大气课程设计

设计计算说明书系统的划分划分的原则1.1空气处理要求相同、室内参数要求相同，可划为同一系统。1.2同一生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为同一系统。1.3对下列情况应单独设置排风系统：1.3.1两种或两种以上有害物质混合后能引起燃烧或爆炸；1.3.2两种有害物质混合后能形成毒害更大或腐蚀性的混合物或化合物;1.3.2放散剧毒物质的房间和设备。除尘系统的划分应符合下列要求2.1同一生产流程、同时工作的扬尘相距不大时，宜合为一个系统；2.2同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺允许不同粉尘混合回收或粉尘无回收价值时，也可合设一个系统；2.3温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致风管内结露时，应分设系统；2.4在同一工序中如有多台并列设备，不以划分为同一系统，因它们不一定同时工作。如需把并列设备的排风点化为同一系统，系统的总排风量应按各排风点同时工作计算。非同时工作的排风点的排风量较大时，系统的总排风量可按各同时工作的排风点的排风量计算，同时应附加各非同时工作排风点排风量的15%-20%。本设计的划分3.1抛丸车间为使此车间并联支路阻力较容易平衡，不宜采用多个分支并为一个系统，否则会引起并联支路不平衡的问题，从而不能达到所需的吸气量。针对两侧的大抛丸车间分别各划分为1个系统，中间的两列小抛丸机合并为1个系统，为使支路尽量减少，采用把除尘系统安放在中间的策略，使两列小抛丸车间并联，相互平衡。3.2酸洗、碱洗车间对于此车间来说，分析其各自产生的烟气性质来讲，首先产生的酸、碱雾水的槽子必须各自单独设1个系统，从而避免两者混合后产生盐，阻塞管道，并且其各自产生的碱雾温度相近，适合合并为一个系统。水洗槽单设一个系统，可不必设净化设备，直接排放。方案的确定抛丸车间管道(钢管)一一净化设备(旋风除尘器)一一风机一一排气筒酸洗、碱洗车间2.1碱水槽：吹吸式集气罩一一管道(PVC)一一喷淋塔一一风机一一排气筒2.2其他槽：槽边集气罩管道(PVC)一一喷淋塔一一风机一一排气筒管道的设计风道设计时的原则1.1风道系统要洁净、灵活、可靠，要便于安装、调控、控制与维修；1.2风道断面尺寸要标准化；1.3风道的断面形状要与建筑结构相配合，使其完美统一。风道设计的内容2.1设计目的通风工程中，在已知系统和设备布置、通风量的情况下，设计计算的目的就是经济、合理的选择风管材料，确定各段风管的断面尺寸和阻力，在保证系统达到要求的风量分配的前提下选择合适的风机型号和电动机功率。2.2设计计算的内容及方法2.2.1本设计，对于抛丸车间采用钢管铺设，强度较高；对于酸洗、碱洗车间采用PVC管道铺设，防止管道的腐蚀。2.2.2排风管主干管标高大丸机主风管分别靠在上下的柱子上，末端标2.95米；小抛丸机主风管靠在中间的柱子上，末端标高2.86米，从而不影响工作人员通过。对于酸洗、碱洗车间，由于槽上部房顶设有生产设备，无布风管道的位置，所以采用埋设的方法铺设管道，其中为避免交叉管道的埋深一致，使水洗槽的管道埋深为0.8米，其他槽子的管道埋深为0.46米，全部放0.01的坡度。2.2.3风道设计的方法采用假定流速法：先按技术经济要求选定风管流速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力。此法一般适用于高速空调系统的计算。风道设计的步骤3.1绘制通风系统轴测图，标出设备和局部关键的位置，对各管段进行编号以风量和风速不变为原则把通风系统分成若干个单独管段，一般从距风机最远的一段管道由远而近顺序编号），标注各管段长度（一般按两管件间中心线长度计算，不扣除关键本身的长度）和风量。3.2确定合理的空气流速3.3根据各管段的风量和选择的流速确定个管段的断面尺寸，计算最不利环路（即阻力最大的环路，一般是管道最长且关键最多的环路）的摩擦阻力和局部阻力。3.4并联管道的阻力计算按分支节点阻力平衡的原则确定并联管路（或支风管）的断面尺寸。