大氣課設(shè)車間除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì) 附件1： 學(xué) 號 課 程 設(shè) 計(jì) 題 目 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級 姓 名 指導(dǎo)教師 年 月 日 《大氣污染控制工程》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、 目的 1.鞏固大氣污染控制工程課堂中所學(xué)理論知識(shí)； 2.掌握除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法； 3.提高工程設(shè)計(jì)中資料運(yùn)用、數(shù)據(jù)計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)繪圖能力。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.題目：車間除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.設(shè)計(jì)已知條件： （1）車間面積

2、和兩臺(tái)產(chǎn)塵設(shè)備(見附圖)；120006000;1200600800; （2）產(chǎn)生輕礦物粉塵并以較低速度發(fā)散到尚屬平靜的空氣中； （3）污染源氣體含塵濃度4g/m3，密度1.2g/cm3，溫度20oC，大氣壓力1.013105Pa； （4）傘形罩口距污染源表面200mm； （5）管道和集氣罩用鋼板制作，鋼管相對粗糙度0.15mm，排氣筒距地面12m； （6）采用自選除塵器; 三、課程設(shè)計(jì)步驟與方法 　?。?設(shè)計(jì)步驟： （1）集塵罩的設(shè)計(jì)和風(fēng)量計(jì)算 （4）通風(fēng)機(jī)和電機(jī)選擇 （2）除塵器的選擇及除塵系統(tǒng)管網(wǎng)布置 （5）說明書編寫 （3）除塵

3、系統(tǒng)阻力計(jì)算 （6）繪制圖紙 四、課程設(shè)計(jì)說明書與圖紙 　　1.設(shè)計(jì)說明書： 目錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書 除塵系統(tǒng)的選擇 除塵系統(tǒng)計(jì)算(附：除塵系統(tǒng)圖阻力計(jì)算表設(shè)備明細(xì)表) 除塵系統(tǒng)設(shè)備布置說明 結(jié)語 2.圖紙： 1號圖紙完成除塵系統(tǒng)立體圖和除塵系統(tǒng)平面圖或斷面圖； 圖中畫出檢測孔位置、標(biāo)出設(shè)備定位尺寸、設(shè)備及管道標(biāo)高、設(shè)備編號和明細(xì)表； 3.要求：每班分為4組，各組除塵器位置不同（按任務(wù)書要求） 五、課程設(shè)計(jì)答辯 課程設(shè)計(jì)答辯，采用平時(shí)指導(dǎo)時(shí)的隨機(jī)提問，和完成設(shè)計(jì)后最終答辯相結(jié)合方式。最終答辯主要針對評優(yōu)學(xué)生

4、。 六、課程設(shè)計(jì)進(jìn)度表： 序號 內(nèi)　　　　容 所用時(shí)間 1 布置任務(wù)，收集資料 0.5天 2 工藝流程選擇與計(jì)算 3天 3 繪制圖紙編寫說明書 ５天 4 打印及裝訂成冊 1天 5 答 辯 0.5天 指導(dǎo)教師: 劉恩棟 楊紅剛 系主任： 楊紅剛 2013年12月23日 前 言 課程設(shè)計(jì)的目的在于進(jìn)一步鞏固和加深課程理論知識(shí)，并能結(jié)合實(shí)踐，學(xué)以致用。 本設(shè)計(jì)為車間除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，希望通過本次課程設(shè)計(jì)使我們的專業(yè)能力得到一次綜合訓(xùn)練，特別是： 1、鞏固大氣污染控制工程課堂中所學(xué)理論知識(shí)； 2、掌握除塵系

5、統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和使用技術(shù)資料，編寫設(shè)計(jì)說明書的能力； 3、提高工程設(shè)計(jì)中資料運(yùn)用、數(shù)據(jù)計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)繪圖能力。 由于專業(yè)知識(shí)有限，本設(shè)計(jì)說明書難免存在漏誤之處，懇請各位老師和同學(xué)指正。 大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì) 目 錄 - 2 - 大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì) 1．概述 ……………………………………………………………………………………… 1 1.1 設(shè)計(jì)課題……………………………………………………………………………… 1 1.2 設(shè)計(jì)資料……………………………………………………………………………… 1 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)………………………………………

6、……………………………………… 1 1.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………………………………………………………………… 1 1.5 設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………………………… 1 1.6 設(shè)計(jì)說明……………………………………………………………………………… 1 2．集氣罩設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………… 2 2.1 集氣罩的選擇………………………………………………………………………… 2 2.2 集氣罩的性能參數(shù)及計(jì)算…………………………………………………………… 4 2.2.1 集氣罩尺寸的確定………………

7、………………………………………………… 4 2.2.2 控制速度的確定…………………………………………………………………… 5 2.2.3 集氣罩排風(fēng)量的確定……………………………………………………………… 5 3. 凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………… 6 3.1 除塵器選擇…………………………………………………………………………… 6 3.2 袋式除塵器規(guī)格選擇………………………………………………………………… 7 4. 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………… 8 4.1 管道系統(tǒng)布置……………………

