大气课程设计 - 图文

《大气污染控制工程》

课程设计

学生姓名： 学 号： 专业班级： 环境工程111班 指导教师： 李丹

二〇一四年 6月 26 日

目 录

第一章 课程设计目的........................................................................................ 1 第二章 课程设计题目描述和要求.................................................................... 1 第三章 设计说明书............................................................................................ 2

一、工厂污染情况........................................................................................ 2 二、污染防治的必要性................................................................................ 2

2.1什么是大气污染.............................................................................. 2 2.2大气污染的危害.............................................................................. 3 三、净化系统的组成及设计流程................................................................ 4 四、集气罩的集气机理................................................................................ 5 五、旋风除尘器的工作原理........................................................................ 7 六、集气罩以及管道的设计要求................................................................ 8

6.1集气罩的设计要求.......................................................................... 8 6.2管道的设计要求.............................................................................. 8 七、集气罩的优缺点.................................................................................. 10

7.1集气罩的优点................................................................................ 10 7.2集气罩的缺点................................................................................ 10 八、旋风除尘器的特点.............................................................................. 10

8.1旋风除尘器的优点........................................................................ 10 8.2旋风除尘器的缺点........................................................................ 10 九、集气罩的设计原则.............................................................................. 11 十、设计参数.............................................................................................. 12 第四章 设计计算书.......................................................................................... 14

一、集气罩设计.......................................................................................... 14

1.1集气罩尺寸的确定........................................................................ 14 1.2集气罩排风量的确定.................................................................... 15 1.3集气罩高度的确定........................................................................ 15 二、旋风除尘器的设计.............................................................................. 16

2.1旋风除尘器进口速度.................................................................... 17 2.2旋风除尘器进气口型式的选择及其尺寸的计算........................ 17 2.3旋风除尘器筒体直径及高度的计算............................................ 17 2.4旋风除尘器锥体高度的确定........................................................ 17 2.5旋风除尘器排灰口直径的计算.................................................... 18 2.5旋风除尘器排气管直径及其插入深度的计算............................ 18

2.6压力损失?P的计算 ...................................................................... 18 2.7除尘效率η计算 ........................................................................... 18 三、管道布置图.......................................................................................... 19

3.1走向原则........................................................................................ 19 3.2走向分类........................................................................................ 19 四、管道、弯头及三通设计...................................................................... 20

4.1管道设计........................................................................................ 20 4.2弯头设计........................................................................................ 20 4.3三通设计........................................................................................ 21 4.4管道长度的确定............................................................................ 22 五、伞形风帽设计...................................................................................... 22 六、总压损设计.......................................................................................... 22

6.1摩擦压力损失................................................................................ 22 6.2局部压力损失................................................................................ 23 6.3验证并连管路压力平衡................................................................ 24 七、风机的确定.......................................................................................... 24

7.1风机设计的计算风量.................................................................... 24 7.2风机设计的计算风压.................................................................... 24 7.3风机的选择.................................................................................... 25 7.4电机的选择.................................................................................... 25

第五章 参考文献.............................................................................................. 26

课程设计：某工厂集气罩设计

第一章 课程设计目的

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。

本设计为某工厂集气罩的设计，能使学生得到一次综合训练，特别是： 1、工程设计的基本方法、步骤，技术资料的查找与应用； 2、基本计算方法和绘图能力的训练；

3、综合运用本课程及其有关课程的理论知识解决工程设计中的实际问题； 4、熟悉、贯彻国家环境保护法规及其它有关政策。

第二章 课程设计题目描述和要求

1）在污染设备的顶部设计二个伞形集气罩。

设计要求：使用材料为钢板，罩口边须距污染面积H=600 mm。 2）设计一套管路使集气罩与除尘器形成一个除尘系统。

设计要求：所用除尘器为旋风除尘器，使用相对粗糙度为K=0.15的钢管，弯头及三通设备自取，排气筒口需离地面高12m。

3）选择一台风机使个除尘系统正常运转。 设计要求：最大风量不超过25200 m3/h。 4）使用计算机绘图，并用A2图纸打印。

5）要求说明书以及计算书内容完整、简洁明了，排版工整、计算正确。 6）设计图纸应能较好地表达设计意图，要求内容完整，布局合理，正确清晰，符合制图标准及有关规定。

7）污染源产生轻矿物粉尘，以轻微速度发散到平静的空气中；处理气量Q=2100m3/h，粉尘密度ρp＝1860 kg/m3，气体密度ρ＝1.28 kg/m3，气体粘度μ＝1.8×10-5kg.s/m2，旋风除尘器进口粉尘浓度C1=150g/N m3，进口粉尘的粒径分布如下表：