要求两风支管的阻力平衡不平衡率：对酸洗、碱洗系统，应小于15%；除尘系统应小于10%。当并联管路系统差超过上述的要求时，应采取下列方法调整阻力使其平衡。调整支管管径一一此方法通过改变支管管径来改变支管的阻力，达到阻力平衡。调整后的管径按下式计算：D’=D（P/P'）0.225式中D'—调整后的管径（mm）D一原设计的管径（mm）二P一原设计的只管阻力（Pa）二P'一要求达到的支管阻力（Pa）应当指出，采用本方法时不宜改变三通支管的管径，可以在三通支管上增设一段渐扩（缩）管，以免引起三通支管和直管局部阻力的变化。槽边排风罩槽边排风罩是外部排风罩的一种特殊形式，专门用于各种工业槽（如酸洗槽、电镀槽、中和槽、盐浴炉池等）。它的特点是不影响工艺操作，有害气体在进入人的呼吸区之前就被槽边上设置的条缝型吸气口抽走。槽边排风罩分为单侧、双侧、周边形（环形）三种。单侧排风罩适用于槽宽B三700mm;双侧适用于B>700mm;B>1200mm时，应采用吹吸式排风罩；当槽直径D=500-1000mm时，宜采用环形排风罩。吹吸式排风罩的设计计算吹吸罩设计计算的目的是确定吸风量、吸风量、吸风口高度、吹出气流速度以及吸风口设计和吸入气流速度。通常采用的方法是巴杜林提出的速度控制法，他认为只要保持吸风口前吹气射流末端的平均速度不小于一定的数值（0.75-1.0m/s），就能对槽内散发的有害污染物进行有效的控制。1.对于操作温度为t的工业槽，吸风口前必须的射流平均速度v「可按下列经验数值确定：g\：’（m/s）70~95H600.85H400.75H200.5H其中，H为吹吸风口间的距离（m）为了防止吹出气流溢出吹风口，吸气口的排风量应大于吸风口前的射流流量，一般取射流末端流量的1.1-1.25倍；吹风口高度b一般为（0.01-0.015）H，为了防止吹风口可能出现堵塞，b应大于5-7mm。吹风口的出口流速不能过高，以免槽内液面波动，一般不宜超过10-12m/s；吸气口上的气流速度v1应合理确定，v1过大，吸风口高度b过小，污染气流容易逸出室内；V1过小，又因b过大而影响操作。一般取v卢(2-3)V1。槽边集气罩的计算1.其酸性镀铜槽，长A=1.0m，宽B=0.8m，槽内溶液温度接近室温。设计该槽上的槽边排风罩。1.1因为B〉700mm，采用双侧排风罩，根据国家标准设计，条缝排风罩的断面尺寸(即E*F)有200mmX200mm、250mmX200mm、250mmX250mm三种规格。本题选用E*F=250mm*250mm1.2根据《简明通风设计手册》得，控制流速V「0.3m/s计算排风量(按高截面布置)总排风量：qv=2VxAB(B/2A)0.2=2X0.3X1.0X0.8(辰)0.2=0.47m3/s则：每侧排风量q’v=q/2=0.47/2=0.23m3/s1.3设条缝口风速V0=8m/s，采用等高条缝，条缝口面积f0=q’v/V「0.23/8=0.029m2则：条缝口宽度h0=f0/A=0.029/1.0=0.024m，f0/4=0.029/(0.25X0.25)=0.38〉0.3，为保证条缝口上的速度均匀分布，在槽的每一侧分设两个罩子，设两根立管。则：f’/F1=(f0/2)/F1=(0.029/2)/0.252=0.19<0.3确定排风罩阻力，取三=2.43贝0：风压损失逐='Pv°2/2=2.43X1.0X82/2=93.3Pa注：本设计对碱水槽及水洗槽的以外的全部槽子均采用同一的控制流速进行设计，其中水洗槽的设计过程与上述相同，经核算后其控制流速取0.25m/s时，流量为0.39m¥s。吹吸式集气罩的计算1.碱水槽宽H=1m,长L=1.2m,槽内溶液温度t=60：E,试设计此槽的吹洗式通风装置。1.1确定洗风口前射流末端的平均风速V’1=0.85H=0.85X1=0.85m/s1.2吹风口高度b=0.015XH=0.015X1=0.015m1.3射流为平面射流根据平面射流的计算公式确定吹风口出口流速V0因为V’1是指射流末端有效部分的平均风速，现近似认为射流末端的轴心风速为Vm=2V’「2X0.85=1.7m/s=1取a=0.2V0=3.8m/s1.4吹风口得吹风量q0=blv0=0.03X1.2X3.8=0.141m3/s1.5吸风口前的射流流量q’1=1.2q0[(Ah/b)+0.41]1/2=0.45m3/s1.6吸风口的排风量q1=1.1q’1=0.5m3/s1.7吸风口的气流速度V1=3V’1=3X0.85=2.45m/s1.8确定吸风口高度bjq]/Lvj0.5/1.2X2.45=0.17m=170mm八・局部阻力构件的阻力系数的确定1・通风管道系统设计与水力计算1.1风管内的压力损失空气在风管内流动时的压力损失有两种形式：摩擦压力损失和局部压力损失。