8、…………………………………………………… 8 4.2 管道參數(shù)的確定……………………………………………………………………… 9 4.2.1 入口管管徑和流速計(jì)算…………………………………………………………… 9 4.2.2 彎頭………………………………………………………………………………… 10 4.2.3 三通………………………………………………………………………………… 10 4.2.4 合流管管徑和流速計(jì)算…………………………………………………………… 11 5. 管道系統(tǒng)壓力損失計(jì)算……………………………………………………………… 12 5.1 壓力損失計(jì)算公

9、式…………………………………………………………………… 12 5.2 管道系統(tǒng)壓力損失計(jì)算……………………………………………………………… 12 6. 風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇 …………………………………………………………………… 17 6.1 理論計(jì)算……………………………………………………………………………… 17 6.1.1 通風(fēng)機(jī)的計(jì)算風(fēng)量………………………………………………………………… 17 6.1.2 通風(fēng)機(jī)的計(jì)算風(fēng)壓………………………………………………………………… 17 6.1.3 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率………………………………………………………………… 17 6

10、.2 風(fēng)機(jī)和電機(jī)選擇……………………………………………………………………… 17 6.3 風(fēng)機(jī)和管道的連接…………………………………………………………………… 18 7. 課程設(shè)計(jì)總結(jié) ………………………………………………………………………… 19 7.1 總體思路回顧流程圖………………………………………………………………… 19 7.1 心得體會(huì)……………………………………………………………………………… 19 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………… 20 致謝…………………………………………………………………………………………… 21

11、 第一章 概 述 一、 設(shè)計(jì)課題 某車間除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、 設(shè)計(jì)資料 （1）車間面積：長寬=12000 mm6000 mm （2）產(chǎn)塵設(shè)備：長寬高=1200 mm600 mm800 mm （3）產(chǎn)生輕礦物粉塵并以較低速度發(fā)散到尚屬平靜的空氣中 （4）污染源氣體含塵濃度4g/m3，密度1.2g/cm3，溫度20oC，大氣壓力1.013105Pa （5）傘形罩口距污染源表面200 mm （6）管道和集氣罩用鋼板制作，鋼管相對粗糙度0.15mm，排氣筒距地面12m （7）采用自選除塵器,除塵器的位置由課堂分組確定 三、 設(shè)計(jì)任務(wù) （1）完成設(shè)計(jì)說明書一份 （2）繪

12、制兩張1號圖紙，分別為除塵系統(tǒng)立體圖和俯視圖 （3）進(jìn)行課程設(shè)計(jì)答辯 四、 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）集塵罩的設(shè)計(jì)和風(fēng)量計(jì)算 （4）通風(fēng)機(jī)和電機(jī)選擇 （2）除塵器的選擇及除塵系統(tǒng)管網(wǎng)布置 （5）說明書編寫 （3）除塵系統(tǒng)阻力計(jì)算 （6）繪制圖紙 五、 設(shè)計(jì)要求 每班分為4組，各組除塵器位置不同，按照設(shè)計(jì)任務(wù)書獨(dú)立、全面地完成課程設(shè)計(jì)。 圖1-1 車間平面俯視圖 六、 設(shè)計(jì)說明 控制車間空氣污染最常用、最有效的方法是局部排氣通風(fēng)方式，就是在局部污染源設(shè)置集氣罩，將污

13、染氣流捕集起來并經(jīng)凈化裝置后排至室外。 局部排氣凈化系統(tǒng)主要由集氣罩、風(fēng)管、凈化設(shè)備、通風(fēng)機(jī)、排氣管等部分組成。 為使局部排氣凈化系統(tǒng)正常運(yùn)行，根據(jù)處理對象不同，還應(yīng)增設(shè)必要的設(shè)備和部件。 例如，清灰孔，檢測孔，各種閥門，固定支架，消聲裝置等。 因此整個(gè)凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作可分為對上述幾個(gè)部分的設(shè)計(jì)（暫不設(shè)計(jì)排氣管）。 第二章 集氣罩設(shè)計(jì) 一、 集氣罩的選擇 由于污染源設(shè)備結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)操作工藝的不同，集氣罩的形式是多種多樣的。 主要有密閉罩、排氣柜、外部集氣罩、接受式集氣罩、吹吸式集氣罩等。 不同形式的集氣罩見下述附圖說明： 圖2-1 密閉罩

14、圖2-2 柜式排風(fēng)罩 圖2-3 外部集氣罩 圖2-4 接受式排風(fēng)罩 各自適用條件參見下表： 表2-1 各種集氣罩的適用條件 集氣罩形式 適用條件 密閉罩 工藝設(shè)備可以被全部或大部分密閉起來，控制效果最好 排氣柜 由于生產(chǎn)工藝需要，在罩上開有較大的操作孔，將有害氣體圍擋在柜狀空間內(nèi) 外部集氣罩 由于工藝條件限制，無法對污染源進(jìn)行密閉，只能在其附近設(shè)置外部集氣罩 接受式集氣罩 接受由生產(chǎn)過程（如熱過程、機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程）中產(chǎn)生或誘導(dǎo)出來的污染氣流 吹吸式集氣罩 外部集氣罩與污染源距離較大，依靠吹吸氣流的綜合作用來提高控制效果 由題設(shè)條件可知，本

