毕业设计某金属冶炼车间除尘系统中的集气罩设计.docx
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毕业设计某金属冶炼车间除尘系统中的集气罩设计
某金属冶炼车间除尘系统中的集气罩设计
1绪论
1.1设计背景
局部排气净化系统设计的基本内容包括污染物的捕集装置、净化设备、管道系统及排气管道设计四个部分。
污染物的捕集装置通常称为集气罩。
设计内容主要包括集气罩结构形式、安装位置以及性能参数确定内容。
空气污染物在车间的扩散机理是污染物依附于气流运动而扩散的。
对于生产过程散发到车间空气中的污染物,只要控制住室内二次气流的运动,就可以控制污染物的扩散和飞扬,从而达到改善车间内外空气环境质量的目的。
这就是采用局部拍其他分方法控制空气污染物扩散的依据。
控制空气污染物在车间内外扩散的局部通风方法,简单地说,就是在局部污染源设置集气罩,把污染空气搜集起来并经净化后排至室外,这是生产车间控制污染的最有效、最常用的方法。
1.2设计目的
(1)课程设计的目的在于进一步巩固和加深课程理论知识,并能结合实践,学以致用。
(2)工程设计的基本方法、步骤,技术资料的查找与应用。
(3)基本计算方法及绘图能力的训练。
(4)综合运用本课程及其有关课程的理论知识解决本工程中的实际问题。
(5)熟悉、贯彻国家环境保护法规及其它有关政策。
1.3设计内容
集气罩的设计;
控制点控制速度Vx的确定;
集气罩排风量、尺寸和压损的确定;
按照工程制图要求绘制一张集气罩和系统A3图。
2.集气罩的吸气机理
集气罩罩口气流运动方式有吸入和吹出流动两种,了解其规律是设计集气罩的关键
吸入机理:
吸气口吸气时,在吸气口附近形成负压,周围的空气从四面八方流向吸气口,形成吸入气流或汇流.
集气罩的吹吸气流形状
以抵抗侧风和侧压能力大,动力消耗小综合评价,C图流动形式好。
3.集气罩的类型
由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同,集气罩的形式是多种多样的。
按罩口气流流动方式分为:
吸气式和吹吸式;按集气罩与污染源的相对位置及适用范围,吸气式集气罩分为:
密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩等。
3.1密闭罩
密闭罩:
将污染源的局部或整体密闭起来,在罩内保持一定负压,可防止污染物的任意扩散。
所需排风量最小,控制效果最好,且不受室内气流干扰,设计中应优先选用。
结构形式:
局部密闭罩、整体密闭罩、大容积密闭罩。
(1)局部密闭罩
特点:
体积小,材料消耗少,操作与检修方便;
适用:
产尘点固定、产尘气流速度较小且连续产尘的地点
(2)整体密闭罩
特点:
容积大,密闭性好。
适用:
多点尘源、携气流速大或有振动的产尘设备。
大容积密闭罩
特点:
容积大,可缓冲产尘气流,减少局部正压,设备检修可在罩内进行。
适用:
多点源、阵发性、气流速度大的设备和污染源
图3.1.1局部密闭罩图3.1.2整体密闭罩
图3.1.3大容积密闭罩图3.2接受式排气罩
3.2接受式排气罩
接受由生产过程(如热过程、机械运动过程)中产生或诱导出来的污染气流的一种排气罩.
特点:
罩口外的气流运动不是由于罩子的抽吸作用,而是由于生产本身过程产生。
类型:
a.低悬罩(罩口高度1.5A1/2)b.高悬罩(罩口高度>1.5A1/2)
3.3外部吸(集、排)气罩
外部集气罩通过罩的抽吸作用,在污染源附近把污染物全部吸收起来的集气罩。
其结构简单,制造方便;但所需排风量较大,且易受室内横向气流的干扰,捕集效率较低。
常见形式:
顶吸罩、侧面吸罩、底吸罩、槽边吸气罩。
3.4排气柜
排气柜也称箱式集气罩。
操作时,通过孔口吸入的气流来控制污染物外逸。
其捕集机理和密闭罩相似,即将有害气体发生源围挡在柜状空间内,可视为开有较大孔口的密闭罩。
其特点是控制效果好,排风量比密闭罩大,而小于其他形式集气罩。
排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行
结构形式:
a、排气口在操作口对面,操作口气流分布较均匀,有害气体外逸的可能性较小。
b、排气口设在柜顶,操作口上部形成较大进气流速,而下部进气流速较小,气柜内易形成涡流,可能造成有害气体外逸
c、在对面和顶部同时设置排气口
4.集气罩的设计原则
(1)伞形罩和侧吸罩上的排风管,应尽量设置在有害物扩散区的中心,罩口面积与排风管面积之比最大可为16:
1,喇叭形侧吸罩的长度应为管道直径的3倍,以保证侧吸罩吸风均匀
(2)侧吸罩的罩口一般均应有边,以防止罩口背后的气流形成涡流,从而减少罩口有效面积;边宽应与罩口直径或边长相等,但不应超过150mm。
(有边罩口的排风量可较无边罩口减少20%-30%)
(3)在保证气流分布均匀和不妨碍操作的情况下,侧吸罩的罩口面积应尽量加大,以降低罩口速度和压力损失,扩大排风罩的吸气区域;
(4)为保证排风罩的排风均匀,可以采用多个吸风口、加挡板、加条缝、加分层板、采用条缝口等措施。
(5)伞形罩的截面和形状应尽可能与有害物扩散区的水平投影相似;
(6)伞形罩的开口角度宜等于或小于90º,最大不应大于120º。
为减小伞形罩的高度,对边长较长的矩形伞形罩,可将长边分段设置,使其分割成多个小罩;
(7)伞形罩应设罩裙(垂直边),罩裙高度为:
(8)排除热气体或潮湿性气体时,应在伞形罩罩裙内部设置檐沟,并设置有连接排水管的接口
5.集气罩的设计和计算
5.1集气罩的原始设计资料
