毕业设计某企业加工车间除尘系统设计.docx
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毕业设计某企业加工车间除尘系统设计
课
程
设
计
课题名称某企业加工车间除尘系统设计
课程设计任务书
1.设计题目:
某企业加工车间除尘系统设计
2.设计期限:
自2011年12月5日开始至2011年12月18日完成
3.设计原始资料:
(1)某企业加工车间平面布局;
(2)抛光机基本情况;(3)高温炉基本情况;(4)《工业通风》(第四版)孙一坚,沈恒根主编,中国建筑工业出版社。
(5)《除尘工程设计手册》张殿印,王纯主编,化学工业出版社。
4.设计完成的主要内容:
(1)抛光机粉尘捕集与除尘系统设计;
(2)高温炉高温烟气捕集与除尘(3)高温炉车间与抛光轮车间通风除尘系统设计(4)除尘系统平面图与轴测图。
5.提交设计(设计说明书与图纸等)及要求:
提交某企业加工车间通风系统设计说明书一份和设计图纸一张。
要求语句通顺、层次清楚、推理逻辑性强,设计改进明确、可实施性强。
报告要求用小四号宋体、A4纸型打印;图纸部分要求运用AutoCAD严格按照作图规范绘制,采用国际统一标准符号和单位制,并打印。
6.发题日期:
2011年12月1日
指导老师(签名):
学生(签名):
1前言
在工业生产过程中会散发各种有害物质(粉尘、有害蒸气和气体)以及余热和余湿,如果不加以控制会使室内、外空气环境受到污染和破坏,危害人体的健康、动植物生长,影响生产过程的正常运行。
因此控制工业有害物对室内外空气环境的影响和破环是当前急需解决的问题。
为了控制工业污染物的产生和扩散,改善车间空气环境和防止大气污染,我们必须了解工业污染物产生的原因和散发的机理;认识各种工业污染物对人提及工农业产生的危害;明确室内外环境空气要求达到的卫生标准和排放标准规定的控制目标;阐明改善环境空气条件的综合措施。
某企业生产车间在工作的过程中,其抛光车间会产生粉尘,主要成分有抛光粉剂、粉末、纤维质粉尘等,这些颗粒物如不尽早除去,则会通过呼吸道等途径进入工作人员体内,引起尘肺病,使人的呼吸能力显著下降,严重危害人体健康。
同时,颗粒物控制不严对生产也会产生很大影响,它会降低产品的质量和机械工作精度,颗粒物还会是光照度和能见度降低,影响室内作业的视野。
未经处理的含尘气体若任意排放,将污染大气,危害周围生活区人身健康,影响农业生产。
因此含尘气体必须净化处理,达到排放标准才允许排入大气。
此次课程设计针对某企业生产车间内产生的颗粒物,对其进行分析,设计出合理的通风除尘系统,把车间内的有害气体捕集起来,经过净化处理达到标准后排至室外,使车间内有害物浓度不超过国家卫生标准规定的最高允许浓度,使人类在生产和生活的过程中有一个清洁的空气环境。
同时,通过此次设计,更深刻体会到工业通风在生产生活中的重要性。
2车间基本情况
图1某车间平面图
某企业加工车间如图1所示,有1#、2#、3#、4#、5#工作台,高度均为1.2m,1#、2#、3#为抛光机,每台抛光机有2个抛光轮,抛光间产生粉尘,粉尘的成分有:
抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等(石棉粉尘)。
4#、5#为高温炉,生产过程中产生高温含尘烟气,粒径范围约为0.010-20um,粒径范围炉内温度为500℃,室温为20℃,尺寸为1.0m*1.0m,房间高9m,窗台高1.0m,窗户高5m。
抛光轮中心标高1.4m,工作原理同砂轮。
抛光轮的排风罩应采用接受式侧排风罩。
3系统划分
当车间内不同地点有不同的送排风要求,或车间面积较大,送、排风点较多时,为便于运行管理,常分设多个送排风系统。
除个别情况外,通常是由一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。
系统划分的原则是:
(1)空气处理要求相同、室内参数要求相同的,可划分为同一个系统。
(2)生产流程、运行班次和运行时间相同的,可划分为同一个系统。
(3)对下列情况应单独设置排风系统:
1)两种或两种以上的有害物质混合后能引起燃烧或爆炸;
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;
3)两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘;
4)散发剧毒物质的房间或设备;
5)建筑物内设有存储易燃易爆物质的单独房间或有防火防爆要求的单独房间。
(4)除尘系统的划分应符合下列要求:
1)同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不远时,宜合设一个系统;
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,也可和设一个系统;
3)温湿度不同的含尘其他,当混合后可能导致风管内结露时,应分设系统。
(5)如排风量大的排风点位于风机附近,不宜和远处排风量小的排风点合同一个系统。
增设该排风点后会增大系统的总阻力。
根据系统划分的原则:
得知,对于该车间进行除尘系统设计,应分设两个系统。
两个高温炉为一个排除热量的通风除尘系统;三个抛光机为一个通风除尘系统。
4除尘系统设计准备
4.1排风罩的选择、尺寸设计及风量确定
4.1.1排风罩的选择
(1)高温炉
由生产车间情况得知,两个高温炉生产过程中产生高温含尘烟气,炉内温度为500℃。
可见在高温炉的生产过程中产生热气流,会带动污染物(粉尘)一起运动。
对于这种情况,应尽可能把排风罩设在污染气流的前方,让它直接进入罩内。
所以,应采用热源上部接受式排风罩。
(2)抛光机
由于抛光机生产过程中会产生抛光粉尘,根据其气流运动方向,采用接受式侧排风罩。
4.1.2排风点位置确定
(1)高温炉
热射流收缩断面至热源的距离Ho:
Ho=1.5
(Ap为热源的水平投影面积)
Ap=1m×1m.