15、設(shè)計(jì)適宜采用外部集氣罩中的冷過程上部集氣罩。 二、 集氣罩的性能參數(shù)及計(jì)算 (一) 集氣罩尺寸的確定 1、 罩口尺寸：長邊L = a+（0.4~0.8）h 短邊B = b+（0.4~0.8）h 變化系數(shù)均取0.6，代入數(shù)值計(jì)算 得： L = 1.2+0.60.2 = 1.32 m B = 0.6+0.60.2 = 0.72 m 2、擴(kuò)張角：綜合結(jié)構(gòu)、速度分布、阻力等方面因素考慮，α角應(yīng)盡可能小于或等于60，本設(shè)計(jì)取α=60 3、法蘭寬度：h1 =0.25√A =0.25√(1.320.72) =0.24 m 4、罩的高度：h2 =(L-D)/2cot(α/2)

16、 =(1.32-0.2)/2tan60 =0.97 m 圖2-6 集氣罩簡易三視圖 圖2-7 傘形集氣罩的局部阻力系數(shù)與張角的關(guān)系 (二) 控制速度的確定 對于外部集氣罩排風(fēng)量的確定多采用控制速度法。 周圍的空氣從四面八方流向吸氣口，形成吸入氣流或匯流。為保證污染物全部吸入罩內(nèi)，必須在距吸氣口最遠(yuǎn)的有害物質(zhì)散發(fā)點(diǎn)（即控制點(diǎn)）上造成適當(dāng)?shù)目諝饬鲃?dòng)，即控制速度。 控制速度一般通過現(xiàn)場實(shí)測確定，如果缺乏現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)時(shí)可參考表2-2確定。 表2-2 污染源的控制速度 根

17、據(jù)題設(shè)條件取vx=0.60 m/s。 確定了控制速度vx后，即可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出所需的排風(fēng)量。 (三) 集氣罩排風(fēng)量的確定 為了減小橫向氣流的影響，在罩口靠近過道一長邊設(shè)置擋板，則： 罩口周長 P =L+B2 =1.32+0.722 =2.76 m 排風(fēng)量 Q = KPHvx =1.42.760.20.60 m3/s =0.464 m3/s =1670 m3/h 兩個(gè)工藝設(shè)備可視為相同的污染源，所以設(shè)計(jì)使用兩個(gè)集氣罩，均是相同尺寸和相同排風(fēng)量。 兩個(gè)產(chǎn)塵設(shè)備所需的總排風(fēng)量為3340 m3/h，可為下一步確定除塵器的規(guī)格作參考。 表2-3 集氣罩的各項(xiàng)參數(shù)匯總

18、 集氣罩選型 長L /m 寬B /m 張角α 距污染源高h(yuǎn)/m 控制速度vx/(m/s) 排氣量Q /(m3/h) 局部阻力 系數(shù)ξ 上部集氣罩 1.32 0.72 60 0.2 0.60 1670 0.09 第三章 凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、除塵器選擇 工業(yè)應(yīng)用的除塵器主要有機(jī)械除塵器、電除塵器、袋式除塵器、濕式除塵器等。 選擇合適的除塵器，必須全面考慮有關(guān)因素，如除塵效率、壓力損失、一次投資、維修管理等，其中最主要的是除塵效率。 本設(shè)計(jì)要求的除塵效率的計(jì)算： 由任務(wù)書可知，含塵氣體濃度4g/m3，溫度t=20℃，壓強(qiáng)p=101300P

19、a,換算成標(biāo)況下濃度 c1 =c(pT0/p0T)1000 (mg/m3) =4(101325293101300273)1000 mg/m3 =4294.1 mg/m3 本設(shè)計(jì)要求達(dá)到的排放濃度為c2=50 mg/m3 則選用的除塵器除塵效率 η=(1- c2/c1)100% =(1-504294.1)100% =98.83% 主要幾種除塵器的除塵效率可參考下表: 表3-1 幾種除塵器的除塵效率 除塵器名稱 總效率/% 不同粒徑（μm）所對應(yīng)的分級效率/% 0~5 5~10 10~20 20~44 >44 重力除塵器 58.6 7.5 22 4

20、3 80 90 旋風(fēng)除塵器 65.3 12 33 57 82 91 噴霧塔洗滌器 94.5 72 96 98 100 100 電除塵器 97.0 90 94.5 97 99.5 100 袋式除塵器 99.7 99.5 100 100 100 100 題設(shè)條件為輕礦物粉塵，從上表基本可看出，電除塵器和袋式除塵器都能滿足要求，尤其是袋式除塵器，除塵效率可達(dá)到100%。 為作出更合理的選擇，不妨進(jìn)一步對兩者作一個(gè)整體比較: 表3-2 兩種除塵器的比較 比較項(xiàng)目 袋式除塵器 電除塵器 理想含塵濃度（g/m3） 0.2~10

