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大气课程设计题目名称学生学院专业班级学号学生姓名指导教师年月日2目录一．设计内容.....................................31．设计基础资料..............................32．设计要求..................................3二．设计计算.....................................41．集气罩设计................................42．风量计算..................................53．旋风除尘器设计选型........................54．旋风除尘器效率计算........................145．管道设计计算..............................166．风机和电机的选择..........................237．排气烟囱的设计............................24三．心得体会与总结.............................26参考文献........................................283题目:某厂球团车间制样间除尘系统设计一．设计内容1）设计基础资料1.某厂球团车间制样间除尘系统设计两个颚式破碎机，一个双辊破碎机，一个ISO转鼓机，一个密闭室。在工艺密闭的基础上，对粉尘加以控制，使经净化后的含尘气体，经烟囱排至室外大气2）设计要求:1、设计说明书主要内容包括：（1）集尘罩结构形式、性能参数的选择计算；（2）输送管道的布置原则、管道内气体流速确定、管径选择、压力损失计算及通风机选择；（3）净化设备的型号规格选择及运行参数计算；（4）烟囱的结构尺寸及工艺参数（烟囱高度、出口直径、喷出速度等）的设计。2、主要材料和设备表3、除尘系统平面布置图、除尘系统剖面图除尘系统平面布置图的要求：（1）按适当比例用细实线画出建筑平面图，图上应有轴线标号、与风管设备布置相关尺寸；（2）用标准图例在建筑平面图上画出各设备以及风管的布4置图，尺寸标注要完整；（3）图上应有技术要求的文字说明。除尘系统剖面图的要求：（1）应能正确反映系统各设备、风管之间的相对位置和标高;（2）应标出设备的编号、风管的标高、管径等；（3）应列出材料表及技术要求。4、部分大样图5、设计与施工说明二．设计计算1.集气罩设计集气罩的设计原则：①改善排放粉尘有害物的工艺和环境，尽量减少粉尘排放及危害。②集气罩尽量靠近污染源并将其包围起来。③决定集气罩的安装位置和排气方向。④决定开口周围的环境条件。⑤防止集气罩周围的紊流。⑥决定控制风速。本设计采用密闭集气罩，密闭罩设计的注意事项：密闭罩应力求密闭，尽量减少罩上的孔洞和缝隙；密闭罩的设置应不妨碍操作和便于检修；应注意罩内气流的运动特点。5对本设计共需五个集气罩，均采用采用整体密闭集气罩，查钢铁企业采暖通风设计手册的：Q1=800m3/h,Q2=1000m3/h,Q3=800m3/h,Q3=800m3/h,Q5=800m3/h.，对所要除尘的为细粉，取断面风速为1.2m/s.因为。所以d1=0.5m,d2=0.55m,d3=0.5m,d3=0.5m,d5=0.5m,分别选择整体密闭集气罩尺寸如下：φ500×200(高度)mm。φ550×200(高度)mm。φ500×200(高度)mm。φ500×200(高度)mm。φ500×200(高度)mm。2.风量计算总风量:Q=Q1+Q2+Q3+Q3+Q5=4200m3/h=1.2m3/S3.旋风除尘器的设计选型1)旋风除尘器简介自1886年摩尔斯第一台圆锥形旋风除尘器问世以来的百余年里，许多学者对其流场特性、结构、型式、尺寸比例的研究一直进行着。范登格南于1929—1939年对旋风除尘器气流型式的研究发现了旋风除尘器中存在的双蜗流。1953年特林丹画出了旋风除尘器内的流线。