故Ho=1.5m.
为了得到更好的排除余热及除尘效果,应该将排风点设置在收缩断面以下。
我取在热设备上方0.5m处,即接受罩设在高温炉上方0.5m处。
排风罩形式如图2.
(2)抛光机
接受式侧排风罩,如图2所示。
图2排风罩的形式
4.1.3排风罩的尺寸设计
(1)高温炉
炉温为℃,室温为20℃,存在较大的温差,所以有较大的横向气流影响。
对于这种情况,按下式确定排风罩的尺寸:
A1=a+0.5H(m)
B1=b+0.5H(m)
式中A1、B1——罩口尺寸,m
a、b——热源水平投影尺寸
H——排风罩安装高度
由车间情况得:
a=1mb=1m此外,排风罩安装高度H=0.5m(详见4.1.2)
A1=1+0.5×0.5=1.25m
B1=1+0.5×0.5=1.25m
即高温炉排风罩尺寸为1250mm×1250mm.
(2)抛光机
抛光轮直径为200mm.排风罩尺寸设计为300mm×300mm.
4.1.4排风量的确定
(1)高温炉
据《工业通风》(第四版),热源上部接受式排风罩排风量的确定公式
在不同高度上热射流的流量Lz:
Lz——在不同高度上的热射流流量
Q——热源的对流散热量
H——热源至计算断面的面积
B——热源水平投影的长边尺寸
F——热源的对流放热面积
Δt——热源表面与周围空气的温差,
α——对流放热系数
A——系数,水平散热面为1.7;垂直散热面为1.13
将数据代入得:
³/s
接受罩的排风量L计算公式:
L=Lz+
Lz——罩口断面上热射流的流量
V’——扩大面积上空气的流速,在0.5-0.75m/s之间
F’——罩口的扩大面积,即罩口面积减去热射流的面积,单位㎡
将数据代入:
³/s=1620m³/h
得到:
单个高温炉的所需的排风量为1620m³/h(0.45m³/s)
(2)抛光机
抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。
相关资料如下:
排风量的计算
一般按抛光轮的直径D计算:
L=A·Dm3/h
式中:
A——与轮子材料有关的系数
布轮:
A=6m3/h·mm
毡轮:
A=4m3/h·mm
D——抛光轮直径mm
抛光轮为布轮,其直径为D=200mm。
单个抛光机有2个抛光轮所需风量:
L=2×6×200=2400m³/h
4.2风管材料、形状
4.2.1风管断面形状的选择
风管断面有矩形和圆形两种。
据《工业通风》(第四版),当风管中流速较高,分管直径较小时,例如除尘系统和高速空调系统都用圆形风管。
所以,采用圆形风管。
4.2.2风管材料
据《工业通风》(第四版),风管材料应根据使用要求和就地取材的原则选用。
(1)高温炉
考虑到高温炉炉内温度为500℃,应选用耐高温的材料,里面含有粉尘所以又要耐磨,应选用硬度高的耐磨材料。
结合两者耐高温与耐磨的要求,选择用耐热耐磨合金钢。
耐热耐磨合金钢是采用电弧炉冶炼,离心工艺铸造,使合金钢组织致密、晶粒细化,从而具有很高的耐磨损,耐冲刷性及可靠的焊接性,可在600-950℃、压力在0.5-1.6MPa的条件下长期使用;除尘系统易磨损部位性能良好。
(2)抛光机
由于抛光机所产生的含尘气体,粉尘不属于高温,故要求风管材料耐磨损,用常见的普通钢板,厚度为3-5mm。
4.3除尘器的选择
4.3.1除尘器的选择
(1)高温炉
粉尘粒径在0.01-20um范围,根据除尘器的性能与分级效率及经济性,要保证除尘器达到比较好的除尘效果,根据除尘器的综合性能(表1),选用袋式除尘器。
