氟酸蒸汽顶部接管标高1..6常温6酸洗1000×8000×12000槽边排风罩25%盐酸温度60℃2.2各设备排风量计算1、2号侧吸罩排风量由表2.1知，设备1为焊接平台，其尺寸为1000×800×600mm，排风罩形式为侧吸罩，有害物成分是焊烟。根据经验，设侧吸罩的罩口尺寸为400×800mm。有害物距罩口的距离即为控制点至吸气口的距离x,即x=400mm；并取最小控制风速在《工业通风》中第36页，控制点的控制风速VX表中查得。Vx=0.3m/s。因此x/b=400/400=1.0，b/a=400/800=0.5，查得在《工业通风》中第35页，矩形吸气口速度计算图中查得。Vx/V0=0.15,罩口平均风速V在《工业通风》中第36页，控制点的控制风速VX表中查得。在《工业通风》中第35页，矩形吸气口速度计算图中查得。所以，实际排风量L1=FV0=0.4×0.8×2=0.64m3/s。3号矩形伞形罩排风量由表2.1知，设备3为焊接平台，其尺寸为1100×900×600mm，排风罩形式为矩形伞形罩，有害物成分是焊烟。焊接平台的排风罩是热源上方的接收式排风罩，在计算排风量前要判断该罩是否为低悬罩。低悬罩的判断公式为：(2.1)式中：H--为罩口到污染源的距离，m；AP--为热源的水平投影面积，m2。由公式（2.1）得：，所以该罩为低悬罩。（2.2）（2.3）（2.4）（2.5）（2.6）式中：α--对流放热系数，J/m2s℃；A--系数，水平散热面为1.7；△t--热源表面与周围空气的温度差，℃；F--热源的对流放热面积，m2；Q--热源的对流热量，kJ/s；B--热源水平投影的长边尺寸，m；L0--罩口断面上热射流流量，m3/s；v′--扩大面积上的空气吸入速度，v′=0.5-0.75m/s；F′--罩口的扩大面积，m2。由公式（2.2）计算得：由公式（2.3）计算得：由公式（2.4）、（2.5）计算得：由于受横向气流影响较小，排风罩口的尺寸应比热源尺寸扩大200mm，即：矩形伞型罩的长宽分别为1300mm和1100mm。由公式（2.6）计算得：4号通风柜排风量根据公式：（2.7）式中通风柜的排风量，；工作孔上的控制风速，通常在1.0~1.5之间，本次取1.25；工作孔或缝隙的面积，；安全系数，1.1~1.2；柜内的污染气体发生量，当取最大值时，近似为0；计算得到，通风柜的排风量0.96。5号通风柜排风量根据公式（2.7）得：6号槽边排风罩排风量由表2.1知，设备6的工艺为酸洗，酸洗槽的尺寸为1000×800×1200，排风罩形式为槽边排风罩，有害物成分是25%盐酸。槽边排风罩分为单侧和双侧两种，单侧适用于曹宽B≤700mm，B>700mm时用双侧因为本设备槽宽B=800>700，所以槽边排风罩选为双侧。根据国家标准设计，条缝式槽边排风罩的断面尺寸（E×F）共三种，250×200mm，250×250mm，200×200mm。本设计选用E×F=250×250mm。E=250mm的称为高截面。高截面双侧排风（总风量）计算公式在《工业通风》中第47页中查得。为：在《工业通风》中第47页中查得。（2.8）式中：A—槽长，m；B—槽宽，m；Vx—边缘控制点的控制风速，m/s。本设计中为0.4m/s。在《工业通风》中第228页，附录5镀槽边缘控制点的吸入速度V在《工业通风》中第228页，附录5镀槽边缘控制点的吸入速度Vx中查得。由公式（2.8）得高截面双侧排风（总风量）为：。2.3各管路排风量计算将第一区设备用管道连接，对各管段进行编号。如图2.1图2.1管道连接图1号管路排风量即为1号排风罩排风量。 同理，，。3号管路风量为排入风量之和即：。同理，。8号管路和9号管路排风量相同为除尘器排入风量的1.05倍。将第二区设备用管道连接，对各管段进行编号。如图2.2图2.2管道连接图同理，，，。