20世纪70年代西门子公司推出带二次风的旋流除尘器。1983年许宏庆在论文6中提出旋风除尘器内径向速度分布呈现非轴对称性现象，研究出抑制湍流耗散的降阻技术。2001年浙江大学研究发现除尘器方腔内的流场偏离其几何中心，并呈中间为强旋流动和边壁附近为弱旋的准自由蜗区的特点。随着数学模型的完善和计算机仿真的引人，旋风除尘器的研究与设计将更为深人。虽然对旋风除尘器的运行机理做了大量的研究工作，但由于旋风除尘器内部流态复杂，准确地测定有关参数比较困难，因而牵今理论上仍不十分完善，捕集小于5nm尘粒的效率不高。旋风除尘器的优点是结构简单，造价便宜，体积小，无运动部件，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大；缺点是除尘效率不高，对于流量变化大的含尘气体性能较差。旋风除尘器可以单独使用，也可以作多级除尘系统的预级除尘之用。1.3旋风除尘器工作原理旋风除尘器由筒体、锥体、进气管、排气管和卸灰管等组成，如下图1所示。旋风除尘器的工作过程是当含尘气体由切向进气口进人旋风分离器时气流将由直线运动变为圆周运动。旋转气流的绝大部分沿器壁自圆简体呈螺旋形向7下、朝锥体流动，通常称此为外旋气流。含尘气体在旋转过程中产生离心力，将相对密度大于气体的尘粒甩向器壁。尘粒一旦与器壁接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和向下的重力沿壁面下落，进人排灰管。旋转下降的外旋气体到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。根据“旋转矩”不变原理，其切向速度不断提高，尘粒所受离心力也不断加强。当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从旋风分离器中部，由下反转向上，继续做螺旋性流动，即内旋气流。最后净化气体经排气管排出管外，一部分未被捕集的尘粒也由此排出。自进气管流人的另一小部分气体则向旋风分离器顶盖流动，然后沿排气管外侧向下流动；当到达排气管下端时即反转向上，随上升的中心气流一同从排气管排出。分散在这一部分的气流中的尘粒也随同被带走。1.4旋风除尘器中的流场旋风除尘器内的流场分布如图2所示。旋风除尘器的除尘上作原理是基于离心力作用。由于旋风除尘器内部流动的8复杂性，只能把三维速度对旋图2旋风除尘器内的流场分布风除尘器捕集、分离等性能所起作用进行分析如下1.4.1切向速度切向速度分布曲线如图3所示，在同一横截面上，切向速度与旋风除尘器半径r成反比变化，即随半径R的减小切向速度逐渐增大。在半径Rm=0.6~0.7Ro(排气管半径)处，切向速度达到最大。图3切向速度分布1.4.2径向速度径向速度是影响旋风除尘器分离性能的重要因素。径向速度分布如图4所示。径向速度方向有向内(旋蜗中心)形成内向流，有向外(筒壁)形成外向流。内向流可以使尘粒沿半径方向，由外向里推至旋蜗中心，阻碍尘粒的沉降。这是因为尽管由于旋转，一定存在正的圆球形颗粒径向速度Vp，但Vp是相对于气体径向流动的速度，即颗粒的绝对径向速度。2)设计选型除尘系统采用旋风除尘器，其特点是旋风除尘器没有运动部件，制作、管理十分方便；处理相同风量的情况下体积小，价格便宜；作为预除尘器使用时，可以立式安装，亦可9以卧式安装，使用方便；处理大风量是便于多台联合使用，效率阻力不受影响，但是也存在着除尘效率不高，磨损严重的问题。普通除尘器是由进风管、筒体、锥体和排气管组成。含尘气体进入除尘器后，沿外壁由上而下做旋转运动，同时少量气体沿径向运动到中心区域。当旋转气流的大部分到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。旋风除尘器净化气量应与实际需要处理的含尘气体量一致。选择除尘器直径时应尽量小些；旋风除尘器入口风速要保持18—23m/s；选择除尘器时，要根据工况考虑阻力损失及结构形式，尽可能减少动力消耗减少，便于制造维护；结构密闭要好，确保不漏风。