集气罩

CAD课程设计某锌冶炼厂烟气除尘课程设计(集气罩的设计)院、部：安全与环境工程学院学生姓名：李煜（1250440218）指导教师：黄白飞职称：副教授专业：环境工程班级：环境1202班完成时间：2015年6月目录1设计任务及条件..................................................31.1设计题：某冶炼厂烟气除尘系统设计.............................31.2设计课题假设条件.............................................32集气罩的设计....................................................42.1集气罩的种类.................................................42.2集气罩的设计原则.............................................42.3集气罩的设计计算............................................52.4集气罩压力损失的确定.........................................72.5集气罩设计小结.............................................7参考文献............................................................91设计任务及条件1.1设计题：某冶炼厂烟气除尘系统设计说明：本设计为新建项目进行设计。项目设计完成后的验收标准有：《大气污染物综合排放标准》GB16297-96表2中二级标准；《工业企业设计卫生标准》TJ36-79车间空气中有害物质的最高容许浓度标准；1.2设计课题假设条件a.车间面积与两台产生污染设备的位置，见附图一b.产生污染源设备的情况污染源：两个污染源水平放置，立方体L×W×H1200×600×1000(mm)，操作条件：20℃101.3kPa污染源产生粉尘情况：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。c.在该污染设备的顶部设计二个伞形集气罩，罩口边须距污染面积H=600mm，才操作正常。d.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12me.所用除尘器：布袋除尘器，该布袋除尘器阻力为980Pa，长4.5m，宽2.2m，除尘器进口高度3.6m，出口高度8.9m.2集气罩的设计2.1集气罩的种类污染物捕集装置按气流流动的方式分为吸气式和吹气式两大类。吸气捕集装置按其形状分为两类：集气罩和集气管。对密闭的生产设备，若污染物在设备内部发生时，会通过设备的孔和缝隙逸到车间内，如果设备内部允许微负压存在时，则可采用集气管捕集污染物，如果设备内部不允许微负压存在或污染物发生在污染源的表面时，则可用集气罩进行捕集。集气罩种类繁多，应用广泛。按集气罩与污染源的相对位置及围挡情况，可把集气罩分为三类：密闭集气罩、半封闭集气罩、外部集气罩。外部集气罩又可分为上部吸气罩、下部吸气罩、侧吸罩。根据要求，本设计采用上部吸气罩。2.2集气罩的设计原则集气罩的设计主要包括结构形式以及性能参数计算，集气罩设计得合理使用较小的排风量就可以有效地控制污染物扩散。反之用很大的排风量也不一定能达到预期的效果，因此设计的书画应该注意一下几点：(1)集气罩尽可能包围或靠近污染源，使污染物的扩散限制在最小的围内，尽可能减小吸气范围，防止横向气流的干扰，减小排风量。(2)在保证控制污染的条件下，尽量减少集气罩的开口面积，使风量最小。(3)集气罩的吸气气流不允许通过人的呼吸区在进入集气罩内，设计时要充分考虑操作人员的位置和活动范围。(4)集气罩的备置应与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作和设备检修。(5)集气罩应力求结构简单，坚固耐用而造价低，并便于制作安装和拆卸维修。(6)要尽可能避免或减弱干扰气流如堂风、逆风气流等对吸气气流的影响。2.3集气罩的设计计算由题目设计条件和要求可知，本设计采用外部集气罩中的冷过程上部集气罩。对于外部集气罩排风量的确定多采用控制速度法。（1）控制点控制速度xv的确定本设计中，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，所以污染源的控制速度按《大气污染控制工程》中表13-2可得【1】表1外部集气罩污染源控制速度xv污染物的产生状况举例控制速度/1sm以轻微速度放散到相当平静的空气中蒸气的蒸发，气体或烟气敞口容器中外逸0.25-0.5以轻微速度放散到尚属平静的空气中喷漆室内喷漆；断续地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（大于sm1）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；在岩石表面工作2.5-10取0.5~1.0m/s之间。