平均粒径（μm） 粒径分布f（%）

2 5 5 9 7.5 17 15 27 26 38 45 55 65 12 9.5 7.5 6.4 6.6 1

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第三章 设计说明书

一、工厂污染情况

该工厂有两个污染源，主要产生轻矿物粉尘，以轻微速度发散到平静的空气中。产生污染源的设备如下图：

方柱污染源

图1产生污染源设备图

要求设计集气罩收集工厂的粉尘，设计管道输送粉尘到旋风除尘器，从而达到净化工厂空气的目的，使工厂员工有较好的工作环境。

二、污染防治的必要性

2.1什么是大气污染

大气是环境的组成部分，是植物和动物摄取氧气的源泉，是植物进行光合作用所需二氧化碳的贮存库，也是环境中能量流转的重要环节。大气是多种气体的混合物，其组成基本上是恒定的。但由于人口增多，工业发展，向大气中排放的有害气体及飘尘越来越多，远远超过大气自净能力，使大气的组成发生变化，有

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害气体危害了人类的生存和发展，就形成了大气污染。 2.2大气污染的危害

1、大气污染对人体和健康的伤害

大气污染物主要通过三条途径危害人体：一是人体表面接触后受到伤害，二是食用含有大气污染物的食物和水中毒，三是吸入污染的空气后患了种种严重的疾病。

2、大气污染危害生物的生存和发育

大气污染主要是通过三条途径危害生物的生存和发育的：一是使生物中毒或枯竭死亡，二是减缓生物的正常发育，三是降低生物对病虫害的抗御能力。植物在生长期中长期接触大气的污染，损伤了叶面，减弱了光合作用；伤害了内部结构，使植物枯萎，直至死亡。各种有害气体中，二氧化硫、氯气和氟化氢等对植物的危害最大。大气污染对动物的损害，主要是呼吸道感染和食用了被大气污染的食物。其中，以砷、氟、铅、钼等的危害最大。大气污染使动物体质变弱，以至死亡。大气污染还通过酸雨形式杀死土壤微生物，使土壤酸化，降低土壤肥力，危害了农作物和森林。

3、大气污染对物体的腐蚀

大气污染物对仪器、设备和建筑物等，都有腐蚀作用。如金属建筑物出现的锈斑、古代文物的严重风化等。

4、大气污染对全球大气环境的影响

大气污染发展至今已超越国界，其危害遍及全球。对全球大气的影响明显表现为三个方面：一是臭氧层破坏，二是酸雨腐蚀，三是全球气候变暖。

该工厂的主要污染物是矿物粉尘，且以轻微速度发散到尚属平静的空气中，造成污染物不能及时的扩散，从而造成其浓度不能及时得到稀释，对人体、对生产、对产品质量、对环境、对自然景观的美观、对生态平衡都有影响。

粉尘排入大气会造成大气污染，很多有害气体、液体或某些金属元素都能吸附在其上，随着认得呼吸而被带入肺部深处或黏附在支气管的管壁上，引起或加重呼吸器官的各种疾病。另外，空气中的粉尘还会降低大气的能见度，促使烟雾的形成，使太阳辐射能的传递受到影响。空气中的粉尘落到机器的转动部件上，会加速转动部件的磨损，降低机器工作的精度和寿命。粉尘弥漫在车间，还可降低可见度，影响视野，妨碍操作，降低劳动生产率，甚至会造成事故。

生产过程中，工人长时间吸入粉尘，能引起肺部组织纤维化病变，硬化，丧失正常的呼吸功能，导致尘肺病。尘肺病是无法痊愈的职业病。此外，部分粉尘还可以引发其他疾病，如造成刺激性疾病（沥青烟尘、石灰、皮毛引起的皮炎），

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急性中毒（如铅烟、锰尘等），致癌率增高（如石棉、放射性物质粉尘）。影响粉尘的致病因素：粉尘的沉积量、粉尘的致病性、吸入量。1）、粉尘在肺泡里的沉积量是发生尘肺病的首要条件，粉尘粒径越小、表面活性越大、所带电荷越多、月容易在肺泡内沉积。2）、粉尘中的二氧化硅（不与其他元素化合物结合在一起的二氧化硅）含量越高，发病时间越短，病变发展越快，危害越大。3）、粉尘的吸入量，作业场所中粉尘的浓度越高、有尘作业的劳动强度越大、接触粉尘的时间越长，粉尘的吸入量就越多，越容易得尘肺病。

由此可知，采取一定措施防止大气污染，降低污染物的浓度，不仅是为工人的健康着想，更是为公司的利益做铺垫，只有好的工作环境才能提高工人的工作积极性，公司的生产效率就会上来，生产效率上来公司员工的福利待遇就会跟着好起来，最终就会吸引更多的优秀人才来到公司，为公司做贡献。