3各通风系统的排风量和阻力计算3.1第一工作区排风量和阻力计算绘制轴测图标出各管段长度和各排风点的排风量，轴测图详见附录I。确定管径和单位长度的摩擦阻力在第一工作区内，设除尘风管垂直管最小风速，水平管最小风速，空气密度。管段1：通风管路为圆形钢板制风管根据公式：（3.1）（3.2）（3.3）式中管道内的风量，；管道直径，；管道截面积，；管道内的风速，；由公式3.3得，根据通风管道统一规格，取，则实际流速，根据，可确定单位长度摩擦阻力系数。同理，可计算并查出管段2、3、4、5、6、7、8、9的管径、实际流速、单位长度摩擦阻力及各管段摩擦阻力。其结果见表3.2。确定各管段的局部阻力系数管段1：设备侧吸罩，，查得；90°弯头（R=1.5d）两个；；。直流三通（1-3），，；。管段2：设备侧吸罩，，查得；90°弯头（R=1.5d）一个；120°弯头（R=1.5d）一个；合流三通（2-3），，；。管段3：直流三通（3-55），，。管段4：设备矩形伞形罩，，查得；120°弯头（RR=1.5dd）一个；合流三通（4-55），，；管段5：直流三通（5-77），，。管段6：90°弯头（R==1.5d）一个；120°弯头（RR=1.5dd）一个；合流三通（6-77），，；。管段7：90°弯头（R==1.5d）两个；。管段8：90°弯头（R==1.5d）一个。管段9：在排尘管出口有一一个带扩散管管的伞形风帽帽（h/D=00.5），查得：：。计算各管段的沿程程摩擦阻力和和局部阻力根据公式（3.4）式中——局部阻力力系数；——风管内空气的平均均流速，；——空气的密度，；——风管长度，m；可可算出局部阻阻力，具体数据见见表3.2。对并联管路进行阻阻力平衡计算算汇合点A：对汇合点A（见附附录=1\*ROMANI）进行阻力力平衡计算，=189.53，=150.8。依据公式：（3.5）（3.6）式中调整后的管径径，㎜；原设计的管径，㎜㎜；原设计的支管阻力力，；要求达到的支管阻阻力，。为使管段1、2达达到阻力平衡衡，改变管段段2的管径，增增大其阻力。根据公式（3.66）：根据通风管道统一一规格，取。算算出其对应的的阻力:根据公式（3.55）：，符合要求。汇合点B：根据公式（3.66）：根据通风管道统一一规格，取。算算出其对应的的阻力:根据公式（3.55）:，符合要求。汇合点C：；根据公式（3.66）：根据通风管道统一一规格，取。算算出其对应的的阻力：根据公式（3.55）：此时仍处于不平衡衡状态。如继继续减小管径径，取，其对对应阻力为581Pa，同样处于不平衡状状态。因此决决定取，在运运行时再辅以以阀门调节，消消除不平衡。除尘器及风机的选选择选择除尘器时必须须全面考虑各各种因素的影影响，在设计计中应考虑以以下匹配问题题:（1）除尘器出口净化化后气体的粉粉尘浓度要与与环保规定的的排放浓度要要求相匹配。设设计时应根据据处理气体的的粉尘浓度,,处理量和和环保规定的的排放要求确确定所要求除除尘器的除尘尘效率,然后选择择合适的除尘尘器类型。在在运行中,还应注意由由于运动工况况不稳定对除除尘效率的影影响。（2）除尘器的性能要要与处理的气气体特性和粉粉尘性质相匹匹配。气体的的温度、湿度度、腐蚀性、可可燃与爆炸性性等都直接制制约除尘器的的使用。如袋袋式除尘器不不能用于处理理高温、高湿湿的气体。粉粉尘的粒径及及其分布、粘粘结性、湿润润性、比电阻阻、可燃性和和浓度等性质质直接决定了了除尘器的除除尘效果和应应用。不同的的除尘器所能能去除的粉尘尘粒径范围也也不同；对于于粘结性粉尘尘不宜采用袋袋式除尘器；；比电阻大的的粉尘电除尘尘效果差；疏疏水性粉尘不不宜采用湿式式除尘器；粉粉尘浓度高时时应考虑采用用双级除尘。（3）除尘器的收尘方方法要与除下下粉尘的处理理方法相匹配配。例如直接接丢弃,应考虑对对环境的二次次污染问题。（4）除尘器的费用要要与企业的经经济实力相匹匹配。对于小小型生产厂应应选用结构简简单的、设备备费和运动费费少的除尘设设备。表3.1