21、 <30 收塵效率（對1~10μm粉塵） >99% >95% 壓力損失/Pa 1000 200~300 設(shè)備費(fèi)用 較低 較高 操作維護(hù)費(fèi) 略高 較低 對比發(fā)現(xiàn)： 袋式除塵器對1~10μm范圍的粉塵除塵效率最高，其理想含塵濃度為0.2~10g/m3，也與題設(shè)條件符合，相對優(yōu)越于電除塵器，投資運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也并無多大劣勢。 從適用范圍、除塵效率、壓力損失、設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用等綜合來看，袋式除塵器具有明顯的優(yōu)勢，因此本設(shè)計(jì)采用袋式除塵器。 二、袋式除塵器規(guī)格選擇 不同品牌不同型號的袋式除塵器，濾袋種類、清灰方式、處理風(fēng)量、產(chǎn)品規(guī)格等相差很大，因此選擇一個(gè)合適的袋式除塵器

22、至關(guān)重要。 選擇袋式除塵器主要遵循以下幾個(gè)原則： 1. 凈化效率：除塵器首先必須保證處理過后的氣體滿足排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放要求。 2. 處理流量：根據(jù)含塵氣體流量選擇合適規(guī)格的除塵器，太小滿足不了處理要求，太太則會(huì)大材小用，造成浪費(fèi)，而且費(fèi)用高、能耗大、占地廣。 3. 濾料：濾料是組成袋式除塵器的核心部分，其性能對袋式除塵器操作有很大影響。不同材質(zhì)的濾料容塵量、吸濕性、耐溫、耐磨性、耐酸堿性、使用壽命等都有差別，自然價(jià)格也不一樣。 4. 清灰方式：清灰是袋式除塵器運(yùn)行中十分重要的一環(huán)，常用的清灰方式有三種，機(jī)械振動(dòng)清灰、逆氣流清灰、脈沖噴吹清灰等。 其中以脈沖噴吹清灰方式最新，可以進(jìn)

23、行全自動(dòng)清灰，過濾負(fù)荷較高，濾袋磨損減輕，運(yùn)行安全可靠，應(yīng)用也越來越廣泛。 本設(shè)計(jì)參考粉塵特性，車間規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)要求等情況選擇由江蘇博士凈化設(shè)備有限公司生產(chǎn)的PL-3500袋式除塵器，該產(chǎn)品主要特點(diǎn)： 1.濾袋采用針刺壓光聚酯材料，長方形折疊過濾袋。 2.風(fēng)機(jī)采用合金鋁葉輪，減少空載旋轉(zhuǎn)重量及啟動(dòng)的負(fù)載，噪音低。 3.過濾袋振塵采用手動(dòng)/自動(dòng)兩種方式。 4.粉塵收集，箱體內(nèi)部設(shè)有滑動(dòng)式抽屜收集箱，便于收集粉塵。 表3-3 PL-3500袋式除塵器工作參數(shù) PL-3500袋式除塵器 電壓 V 380 功率 kW 2.6 空氣流量 m3/h 3500 壓力損失

24、 Pa 600 收集箱體積 L 55 吸入口徑 mm Φ200 過濾面積 m2 15.3 過濾風(fēng)速 m/s 3.48 噪音 dB <80 外形尺寸 mm 7907301880 第四章 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在凈化系統(tǒng)中用以輸送氣流的管道稱為風(fēng)管，風(fēng)管的作用是使系統(tǒng)的設(shè)備和部件連成一個(gè)整體。 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況布置管道，根據(jù)集氣罩的流量以及凈化設(shè)備的要求來完成管道的參數(shù)設(shè)計(jì)。 一、管道系統(tǒng)布置 （一）管道系統(tǒng)的布置原則 管道布置應(yīng)從系統(tǒng)總體布局出發(fā)，既要考慮系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性，又要與總圖，工藝、土建等有關(guān)專業(yè)密切

25、配合，統(tǒng)一規(guī)劃，力求簡單、緊湊，縮短管線，減少占地和空間，節(jié)省投資，不影響工藝操作、調(diào)節(jié)和維修。 另外，輸送不同介質(zhì)的管道，布置原則不完全相同。 本設(shè)計(jì)主要參考以下幾點(diǎn)要求： 1、符合有關(guān)布置規(guī)范和國家有關(guān)法規(guī)，保證生產(chǎn)安全； 2、便于生產(chǎn)管理，安裝、操作、檢修方便； 3、除塵管道力求順直，保證氣流通暢，要有足夠的流速防止積塵； 4、經(jīng)濟(jì)效果要好，簡潔緊湊，整齊美觀； 5、要留有發(fā)展余地，考慮到其他設(shè)備的布置及進(jìn)出。 （二）管道系統(tǒng)布置 產(chǎn)塵設(shè)備和除塵器位置都已確定，根據(jù)布置原則，設(shè)計(jì)管道布置如圖所示（水平橫管距地面高度3.5m）: 圖4-1 管道平面布置圖