分级效率0-5um达99.5%,5-10um达100%,10-20um达100%。
选用袋式除尘器能达到比较好的除尘效果。
查《除尘工程设计手册》,选用MW型脉冲回转袋式除尘器MW30-5A型号。
具体性能参数见表2。
表1除尘器的综合性能
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
>50
<50
50~130
少
少
惯性除尘器
20~50
50~70
300~800
少
少
旋风除尘器
5~15
60~90
800~1500
少
中
水浴除尘器
1~10
80~95
600~1200
少
中下
卧式旋风水膜除尘器
≥5
95~98
800~1200
中
中
冲激式除尘器
≥5
95
1000~1600
中
中上
电除尘器
0.5~1
90~98
50~130
大
中上
袋式除尘器
0.5~1
95~99
1000~1500
中上
大
文丘里除尘器
0.5~1
90~98
4000~10000
少
大
(2)抛光机
抛光粉尘为抛光粉剂、粉末、纤维质粉尘等石棉粉尘,同理,用袋式除尘器能达到比较好的除尘效果。
选用MW型回转脉动反吹扁带除尘器,型号为MW30-5B型。
具体性能参数见表2。
表2所选袋式除尘器性能参数表
高温炉车间
抛光车间
型号
MW30-5A袋式除尘器
MW30-5B袋式除尘器
处理风量(m³/h)
3390-5085
6780-8475
总高度(mm)
8600
8600
进口高度(mm)
3500
3500
出口宽度(mm)
7000
7000
入口尺寸(mm)
235×400
390×400
出口尺寸(mm)
300×400
505×400
设备阻力(pa)
800-1200
1100-1500
4.3.2除尘器滤料的选择
(1)高温炉
根据高温炉炉内温度为500℃,则所选用的滤料应该要能承受500℃的高温,而且应该耐磨,因为粉尘摩擦及反复清灰所要求的,以免滤料寿命太短。
综合这些因素,选用25KIB2K型不锈钢纤维滤料。
这是一种优质高效过滤材料,主要有以下几方面特点:
1)该产品具有耐高温、防腐蚀的特点。
不锈钢熔点可达1500~1600℃,25KIB2K型不锈钢纤维滤料由100%316L不锈钢组成,工作温度可超过1000℃,耐硝酸、碱、有机溶剂、药品等腐蚀。
2)该滤料是由不锈钢纤维棉网高温烧结而成,具有三维网状结构,空隙率高、透气度大。
3)该产品既保持了金属的可焊接、强度高等特点,又具有纤维的柔软、可折叠等优点二、产品主要技术参数过滤精度:
25~30μm厚度:
0.72±0.05mm透气度:
450~540L/min/dm2泡点压力:
1250~1500Pa孔隙度:
75%。
(2)抛光机
对温度的要求不高,关键是要耐磨损,不易损坏,寿命长即可。
选用聚丙烯纤维可以满足要求。
它的抗拉、抗磨、抗折等力学性能不错。
5通风管道的水力计算及确定风机
5.1高温炉排除余热的通风除尘系统水力计算
(1)对各管道进行编号,标出管段长度和各排风点的位置。
(2)选定最不利环路,本系统选择3、4、5.
(3)根据各管段的风量及选定的流速,确定最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力.
(4)确定管段1、2的管径与单位长度摩擦阻力。
输送的高温含尘烟气中主要为煤尘的颗粒物时,垂直风管为11m/s,水平风管为13m/s.
考虑到除尘器及风管漏风,管段4、5的计算风量为1.05×3240=3402m³/h.