当空气在通风管道中流动时，必然会损耗一定的能量来克服风管中的各种阻力。空气在风管中流动之所以产生阻力是因为空气是具有粘滞性的实际流体，在运动过程中要克服内部相对运动出现的摩擦阻力以及风管材料内表面的粗糙程度对气体的阻滞作用和扰动作用。风管内空气流动的阻力有两种，一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而引起的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力。另一种是空气在流经各种管件或设备时，由于速度大小或方向的变化以及由此产生的涡流造成的比较集中的能量损失，称为局部损失。1.1.1管道单位长度的摩擦压力损失空气在管道内流动时，单位长度管道的摩擦压力损失按下式计算：人V2Rm=味TPs式中Rm--单位长度摩擦压力损失，Pa/m；V--风管内空气的平均流速，m/s；P--空气的密度，kg/m3；人--摩擦阻力系数；R=——m....Rs-风管的水力半径，圆形风管s4，（D为风管直径），m。因此，圆形风管的单位长度摩擦压力损失为：Rm=D万P"",m）。摩擦阻力系数人与空气的流动状态和管壁的粗糙度有关。在通风管道内空气的流动状态大多处于水力过渡区，通风管道定型化编制组推荐按下式计算人值。If,e2.51、-==_2lg（+=）、入3.7DR"式中e--风管内壁的粗糙度，mm.进行通风系统设计时，为了避免繁琐的计算，可使用根据上述等公式绘制的图所示的先算图。只要已知流量（L）、管径（D）、流速（V）和单位长度严惩摩擦压力损失（Rm）四个参数中的任意两个，既可利用该图求得其他两个参数。1.1.2局部压力损失管件（如三通、弯头等）的局部压力损失按以下公式计算：V2、AP=&—P（Pa）式中：v--管道内的实际气流速度，m/s；P--气流密度,kg/m3；&--为局部阻力系数。查《简明工业通风设计手册》第245页表格，本设计在每个集气罩联通管道的排气口处采用锥形围罩，选取60°的吸风口的局部阻力系数&1=0.06；圆直角弯管(。=90。)的局部阻力系数&2=1.04，支流三通(。=45。)的局部阻力系&=0.11，&=0.23，&=0.37,&=-0.475；135°圆弯管(D=2)3(13)3(23)4(13)4(23)'2的局部阻力系数&5=0.17，90°圆弯管(d一七的局部阻力系数&6=0.4，净化器及风机入口变径管的局部压力损失忽略不计，即&=0。1.2水力计算对小抛丸机和大抛丸机进行了水利计算，其计算结果如表一、表二所示。经校核后，表一、表二所示的管道水利计算校核后均不合格。所以根据公式d’=。可以重新算出新的管径，然后继续对管段压力损失进行校核。校核合格之后的小、大抛丸机管道水利计算表格见表一、表二1.2.1大抛丸车间表一大抛丸机水力计算表流量管(m3h管长管径流速比摩阻摩阻局部阻局部阻力阻力(pa)校核系统管段段)(m)(mm)(m/s)(pa/m)(pa)力系数(pa)阻力

114007.2416019.3427.00195.480.2147.14242.620.03314.25328004.2025015.8412.4052.080.0913.5665.640.06322.17542004.2030016.5010.0042.00-0.21-34.327.680.07295.28756004.2036015.287.5031.50-0.17-23.827.680.06291.12970004.2040015.476.3026.46-0.21-30.17-3.710.06335.341184005.0042016.848.4042.00-0.28-47.