26、 圖4-2 管道布置軸測圖 二、管道參數(shù)的確定 （一）入口管管徑和流速計(jì)算 當(dāng)氣體的流量一定時(shí)，若流速選高了，則管道斷面尺寸小，材料消耗少，一次投資減少。但系統(tǒng)壓力損失增大，噪聲增大，動(dòng)力消耗增大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用增高。對于除塵管道，還會(huì)增加管道的磨損。反之，若流速選低了，噪聲和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用降低，但一次投資增加。對于除塵管道，還可能發(fā)生粉塵沉積而堵塞管道的現(xiàn)象。 因此，要使管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理，必須選擇適當(dāng)?shù)牧魉?，使投資和運(yùn)行費(fèi)的總和最小。 一般排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管內(nèi)最低速度參見下表： 表4-1 除塵管道內(nèi)最低氣流速度（m/s） 粉塵性質(zhì) 垂直管 水平管 粉塵性質(zhì) 垂直管 水

27、平管 粉狀的粘土和砂 11 13 鐵和鋼（屑） 18 20 耐火泥 14 17 灰土、沙土 16 18 重礦物粉塵 14 16 鋸屑、刨屑 12 14 輕礦物粉塵 12 14 大塊干木屑 14 15 干型砂 11 13 干微塵 8 10 煤灰 10 12 染料粉塵 14~16 16~18 濕土（2%以下水分） 15 18 大塊濕木屑 18 20 鐵和鋼（塵末） 13 15 谷物粉塵 10 12 棉絮 8 10 麻（短纖維粉塵、雜質(zhì)） 8 12 水泥粉塵 8~12 18~22

28、由題設(shè)條件知，產(chǎn)塵設(shè)備產(chǎn)生輕礦物粉塵并以較低速度發(fā)散到尚屬平靜的空氣中，參照上表取最低速度v=14 m/s（待校核）。 對于圓形管道，在已知流量Q和預(yù)先選取流速v的前提下，管道內(nèi)徑可按下式計(jì)算: D=18.8√(Q/v) 或 D=18.8√(qm/ρv) (mm) 式中， Q—體積流量，m3/h qm—質(zhì)量流量，kg/h 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： D =18.8√(1670/14) =205.3 mm 圓整并選取風(fēng)管： 表4-2 入口風(fēng)管 外徑D1/mm 鋼制板風(fēng)管 外徑允許偏差/mm 壁厚/mm 200 1 0.5 風(fēng)管內(nèi)徑: d=200-0.5

29、2 =199 mm 氣流流速： v=Q(18.8/d)2 =1670（18.8/199）2 =14.9 m/s （二）彎頭 彎頭是連接管道的常見構(gòu)件，其阻力大小與彎管直徑d、曲率半徑R以及彎管所分的節(jié)數(shù)等因素有關(guān)。曲率半徑R越大，阻力越小。但當(dāng)R大于2～2.５d時(shí)，彎管阻力不再顯著降低，而占用的空間則過大,使系統(tǒng)管道、部件及設(shè)備不易布置，故從實(shí)用出發(fā)，在設(shè)計(jì)中R一般取1～2d，90彎頭一般分成4～6節(jié)。 圖4-3 彎頭的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)選用R=2d的彎頭。 （三）三通 合流三通中兩支管氣流速度不同時(shí)，會(huì)發(fā)生引射作用，同時(shí)伴隨有能量交換，即流速大的失去能量，流速小的

30、得到能量，但總的能量是損失的。 由于場地設(shè)備具有對稱性，本設(shè)計(jì)采用T型三通，雖然局部阻力較大，但布管較容易，且整體看起來較美觀。 圖4-4 三通的設(shè)計(jì) （四）合流管管徑和流速計(jì)算 為了減小三通的阻力，應(yīng)避免出現(xiàn)引射現(xiàn)象。設(shè)計(jì)時(shí)最好使兩個(gè)支管與總管的氣流速度相等，即V1=V2=V3，則兩支管與總管截面直徑之間的關(guān)系為d12+d22=d32。 所以合流管的直徑 D=√2200 =282.8 mm 圓整并選取風(fēng)管： 表4-3 合流風(fēng)管 外徑D2/mm 鋼制板風(fēng)管 外徑允許偏差/mm 壁厚/mm 280 1 0.75 風(fēng)管內(nèi)徑: d=280-0.752=

31、278.5 mm 氣流流速： v=Q(18.8/d)2 =3340（18.8/278.5）2 =15.2 m/s 管道系統(tǒng)參數(shù)匯總表如下： 表4-4 管道部件參數(shù)匯總 管道部件 參 數(shù) 入口管管徑/mm 200 入口管風(fēng)速(m/s) 14.9 合流管管徑/mm 280 合流管風(fēng)速(m/s) 15.2 彎頭 R=2d,六個(gè) 三通 T型 第五章 管道系統(tǒng)壓力損失計(jì)算 管道內(nèi)氣體流動(dòng)的壓力損失有兩種，一種是由于氣體本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦而產(chǎn)生的壓力損失，稱為摩擦壓力損失或沿程壓力損失；另一種是氣體流經(jīng)管道系統(tǒng)中某些局部構(gòu)件時(shí)，