管段1
L1=0.45m³/s,v1=11m/s,由附录9查出管径和单位长度摩擦阻力。
所选管径应尽量符合附录11通风管道统一规格。
D1=240mm,Rm=6.5pa/m
同理可查得管段2、3、4、5的管径与比摩阻,具体结果见表4。
(5)查附录10,确定各管段的局部阻力系数
1)管段1、管段2
设备热源上部接受式排风罩,α=60,ξ=0.16
弯头(R/D=1.5):
1个,ξ=0.17
直角三通(1—3)见图,据附录十
由
ξ13=ξ23=0.85
Σξ=0.16+0.17+0.85=1.18
2)管段3
除尘器进口变径管(渐扩管)
除尘器进口尺寸为235mm×400mm,变径管长度为200mm,
tanα=
,
4)管段4
除尘器出口变径管(渐缩管)
除尘器出口尺寸为300mm×400mm,变径长度l=100mm,
tan
90°弯头(R/D=1.5):
2个,
风机进口渐扩管
先近似选出一台风机,风机进口直径D1=400mm,变径管长度l=250mm
²=1.38tan
5)管段5
风机出口渐扩管
风机出口尺寸:
280mm×320mm,变径管长度l=180mm
tan
0.10
伞形风帽(h/D=0.5):
6)计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。
计算结果见表3.
7)对并联管路进行阻力平衡(管段1和管段2)
管段1与管段2,阻力是平衡的。
6)计算系统总阻力
7)选择风机
风机风量Lf=1.15L=1.15×3402=3912m³/h
风机风压Pf=1.15ΔP=1.1.5×1341.17=1542.35Pa
选用C4-72No4风机
Lf=4024m³/h
Pf=2001Pa
配用Y132S1-2型电动机2900r/min,功率为5.5kw;无轴承,电动机直联传动。
5.2抛光机车间除尘通风系统设计水力计算及确定风机
(1)对各管道进行编号,标出管段长度和各排风点的位置。
(2)选定最不利环路,本系统选择3、4、5、6.
(3)根据各管段的风量及选定的流速,确定最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。
表3高温炉排除余热除尘管道水力计算表
管道编号
流量[m3/h(m3/s)]
长度l(m)
管径D(mm)
风速v(m/s)
动压Pd(Pa)
局部阻力系数(Σξ)
局部阻力Z(Pa)
比摩阻Rm(Pa/m)
摩擦阻力Rml(Pa)
管段
阻力Rml+Z(Pa)
备注
3
3240(0.9)
3.11
300
13
38.03
0.60
22.82
6.32
19.66
42.48
4
3402(0.945)
7
340
11
27.225
0.54
14.70
4.19
29.33
44.03
5
3402(0.945)
8.5
340
11
27.225
0.7
19.06
4.19
35.62
54.66
1
1620(0.45)
2.8
240
11
27.225
1.18
32.13
6.05
12.58
44.71
平衡
2
1620(0.45)
2.8
240
11
27.225
1.18
32,13
6.05
12.58
44.71
平衡
除尘器
1200
注:
(1)由于气体温度为500℃,要对比摩阻进行温度修正:
Rm——实际的单位长度摩擦阻力,pa/m;Rmo——图上查出的单位长度摩擦阻力,pa/m;Kt——温度修正系数。
,温度修正后Rm=0.45Rmo
(2)由于气体温度的变化引起气体密度的变化,故要对比摩阻进行密度修正:
Rm——实际的单位长度摩擦阻力,pa/m;Rmo——图上查出的单位长度摩擦阻力,pa/m;P——空气的实际密度,kg/m³;Po=1.2kg/m³
由
,得出p500=0.45kg/m³
故密度修正后:
=0.48Rmo
总结:
温度与密度修正后Rm=(0.45+0.48)Rmo=0.93Rmo
(4)确定管段1、2的管径与单位长度摩擦阻力。
输送的高温含尘烟气中主要为石棉粉尘的颗粒物时,垂直风管为12m/s,水平风管为18m/s.
考虑到除尘器及风管漏风,管段5、6的计算风量为1.05×7200=7560m³/h
管段1
L1=1200m³/h=0.33m³/s,v1=12m/s,由附录9查出管径和单位长度摩擦阻力。
所选管径应尽量符合附录11通风管道统一规格。
D1=190mm,Rm1=10pa/m
同理可查得管段2、3、4、5、6的管径与比摩阻,具体结果见表.
(5)查附录11确定各管道的局部阻力系数
1)管段1
侧吸接受式排风罩,伞形罩,
90°弯头(R/D=1.5),
0.17.