除除尘器的性能能除尘器名称适用的粒径范围（μm）效率（%）阻力（Pa）设备费运行费重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器卧式旋风水膜除尘尘器电除尘器袋式除尘器文丘里除尘器>5020-505-15≥50.5-10.5-10.5-1<5050-7060-9095-9890-9895-9990-9850-130300-800800-15000800-1200050-1301000-150004000-100000少少少中在中上少少少中中中上大大本系统的主要有害害物为烟尘、金金属粉尘，粒粒径范围大约约在0.5——1μm之间，本次次设计选取袋袋式除尘器，从从上部排风，选择MC844-Ⅰ型脉冲袋式式除尘器，箱箱体下部进风风，过滤面积积为63mm2、滤袋数量量为84个、过滤滤风速2-4m/s、脉冲伐伐数14个、处理风量量7550～151000m3/h，阻力为10000Pa。外形尺寸：2490×1555×11350。计算系统总阻力和和风量：选择风机：风机风量。风机风压。风机:型号：C4-722NO.5AA主轴转速（r/mmin）：2900流量（）：132255全压（）：25667功率（Kw）:112.72轴功率（Kw）::11.077效率84.6%电动机:型号：功率（Kw）：115管道计算汇总将以上计算的数据据进行整理、汇汇总，最后，得得到表3.2管道水利汇汇总表（一区区）。具体数数据见表。表3.2管道水利汇汇总表（一区区）管道编号流量长度m管径mm流速m/s局部阻力系数局部阻力Pa单位长度摩擦阻力力Pa/m摩擦阻力Pa管段阻力Pa备注10.641022016.81.031741616033420.64622016.80.671131696209阻力不平衡31.28432015.9-0.01-1.5104038.540.584.320018.50.86176.72086262.7阻力不平衡51.86236018.30.120.1102040.160.9611.628015.60.5783.210116199.2阻力不平衡72.861445018.00.3466.1798164.182.96645018.60.1735.384883.392.963045018.60.6124.58240364.520.642002031940.5818020.841360.9625019.6329除尘器10003.2第二工作区区排风量和阻阻力计算绘制轴测图标出各管段长度和和各排风点的的排风量，轴轴测图详见附附录I。确定管径和单位长长度摩擦力在第二工作区内，设设除尘风管垂垂直管最小风风速，水平管管最小风速，空空气密度。由公式3.3得，根根据通风管道道统一规格，取取，则实际流流速，根据，可确定单位位长度摩擦阻阻力系数。同理，可计算并查查出管段2、3、4的管径、实实际流速、单单位长度摩擦擦阻力及各管管段摩擦阻力力。其结果见见表3.3。确定各管段的局部部阻力系数管段1：通风柜的ζ=0..5；90°弯头（R=1.55d）一个；；；。合流三通（1-33），，；。管段2：设备槽边排风罩，合流三通（2-33），，；120°弯头（RR=1.5dd）一个；90°弯头（R==1.5d）两个；。管段3：90°弯头（R==1.5d）三个；。管段4：在排尘管出口有一一个带扩散管管的伞形风帽帽（h/D=00.5），查得：：。计算各管段的延程程摩擦阻力和和局部阻力根据公式3.4可可算出局部阻阻力，具体数据见见表3.2。对并联管路进行阻阻力平衡计算算根据公式（3.55）（3.6）得：为使管段1、2达达到阻力平衡衡，改变管段段1的管径，增增