32、由于流速大小和方向改變形成渦流而產(chǎn)生的壓力損失，稱為局部壓力損失。 摩擦壓力損失和局部壓力損失之和即為管道系統(tǒng)總壓力損失。 （一）壓力損失計(jì)算公式 （1）摩擦壓力損失：根據(jù)流體力學(xué)原理，氣體流經(jīng)斷面不變的直管時(shí)，摩擦壓力損失Δpl可按下式計(jì)算： Δpl=l（λ/d）ρv2/2 （Pa） 式中：l—直管段長度，m； λ—摩擦壓力損失系數(shù)； ρ—管道內(nèi)氣體的密度，kg/m3； v—管道內(nèi)氣體的平均流速，m/s； （2）局部壓力損失：氣體流經(jīng)管道系統(tǒng)中的異形管件（如閥門、彎頭、三通等時(shí)），由于流動(dòng)情況發(fā)生驟然變化，所產(chǎn)生的局部壓力損失 Δpm可由下式計(jì)算： Δpm=

33、ξρv2/2 （Pa） 式中：ξ—局部壓力損失系數(shù)； ρ—管道內(nèi)氣體的密度，kg/m3； v—異形管件處管道斷面平均流速，m/s； 各種管件的局部壓力損失系數(shù)在有關(guān)設(shè)計(jì)手冊中可以查到，選用時(shí)要注意ξ值對應(yīng)的是何處的動(dòng)壓值。 （二）管道系統(tǒng)壓力損失計(jì)算 管道系統(tǒng)壓力損失計(jì)算的目的是確定系統(tǒng)的壓力損失，并由系統(tǒng)的總風(fēng)量和總壓力損失選擇適當(dāng)?shù)耐L(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。 風(fēng)管斷面尺寸確定后，按管內(nèi)實(shí)際流速計(jì)算壓力損失。 壓力損失計(jì)算應(yīng)從最不利環(huán)路（系統(tǒng)中壓力損失最大的環(huán)路）開始。 主要計(jì)算步驟： 1.明確管道布置位置和導(dǎo)致壓力損失的因素； 2.根據(jù)系統(tǒng)風(fēng)量確定管徑、管道內(nèi)流速和

34、動(dòng)壓； 3.查設(shè)計(jì)手冊，得到壓力損失系數(shù)； 4.分別計(jì)算摩擦壓力損失和局部壓力損失； 5.計(jì)算總壓力損失。 圖5-1 管道布置簡圖 （1） 管段：據(jù)Q=1670 m3/h，v=14 m/s，查“計(jì)算表”得d1=200 mm，λ/d=0.0525， 實(shí)際流速v1=14.9 m/s，動(dòng)壓為205 Pa。 則摩擦壓力損失為： Δpl1= l（λ/d）ρv2/2 =4.10.0525205 Pa =44.1 Pa 各管件局部壓力損失系數(shù)（查手冊）為： 集氣罩1：ξ1=0.09； 90彎頭：（R/d=2），ξ=0.15； T型三通：ξ21=1.0 Σξ= 0.09+

35、0.15+1.0 =1.24 則局部壓力損失為： Δpm1=Σξρv2/2 =1.24205 Pa =255 Pa 表5-1 傘形罩局部阻力系數(shù) 表5-2 彎頭局部阻力系數(shù) 表5-3 直角三通局部阻力系數(shù) （2） 管段：管道和管段各項(xiàng)參數(shù)都相同，因此可以直接利用管段的計(jì)算結(jié)果。摩擦壓力損失： Δpl2 = 44.1 Pa 局部壓力損失： Δpm2 = 255 Pa （3） 管段：據(jù)Q=3340 m3/h，v=14 m/s，查“計(jì)算表”得d3=280 mm，λ/d=0.0328， 實(shí)際流速v3=15.2 m/s，動(dòng)壓為185 Pa。 則摩

36、擦壓力損失為： Δpl3 = l（λ/d）ρv2/2 =3.60.0328185 Pa =21.9 Pa 局部壓力損失為合流三通對應(yīng)總管動(dòng)壓的壓力損失，其局部壓力損失系數(shù) ξ12=1.5，除塵器壓力損失100 Pa（進(jìn)出口壓力損失忽略不計(jì)）。 則局部壓力損失為： Δpm3 =1.5185+600 Pa =877.5 Pa （4） 管道：管道的流量、流速、管徑與管道相同，所以λ/d=0.0328，實(shí)際流速 v4=15.2 m/s，動(dòng)壓為185 Pa。 則摩擦壓力損失為： Δpl4 = l（λ/d）ρv2/2 =2.10.0328185 Pa =12.8 Pa

37、 局部壓力損失為兩個(gè)90彎頭（R/d=2），由手冊查得ξ=0.15； 則局部壓力損失為： Δpm4 =0.152185 Pa =55.5 Pa （5） 管道：管道的流量、流速、管徑與管道相同，所以λ/d=0.0328，實(shí)際流速 v5 =15.2 m/s，動(dòng)壓為185 Pa。 則摩擦壓力損失為： Δpl5 = l（λ/d）ρv2/2 =10.0328185 Pa =6.1 Pa 局部壓力損失為兩個(gè)90彎頭（R/d=2），由手冊查得ξ=0.15； 則局部壓力損失為： Δpm5 = 0.152185 Pa =55.5 Pa （6） 管道：管道的流量、流速、管徑與