题目:
一、某车间除尘系统设计
二、设计原始资料
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;
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。
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。
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
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
5.2上部伞形罩的外形尺寸的确定
h2:
罩口边:
h2≥0.25
h1:
由角度和L确定,圆锥夹角一般≤60°
L:
罩口长:
L=a+(2×0.4)h
B:
罩口宽:
B=b+(2×0.4)ha、b为产尘源的长和宽
由题设条件可知,罩口边须距离污染源上h=0.6m。
由于气体只能从侧面流入罩内,为避免横向气流干扰,要求H尽可能≤0.3L。
题设已知a=1.2m;b=0.6m
为保证罩口吸气速度均匀,集气罩的扩张角α不应大于60°,本设计中取α为60°。
以上计算可确定得出:
L=1.2+0.48=1.68m
B=0.6+0.48=1.08m
A=1.08×1.68=1.8144㎡
h2=0.25×
=0.34m
h1≈1.45m
5.3污染源控制点控制速度Vx
5.3.1控制速度:
罩口前污染物扩散方向的任意点上,均能使污染物随吸入气流流入罩内,并将其捕集所必须的最小吸气速度。
5.3.2控制速度选择原则:
按有害物散发条件选择控制速度
按周围气流情况及有害气体的危害性选择控制速度
对于某些特定作业的吸入速度
按有害物危害性及排气罩形式选择控制速度
因外界干扰气流影响对控制速度增加修正
5.3.3确定控制速度
按有害物散发条件选择控制速度
污染物产生状况
举例
控制速度/ms-1
以轻微的速度放散到相当平静的空气中
蒸汽的蒸发,气体或烟从敞口容器中外逸
0.25~0.5
以轻微的速度放散到尚属平静的空气中
喷漆室内喷漆,断续的倾倒有尘屑的干物料到容器中,焊接
0.5~1.0
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、高速皮带运输机的转运点、混合、装袋或装箱
1.0~2.5
以高速放散出来,或放散到空气运动迅速的区域
磨床,重破碎机,在岩石表面工作,砂轮机,喷砂,热落砂机
2.5~10
由原始资料可知:
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。
因此,此处控制速度应在0.5~1.0ms-1,所以本设计取为Vx=0.8ms-1.
5.4排风量的计算
集气罩的排风量Q=kPhVx(m3/s)
P:
罩口周长,m
h:
罩口至污染源距离,m
Vx:
污染源控制速度,m/s
K:
考虑沿高度速度分布不均匀的安全系数,通常取1.4。
因此,本次设计中集气罩的排风量为
Q=1.4×0.6×3.12×0.8=2.09664m3/s
本次设计中需要两个相同的集气罩,所以总的排风量为
2Q=2.09664×2=4.19328m3/s
5.5压力损失的计算
于集气罩罩口处于大气中,所以该处的全压等于零。
因而集气罩的压力损失亦可写为:
△P=0-P=-(Pd+Ps)=︱Ps︱-Pd,Pd=986.5
△P=1013-986.5=26.5
,总共两个集气罩所以总压损△P=26.5×2=53.0
6课程设计小结
经过两周的设计,最终设计出两个规格相同的伞形集气罩,其规格如下:
罩宽B=0.78m,长度L=0.78m,扩张角α=60°,单个排风量为2.09664m3/s,控制速度为0.8m/s.
课程设计即将结束,我终于勉强拿出了自己的成果,看着这些经过查资料、讨论、反反复复确定下来的方案,心里面还是有点小小的欣喜,看着这些页文档,回想起两周前的己,刚接触课程设计时的茫然和无头绪,查资料时的迷茫,回想起自己在课程设计中的努力。
首先查资料就遇到了不小的难题,我打开互联网,迅速浏览着网上的参考文献资料,可是我发愁了,内容太多太杂,不知该如何筛选,让我犯了难,我就不停整理不停搜索,寻找适合自己设计的资料。
充实的生活总是过得这么快,不知不觉第一周就紧乱糟糟的过去了,看着手中大大小小很多的自己亲手筛选的参考资料,高兴又犯愁。
高兴的是,一个周的努力终于有了收获,犯愁的是离设计完成还有一堆工作呢。
转眼来到第二个周,开始正式的着手了,我总觉得在宿舍安静不下来,就去了电子阅览室,借鉴了以前学长学姐的设计,才有了一些头绪,在经过了5个小时的努力之后,我终于把设计大体内容完成了。
当我从图书馆走出来的时候,夕阳的余晖正好照在了我的脸上,握着手里的U盘,肚子咕咕的叫个不停,可是我没有丝毫的饥饿感,反而是充实感。
我想努力的最大收获不只是那些最后的判定分数,而是我现在这种充实的感觉吧。
一种克服困难,认真努力,还学习了一样新事物的充实感!
参考文献
[1]何争光.大气污染控制工程及应用实例[M].北京,化学工业出版社:
2004
[2]郝吉明,马广大,王书肖。
大气污染控制工程[M].北京,高等教育出版社:
2010.
[3]黄学敏.张承中。
大气污染控制工程实践教程[M].化学工业出版社:
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- 毕业设计 金属 冶炼 车间 除尘 系统 中的 集气罩 设计