65-5.65334.56214003.0417017.1321.0063.841.06186.70250.54414003.0417017.1321.0063.841.28225.44289.28614003.0417017.1321.0063.841.30228.97292.81814003.0416019.3427.0082.081.17262.62344.701014003.0416019.3427.0082.081.15258.13340.211.2.2小抛丸车间管段流量(m孑h)管长(m)管径(mm)流速(m/s)比摩阻(pa/m)摩阻(pa)局部阻力系数局部阻力(pa)阻力(pa)校核系统管段阻力18008.1013016.7422.00178.200.61102.59280.790.00153.21316004.0019015.6815.5062.000.3450.13112.130.03153.82524004.0022017.5412.0048.00-0.56-103.34-55.34-0.01164.86732004.0026016.7410.0040.00-0.42-70.64-30.64-0.03157.58940004.0030015.727.0028.00-0.41-60.78-32.780.02161.311148004.0032016.584.3017.20-0.28-46.18-28.980.00158.771356004.0036015.287.0028.00-0.44-61.66-33.660.04153.951564004.0038015.686.8027.20-0.58-85.51-58.31161.3528004.1013016.7419.0077.901.21203.50281.4048004.1012019.6545.00184.500.95220.06404.5668004.1013016.7419.0077.901.57264.04341.9488004.1013016.7419.0077.901.41237.13315.03108004.1013016.7419.0077.901.20201.82279.72128004.1014014.4418.2074.621.37171.30245.92148004.1014014.4418.2074.621.16145.04219.66

2.酸洗、碱洗车间2.1采用直流三通根据《采暖通风设计手册》附表1得2.1.1水雾2.1.2酸雾干管1：Q4/Q「0.5,A4：A2=1则：=0.53,=0.42干管2：Q5/Q3=0.33,A52.1.2酸雾干管1：Q4/Q「0.5,A4：A2=1则：=0.53,=0.42干管2：Q5/Q3=0.33,A5：A3=0.62则：=0.41，=0.40干管1：Q6/Q1=0.5A6：A1=1则：=0.53，=0.42干管1：Q7/Q2=0.33，A7：A2=0.4则：=0.41，=0.64干管1：则：=0.59=0.34，83Q8/Q3=0.25，A:A=0.31九.斜管管段长度的确定1.大抛丸机粗略算1.1斜管长错误！未找到引用源。=3.2m1.2斜管高如二--=1.15m1.3主风管末端标高-■=--，]---=2.95m2.小抛丸机粗略算2.1斜管长--M一二+1X错误！未找到引用源。=3m2.2斜管高错误！未找到引用源。=1.06m2.3主风管末端标高错误！未找到引用源。=2.86m十•除尘器、喷淋塔的选择1.除尘器的选择1.1除尘装置总除尘效率的高低，往往与粉尘的粒径的大小有很大的关系，从而提出了分级效率的概念；1.2除尘装置的选择，应根据其分级效率进行选择风机的过程，风机的型号确定下来后，同比例的此类风机的阻力系数不变，便可进行风机的选择过程；1.3根据参考文献《XCX旋风除尘器分级效率的实验研究》得知：XCX型旋风除尘器进口断面较小且为方形，椎体较长。根据处理风量可组合成多管式除尘器，它运行可靠，适合补集5um的烟尘。广泛应用于电力、机械制造、矿山等部门净化含尘气体。