取除尘器筒体净空截面平均流速为20m/s除尘器直径：ρv4πQD=（4×4200÷20÷3.14÷3600）0.5=0.3m本设计采用CLT/A-3.0型除尘器，入口风速16.5m/s，风量4200m3/h，外10形如下。1)运行管理除尘器的漏风对净化效率有显著影响，尤其以除尘器的排灰口的漏风更为严重。因为旋风除尘器无论是在正压下还是在负压下运行，其底部总是处于负压状态，如果除尘器底部密封不严密，从外部渗入的空气会把正在落入灰斗的粉尘重新带走。使除尘器效率显著下降。旋风除尘器漏风有3种部位：(1)除尘器进、出口连接法兰处；(2)除尘器本体；(3)除尘器卸灰装置。11引起漏风的原因是：(1)除尘器进出口连接口处的漏风主要是由于连接件使用不当引起的，例如螺栓没有拧紧，垫片不够均匀，法兰面不平整等。(2)除尘器的本体漏风原因主要是磨损，特别是灰斗因为含尘气流在旋转或冲击除尘器本体时磨损特别严重，根据现场经验当气体含尘质量浓度超过10g/m3，在不到100天时间里可能磨坏3mm厚的钢板。(3)旋风除尘器卸灰装置的漏风。卸灰阀多用于机械自动式，如重锤式等。这些阀严密性较差，稍有不当，即产生漏风，这是除尘器运行管理的重要环节。除尘器一旦漏风将严重影响除尘效率。据估算，旋风除尘器灰斗或卸灰阀漏风1％，除尘效率下降5％，惯性除尘器灰斗或卸灰阀漏风1％，除尘效率下降10％。沉降室入口或出口的漏风对除尘效率影响并不大，如果沉降室本体漏风则对除尘效率有较大影响。因此，必须保持旋风除尘器线管的气密性，不允许有漏风(正压操作时)和吸风现象(负压操作时)。一般在制造后需要进行气密性试验。防止磨损的技术措施：(1)防止排尘口堵塞。防止堵塞的方法主要是选择优质卸灰阀，使用中加强对卸灰阀的调整和检修。(2)防止过多的气体倒流入排尘口。使用卸灰阀要严密，配重得当，减轻磨损。(3)应该常检查除尘器有无因磨损而漏气的现象．以便12及时采取措施。可以利用蚊香或香烟的烟气靠近易漏风处，仔细观察有无漏气。(4)尽量避免焊缝和接头。必须要有的焊缝应磨平，法兰连接应仔细装配好。(5)在灰尘冲击部位使用可以更换的抗磨板。或增加耐磨层。如铸石板、陶瓷板等。也可以用耐磨材料制造除尘器，例如，以陶瓷制造多管除尘器的旋风子；用比较厚或优质的钢板制造除尘器的圆锥部分。(6)除尘器壁面的切向速度和入口气流速度应当保持在临界范围以下。(7)采取有效的防腐措施，在除尘器的外壳一般要刷一层红丹、二层耐腐漆或耐热漆。旋风除尘器的堵塞和积灰主要发生在排尘口附近，其次发生在进排气的管道里。引起排尘口堵塞通常有两个原因，一是大块物料(如刨花、木片、木栉等)或杂物(如从吸尘口进入的塑料袋、碎纸、破布等)滞留在排尘口形成障碍物，之后其他粉尘在周围堆积，形成堵塞。二是灰斗内灰尘堆积过多，不能及时顺畅排出。不论哪一种情况，排尘口堵塞严重都会增加磨损。降低除尘效率和加大设备的压力损失。预防排尘口堵塞措施：(1)在吸气口增加栅网，既不增加吸风效果，又能防止杂物吸入。(2)在排尘口上部增加手13掏孔，其位置应在易堵部位，大小以150x150ram的方孔即可。手掏孔盖的法兰处应加垫片并涂密封膏，避免漏风。平时检查维修中可用小锤敲打易堵处的壁板听其声音，以检查是否有堵塞。与袋式吸尘器、电除尘器不同，旋风除尘器的进气口或排气口形式通常不进行专门设计，所以在进、排气口略有粗糙直角、斜角等就会形成粉尘的粘附、加厚，直至半堵塞或堵塞。因为除尘器压力损失的大小和内部气流强弱有直接关系，故可依靠测定压力损失来检查工作状态正常与否。如果除尘器内部有灰尘堵塞，压力损失就上升或者压力虽未上升，则气体流量减小，遇到这两种情况。都应该检查设备是否存在堵塞情况。避免和预防堵塞的第一个环节是从设计中考虑，设计时要根据粉尘性质和气体特点使除尘器进、出口光滑。避免容易形成堵塞的直角、斜角。加工、制造设备时要打光突出的焊瘤、结疤等。运行管理旋风除尘器要时常观察压力、流量的异常变化，并根据这些变化找出原因，及时消除。总之，防止旋风除尘器的堵塞和积灰要做到：(1)灰斗内的粉尘位应在允许范围内；(2)排灰和运灰工具良好；(3)及时清除灰斗中的灰尘；(4)防止贮灰和集灰系统中的粉