38、管道相同，所以λ/d=0.0328，實(shí)際流速 v6 =15.2 m/s，動(dòng)壓為185 Pa。 則摩擦壓力損失為： Δpl6 = l（λ/d）ρv2/2 =120.0328185 Pa =72.9 Pa 該管段局部壓力損失主要是通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口的壓力損失，若通風(fēng)及入口處變 管徑壓力損失忽略不計(jì)，通風(fēng)機(jī)出口ξ=0.1（估算）； 則局部壓力損失為： Δpm6 = 0.1185 Pa =18.5 Pa （7） 并聯(lián)管路壓力平衡校核：兩分支管為對稱結(jié)構(gòu)，且各項(xiàng)參數(shù)均相同，壓力平衡。 （8） 總壓力損失：△p =△p1＋△p2＋△p3＋△p4＋△p5＋△p6 =299.1＋299

39、.1＋899.4＋68.3＋61.6＋91.4 Pa =1718.9 Pa （9） 管道計(jì)算表：見下頁。 - 17 - 表5-4 管道計(jì)算表 管段 編號 流量Q /(m3/h) 管長l /m 管徑d /mm 流速v /(m/s) λ/d /m-1 動(dòng)壓ρv2/2 /Pa 摩擦壓力損失Δpl /Pa 局部壓力損失系數(shù) Σξ 局部壓力損失Δpm /Pa 管段總壓力損失Δp /Pa 管段壓力損失累計(jì) ΣΔp /Pa 1670 4.1 200 14.9 0.0525 205 44.1 1.24 255 29

40、9.1 1718.9 1670 4.1 200 14.9 0.0525 205 44.1 1.24 255 299.1 3340 3.6 280 15.2 0.0328 185 21.9 1.5 877.5 899.4 3340 2.1 280 15.2 0.0328 185 12.8 0.30 55.5 68.3 3340 1.0 280 15.2 0.0328 185 6.1 0.30 55.5 61.6 3340 12. 280 15.2 0.0328 185 72.9

41、0.1 18.5 91.4 第六章 風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇 通風(fēng)機(jī)是系統(tǒng)中氣體流動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備。為了防止通風(fēng)機(jī)的磨損和腐蝕，通常把通風(fēng)機(jī)設(shè)在凈化設(shè)備后面。 該部分設(shè)計(jì)是根據(jù)系統(tǒng)的總風(fēng)量和總壓力損失選擇合適的風(fēng)機(jī)，和配套的電機(jī)。 一、理論計(jì)算 （1）通風(fēng)機(jī)的計(jì)算風(fēng)量 通風(fēng)機(jī)的計(jì)算風(fēng)量由下式計(jì)算： qv0=Q(1+K1) （m3/h） 式中， Q— 管道計(jì)算的總風(fēng)量，m3/h K1—考慮系統(tǒng)漏風(fēng)所采用的安全系數(shù)，一般管道取K1=0.1，除塵管道取 K1=0.1~0.15 本設(shè)計(jì)取K1= 0.15。 計(jì)算得： qv0 =3340（1+0.15）m3/h =

42、 3841 m3/h （2）通風(fēng)機(jī)的計(jì)算風(fēng)壓 通風(fēng)機(jī)的計(jì)算風(fēng)壓由下式計(jì)算： Δp0=Δp（1+K2） （Pa） 式中， Δp—管道計(jì)算的總壓力損失，Pa K2—考慮計(jì)算誤差及系統(tǒng)漏風(fēng)等因素所采用的安全系數(shù)，一般管道取 K2=0.1~0.15，除塵管道取K2=0.15~0.2 本設(shè)計(jì)取K2= 0.18。 計(jì)算得： Δp0 =1718.9（1+0.18）Pa =2028.3 Pa （3）電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率由下式計(jì)算： Ne= qv0 Δp0 K/(3.6106η1η2) （kW） 式中， K—電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對于通風(fēng)機(jī)電功率為2~5 kW時(shí)取1.

43、2，大于5 kW時(shí) 取1.15 η1—通風(fēng)機(jī)全壓效率，一般為0.5~0.7 η2—機(jī)械傳動(dòng)效率，對于直連傳動(dòng)為1，聯(lián)軸傳動(dòng)為0.98，皮帶傳動(dòng)為0.95 計(jì)算功率可用作下一步配套電動(dòng)機(jī)的功率校核。 二、風(fēng)機(jī)和電機(jī)選擇 計(jì)算出qv0和Δp0后，即可按通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本給出的性能曲線或表格選擇所需通風(fēng)機(jī)的型號規(guī)格。 根據(jù)上述計(jì)算的風(fēng)量和風(fēng)壓選擇4-72型NO. 3.5A通風(fēng)機(jī)。 表6-1 風(fēng)機(jī)主要參數(shù) 轉(zhuǎn)數(shù)n/rpm 風(fēng)量qv0（m3/h） 風(fēng)壓p/Pa 重量/kg 2900 4000 2100 82 配套電動(dòng)機(jī)型號為YBF132S1-2。 表6-2 電