采用xzz-m,其除尘分级效率图如下所示：1.4由粒径分布和分级效率计算总效率粒径间隔d(um)5um以下5-10um10-20um20-40um40-60um60以上um进口的质量频率6%5%3%14%22%50%分级效率60%81%90%95%97%100%总效率3.9%4.1%3.6%13.6%19.2%50%95.0%1.5除尘器的确定所要求的除尘效率=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。X100%=75%该旋风除尘器所能达到的除尘效率为：94%75%,符合要求。最终选择吸气量。则：根据设计需求所得：每个大抛丸机系统的设计流量为8400m3/h,小抛丸机系统的设计流量为12800m3/h,，进口风速为18.6m/s和14.2m/s,其风量分别为8400iWh,12800m3/h。那么大抛丸机选择XZZ-m-D800、小抛丸机选择XZZ-m-D1100型的旋风除尘器，压力损失为1050Pa和800Pa。具体尺寸请见设计平面图。2.喷淋塔的选择喷淋塔的结构请见设计平面图，有害气体从下部进入，吸收剂从上到下分层喷淋。喷淋塔上部设有液体分离器，喷淋的液滴将控制在一定的范围内，液体直径过小，容易别气流携走，液体直径过大，气液的接触面积过小，接触时间过短，使吸收速率降低。气体在吸收塔断面上的平均速度为空塔速度，喷淋的空塔速度一帮为0.5-1.5m/s,喷淋塔的优点是阻力小，结构简单，塔内无运动部件，但是它的吸收效率低，仅适用于有害气体浓度低，处理气体量不大的情况。本设计选择空塔流速为0.8m/s，又产酸雾、碱雾系统的流量分别为2.34m3/s,3.74m3/s，则塔径分别为1.93m、2.44m。塔高分别为4m、4.5m,塔的阻力分别为300Pa、400Pa。其中，产水雾的系统不产生有害气体，所以不设净化设备，直接排放。卜一.风机的选择选择的依据：根据系统的总风量、总压力损失选择风机，选择风机的风量按下式计算：1,0=(15式中，qv为计算的总风量，m3/h;ki考虑系统漏风所附加的安全系数。一般管道取0.1；除尘管道取0.1-0.15。选择风机的风压按下式计算：(1+k2)=(1+k2)式中，为管道计算的总压力损失，pa;K2考虑管道漏风所附加的安全系数。一般管道取0.1-0.15，除尘管道取0.15-0.2；通风机性能表所给出的标准状态的空气密度、压力、温度。一般说，°=1.204kg/m3、t「20。运行工况下进入通风机时的气体密度、压力和温度。计算出和后，即可按照通风机产品样本给出的性能曲线或表格选择所需要的通风机的型号规格。大抛丸机风量1400m3/h设计风量为1400X(1+0.15)=1610m3/h；设计风压为349(1+0.15)=401.3Pa，则选择风机为离心通风机No4-4A,转速1450r/min;小抛丸机风量800m3/h，设计风量为800X(1+0.15)=920m3/h；设计风压为397.7(1+0.15)=457.36Pa，则选择风机为离心通风机No2.8-7A,转速2900r/min。产酸雾槽水设计风量为：2.2X3600(1+0.15)=9180m3/h；设计风压为：120(1+0.15)=138Pa。则选择风机为:离心通风机4-72NO_6C,转速960r/min。十二.酸洗、碱洗车间单位长度摩擦阻力Rm的修正由于酸洗、碱洗车间所产生的烟气温度过高，所以对其管道单位长度摩擦阻力必须进行修正，从而使计算更加合理化。根据《通风工程》表8-3一般通风系统风道内常用空气流速可知：塑料风管：当压力等于101.3KPa，t0=20“C,p0=1.204kg/m3,Y「15.06*10-6m2/s,e=0.15mm1.密度修正Pma=Pm0(0)0.91(Va/V0)0.1Rma=KtKBRm02.温度修正K=(273+20/273+t)0.825taKB=(Ba/101.3)0.92.温度修正温度口c密度kg/m3运动粘度m2/s601.0601.87*10-5701.0301.98*10-58012.09*10-5十三.槽边集气罩、吹吸集气罩局部阻力系数的确定查《供暖通风设计手册》一书，得知:槽边集气罩的局部损失系数-2.43;十四.管径的确定A=Q/V=错误！未找到引用源。=0.027