本设计选用xv=0.6m/s。（2）集气罩排风量、尺寸的确定；本设计中污染源尺寸为L×W×H1200×600×1000(mm)，故适宜采用矩形集气罩，长、宽分别以a、b表示。由《环境工程设计手册》P48图1.3.13得集气罩计算示意图如下【2】：题目已知罩口边距污染面积H=600mm，则有a=mmm00.2200010008.01200H8.0Lb=mmm40.1140010008.0600H8.0W为保证罩口吸气速度均匀，吸气罩的扩张角不应大于60°，本设计中取45°，则集气罩高度为h=mma100045tan22000tan2/。为提高集气罩的控制效果，减少无效气流的吸入，罩口加设法兰边。法兰边宽150-200mm，本设计取200mm，则集气罩总高为h=h+160=1000+200=1200mm集气罩置于污染源上的排风量可按下式（《环境工程设计手册》P48，式1.3.12）计算【2】：xKPHuQ式中Q-----排风量（m3.s-1）K-----考虑沿高度速度分布不均的安全系数，通常取K=1.4P-----罩口敞开面周长（m）H-----罩口距污染源的距离（0.6m）u-----控制速度（m/s）则可得集气罩排风量13139.112337427.36.06.02)40.100.2(4.1Qhmsm由于两个污染源完全相同，则集气罩计算相同。总排风量QZ：QZ=2Q=2×12337.9=24675.8m3/h由图一可知，污染源边缘距墙中心线600mm，墙厚240mm，集气罩外边缘距污染源边缘240mm，则集气罩外边缘距墙内边缘为600-120-240=240mm。2.4集气罩压力损失的确定由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写为：△P=0－P=－(PD+PS)=|PS|－PDφ=（PD/|PS|）1/2φ=1/（1＋ξ）1/2Φ---流量系数ξ---压力损失系数集气罩的压力损失Δp一般表示为压力损失系数ξ与直管中的压力pd之乘积的形式即：Δp=ξpd此集气罩的压损系数取ξ=0.11，与集气罩相连管道气流速度为15.98m/s.Δp=ξρv2/2(Pa)=0.11×1.18kg/m3×(15.98m/s)2/2=16.57Pa.所以总的压力损失为2Δp=33.14Pa1000Pa符合题意要求。综合以上计算和要求可知，该集气罩设计合理，符合要求。2.5集气罩设计小结这次设计根据所给资料，我们最终确定了集气罩的形状以及排风量和排风速度，单个集气罩采用矩形集气罩，长a=2000mm，宽b=1400mm，集气罩高度h=1200mm，距离污染源高度为600mm，经计算，排风速度为0.6m/s，排风量最终确定为3.427m3/s，压力损失为16.57Pa，并且经过最终验证，我组得出的数据基本符合规定。这次课程设计我们从遇到的难题到最终的解决过程，能够看出我们的成长过程。最初，我们完全不理解课程设计所要求我们做的内容，然后我们从超星数字图书馆下载书籍，上网查找资料，然后把收集到的资料拿出来跟同学们商讨设计过程与步骤；最后记下大家都不会的问题去问老师。这是一个看似简单的过程，但是过程中我们确实收获到了很多。我是设计金属冶炼车间除尘系统的集气罩的，在设计过程中，我首先了解了集气罩的设计原则和集气罩的类型，其次我学会的集气罩的尺寸设计和排风量的计算，最终确定压力损失和验证设计的合理性。在这些过程中，大部分未知的知识书上基本可以找到，唯一难的就是压力损失系数的确定，因为这个系数只能在专业的书上才能查到，为此我花了一下午的时间从超星图书馆上寻找这本书，最终将我们组的集气罩压损系数确定下来。这算本次设计中最难忘的事情了。最后我想说明一下，虽然我们最初对此设计一点儿都不了解，但是我们在规定的时间内完成了设计，这除了大家的共同努力还有老师的悉心教导，在大学里，你可能完全不懂一些知识，但是真的当你需要他时，你可以通过各种途径和自身的努力在短时间内学会它，因为人的潜力是无限的。参考文献[1]中华人们共和国国家标准。环境空气质量标准GB3095—1996[2]郝吉明，马广大.大气污染控制工程(第二版)[M].高等教育出版社,2002.[3]周兴求，环保设备设计手册[M]，化学工业出版社，2007[4]党小庆等编.大气污染控制工程技术与实践[M].化学工业出版社,2009.[5]工业防尘手册编审委员会.工业防尘手册[M].北京:劳动人事出版社,1989.