合流四通(图2)
.0,
0.17+0=0.26
图2吸入四通
表4吸入四通局部阻力系数表
V2/V1
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
ξ1
0.4
0.35
0.2
0.1
0
0
ξ2
-1.8
-0.7
0
0.1
0.25
0.35
2)管段2同管段1
3)管段3
圆形伞形罩,
°,
90°弯头(R/D=1.5):
1个,
合流四通(3
)
,
0.09+0.17+0.2=0.46
4)管段4
90°弯头(R/D=1.5):
3个,
除尘器进口变径管(渐扩管)
除尘器进口尺寸为390mm×400mm,变径长度l=12mm,
tan
22.6°
5)管段5
除尘器出口变径管(渐缩管)
除尘器出口尺寸为505mm×400mm,变管长度为125mm,
90°弯头(R/D=1.5):
2个,
风机进口变径管(渐扩管)
先近似选出一台风机,风机进口直径D1=550mm,变径管长度为270mm.
²=1.31
0.6+0.34+0.03=0.97
6)管段6
风机出口(渐扩管)
风机出口尺寸为385mm×440mm,D6=480mm.变径管长度为120mm.
=1.07
带扩散管的伞形风帽(h/Do=0.5):
8)计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。
计算结果见表5。
9)对并联管路进行阻力平衡
﹪>10﹪
1、2管与3管阻力稍微不平衡。
针对这微小的不平衡,在运行时辅以阀门调节以消除不平衡。
10)计算系统的总阻力
11)选择风机
风机风量Lf=1.15L=1.15×7560=8797.5m³/h
风机风压Pf=1.15ΔP=1.15×1993.33=2292pa
选用C4-72No5无轴承电动机直联传动的离心通风机。
风量.为7950-14720m³/h,风压为2197-3178pa..转速为2900r/min。
配用
型号的电动机。
功率为15KW.
表5抛光车间除尘系统水力计算表
管道编号
流量[m3/h(m3/s)]
长度l(m)
管径D(mm)
流数v(m/s)
动压Pd(Pa)
局部阻力系数(Σξ)
局部阻力Z(Pa)
比摩阻Rm(Pa/m)
摩擦阻力Rml(Pa)
管段
阻力Rml+Z(Pa)
备注
3
2400(0.66)
4.3
280
12
86.4
0.46
39.74
6
25.8
65.54
4
7200
(2)
4.5
380
18
194.4
1.01
196.34
9.2
41.4
237.74
5
7560(2.1)
7
480
12
86.4
0.97
83.81
3.4
23.8
107.61
6
7560(2.1)
9
480
12
86.4
0.6
51.84
3.4
30.6
82.44
1
2400(0.66)
6
280
12
86.4
0.26
22.42
6
36
58.42
和3阻力不平衡
2
2400(0.66)
6
280
12
86.4
0.26
22.42
6
36
58.42
和3阻力不平衡
除尘器MW30-5B型
1500
6结束语
车间的通风除尘对于一个企业的安全生产有着至关重要的作用,怎样合理地设计一套通风除尘系统,做到既达到了除尘效率又尽量节省经济支出是此次课程我们需解决的问题。
记得在最后一次工业通风的课堂上,老师要求我在课堂上设计高温炉排除余热的通风除尘系统,当时很紧张,对很多知识点尚未串联起来,头脑有点乱,为此在课堂上我没有把高温炉排除余热的通风除尘系统完全确定。
当时心里很有挫败感,以致在随后老师的讲解中注意力不是很集中。
为此,我暗下决心我一定要自己独立设计出一套除尘系统。
随后在考试结束之后要正式开始课程设计的时候,心里还是有点打鼓,总在担心自己能否出色完成这个课程设计。
在我一点一点的着手准备,一点一点地解决在课程设计过程中遇到的一切问题,我对完成这次的课程设计越来越有信心。
做完水力计算后拿给老师看,老师肯定了我的努力与课程设计的成果,我更加的满怀信心。
由于我动手准备比较早,与同学相互答疑的过程中,我的设计思路越来越明了,对除尘系统的设计认识也更深刻了。
这样的经历让感觉到万事开头难,只要我开了头,只要我决心把事做好,只要我不断解决在设计中遇到的问题,我就能把事情做好。
在画图过程中,我这学期才开始学CAD,通过课程设计的这次的机会,我的CAD绘图技能又得到了一个很大的提高。
作为在学校学习遇到有挑战的事,我总是希望自己能够完成这项有挑战的事以使自己的能力得到很大的提升,以不断增加竞争力。
通过这次课程设计,我知道了凡事都重在行动,只要自己开始行动,在行动过程中不断解决遇到的任何问题,那么我就会慢慢实现我的目标。
在这次除尘系统的设计中要特别感谢易老师、刘老师对我耐心的教导,在我陷入困境时提供的指导。
参考
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