44、動(dòng)機(jī)主要參數(shù) 轉(zhuǎn)速n/rpm 功率P/kW 效率(%) 功率因數(shù) 2900 5.5 85.5 0.88 校核電動(dòng)機(jī)功率： 取K=1.2，η1=0.95，η2=0.6 計(jì)算得： Ne =38412028.31.2（3.61060.950.6） kW =4.56 kW 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)功率5.5kW 大于計(jì)算功率4.56kW，所以配套電動(dòng)機(jī)滿足要求。 三、風(fēng)機(jī)和管道的連接 風(fēng)機(jī)和管道連接時(shí)，要盡量避免在接管處產(chǎn)生局部渦流，具體做法可參考圖6-1。 風(fēng)機(jī)出口管為防止雨水進(jìn)入，可采用圖6-2做法。 圖6-1 管道和風(fēng)機(jī)連接 圖6-2 風(fēng)機(jī)出口管設(shè)計(jì)

45、 第七章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 一、總體思路回顧流程圖 平衡 不平衡 查手冊確定除塵器規(guī)格和壓損 選擇除塵器 選擇風(fēng)機(jī)和電機(jī) 計(jì)算壓力損失 并聯(lián)管路壓力平衡校核 查手冊確定實(shí)際管徑 計(jì)算管徑 初步確定氣流流速 控制速度vx 確定排風(fēng)量 及阻力系數(shù) 計(jì)算集氣罩尺寸 選擇集氣罩 圖7-1 設(shè)計(jì)流程圖 二、心得體會(huì) 課程設(shè)計(jì)是一個(gè)很累的過程。 本次課設(shè)從2013年12月23日開始，到2014年1月2日完成，歷時(shí)10天。這是大三以來第一次課程設(shè)計(jì)，開始聽老師講的時(shí)候以為是一件

46、很輕松的活，直到自己親身去做才發(fā)現(xiàn)工作強(qiáng)度如此之大。到圖書館借書翻閱手冊，到網(wǎng)上找文獻(xiàn)查資料，繪制圖紙，編寫說明書，文字排版等，都是極其繁瑣的工作。 課程設(shè)計(jì)又是一個(gè)充滿快樂的過程。 雖然做課程設(shè)計(jì)的過程很累，但卻并不乏味。即使是查工具書找參數(shù)這樣麻煩的事情，也有一種獲得新知識(shí)的快樂在其中。除此之外，和同學(xué)們一起討論相互學(xué)習(xí)的過程也是很快樂的，因?yàn)槠綍r(shí)像這樣共同交流的時(shí)間很少，課程設(shè)計(jì)是一個(gè)難得的機(jī)會(huì)。當(dāng)然，順利完成第一次課程設(shè)計(jì)，內(nèi)心也會(huì)有一點(diǎn)點(diǎn)小激動(dòng)，有一種滿足的成就感在其中。 總之，通過本次課程設(shè)計(jì)，我了解到了課本上沒有的知識(shí)，學(xué)習(xí)到了怎樣將本專業(yè)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中去，認(rèn)識(shí)

47、到了查閱工具書和與其他學(xué)科知識(shí)聯(lián)系的重要性，對設(shè)計(jì)說明書的編寫也有了一定的基礎(chǔ)，文字排版能力有了較大提升，確實(shí)是受益匪淺。 參考文獻(xiàn) [1] 孫一堅(jiān),沈恒根. 工業(yè)通風(fēng).4版. 中國建筑工業(yè)出版社,2010. [2] 郝吉明,馬廣大,王書肖. 大氣污染控制工程.3版. 高等教育出版社,2010. [3] 王莼，張殿英. 除塵設(shè)備手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社,2009. [4] 孫一堅(jiān). 簡明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊. 中國建筑工業(yè)出版社,1997. [5] 徐勇. 空氣通風(fēng)與調(diào)節(jié)工程. 機(jī)械工業(yè)出版社,1997. [6] 陳躍慶. 供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊. 中國建筑工業(yè)出版社,1997. [7]

48、 王琳,朱建霞. 工程制圖. 科學(xué)出版社,2006. [8] 續(xù)魁昌. 風(fēng)機(jī)手冊. 機(jī)械工業(yè)出版社,1999. [9] 姚玉英. 化工原理. 天津大學(xué)出版社,2000. 致 謝 首先要感謝劉恩棟和楊紅剛兩位老師在本次課程設(shè)計(jì)中給我們細(xì)致的講解和指導(dǎo)。兩位老師能夠在百忙之中抽出時(shí)間陪我們一起完成課程設(shè)計(jì)，給我們答疑解惑，耐心解決問題，我們都非常感動(dòng)，在此致以我衷心的感謝。 其次要感謝一起學(xué)習(xí)的同學(xué)。在課程設(shè)計(jì)中，我遇到很多不懂的問題，每次向同學(xué)請教時(shí)，大家都很熱心地給我講解。雖然工具書的數(shù)量有限，但是同學(xué)之間都能夠和睦地相互借閱，大家都從有限的書本中收獲了無限的知識(shí)和友誼。 最后，再次感謝老師和同學(xué)們的幫助，希望在以后的學(xué)習(xí)中，大家都能有更多交流和討論，互相學(xué)習(xí)，共同提高。 本科生課程設(shè)計(jì)成績評定表 姓 名 性 別 專業(yè)、班級 課程設(shè)計(jì)題目： 課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄： 成績評定依據(jù)： 最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定） 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 - 24 -