三、净化系统的组成及设计流程

局部排气净化系统的基本组成如下图所示：

图2局部排气系统净化系统组成

该工厂的主要污染物为轻矿物粉尘，在设计中所使用的净化装置为旋风除尘器，净化气体通过风机，经由烟囱排出工厂，其流程图及净化系统如下图所示：

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图3净化系统简易流程图

图4旋风除尘器

四、集气罩的集气机理

在工业生产过程中，控制气态和颗粒状污染物的方法，通常在有害物质发生源处或近旁设置集气罩，利用风机做动力，将生产过程产生的污染源在扩散到大气之前，尽量将高浓度气体吸入罩内，进入净化系统，经净化处理达到排放标准后排入大气。由于设备污染源和生产操作工艺的不同，相应集气罩的形式是多种多样的。合理的设计和正确的使用对净化系统技术经济指标有直接影响，其技术经济指标主要有通风量和压损两部分。

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图5集气罩的集气机理

研究集气罩罩口气流运动的规律对于有效补集污染物是十分重要的。集气罩罩口气流运动方式有两种：一种是吸气口气流的吸入流动；一种是吹气口气流的吹出流动。

吸入气流原理：一个敞开的管口是最简单的吸气口，当吸气口吸气时，在吸气口附近形成负压，周围空气从四面八方流向集气口，形成吸入气流或汇流。当吸气口面积很小时，可视为点汇流。假定流动没有阻力，在吸气口外气流流动的流线是以吸气口为中心的径向线，等速面试以吸气口为球心的球面，如图5-a所示：

图6点汇气流流动情况

由于通过每个等速面的吸气量相等，假定点汇流的吸气量为Q，等速面的半径为r1和r2，相应的气流速度为v1和v2，则有：

或

若在吸气口的四周加上挡板，如图5-b所示：吸气范围减少一半，其等速面

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为半球面，则吸气口的吸气量为：

比较上述两式，可以看出，在同样的距离上造成同样的吸气速度，即达到同样的控制效果时，吸气口不设挡板的吸气量比加设挡板时大一倍。或者说，在吸气量相同的情况下，在相同的距离上，有挡板的吸气口的吸气速度比无挡板的大一倍。因此，在设计外部集气罩时，应尽量减少吸气范围，以增强控制效果。

另一种是吹气口气流的吹出流动。该除尘流程设备采用吸气口气流的外部集气罩。

五、旋风除尘器的工作原理

普通旋风除尘器由简体、锥体和进、排气管等组成。

含尘气体由进口切向进入后，沿筒体内壁由上向下做圆周运动，并有少量气体沿径向运动到中心区内。这股向下旋转的气流大部分到达锥体顶部附近时折转向上，在中心区域旋转上升，最后由排气管排出。这股气流做向上旋转运动时，也同时进行着径向离心运动。气流旋转运动时，尘粒在离心力作用下，逐渐向外壁移动。到达外壁的尘粒，在外旋流的推力和重力的共同作用下，沿器壁落至灰斗中，实现与气流的分离。

此外，当气流从除尘器顶向下高速旋转时，顶部压力下降，使一部分气流带着微细尘粒沿筒体内壁旋转向上，到达顶盖后再沿排气管外壁旋转向下，最后汇入排气管排走。

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图7旋风除尘器

六、集气罩以及管道的设计要求

6.1集气罩的设计要求

集气罩的设计主要包括结构形式设计及性能参数计算。集气罩设计的合理是指用较小的排风量就可以有效的控制污染物的扩散。反之，用很大的排风量也不一定能达到预期的效果。因此，集气罩在净化系统设计中占有非常重要的位置。本设计要求去除工厂污染源产生的轻矿物粉尘，集气罩的设计要求如下：

1、在污染设备的顶部设计二个伞形集气罩。

设计要求：使用材料为钢板，罩口边须距污染面积H=600 mm。 2、设计一套管路使集气罩与除尘器形成一个除尘系统。

设计要求：所用除尘器为旋风除尘器，使用相对粗糙度为K=0.15的钢管，弯头与三通设备自取，排气筒口需离地面高12m。

3、选择一台风机使整个除尘系统正常运转。 设计要求：最大风量不超过25200m3/h 6.2管道的设计要求

1、管道布置一般原则

（1）管道布置应减少阻力，采用圆形风道强度大，耗用材料少，但是占用空间大。矩形风道管件占用空间小，因此易布置。根据具体情况也可以采用其他

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的形状，以充分利用建筑空间。

（2）管道敷设的原则：管道敷设有两种形式：明装和暗装。在实际运用中常采用明装，因为它便于检修，不能用明装时采用暗装。管道应尽量集中成列，平行敷设，并尽量沿墙或柱子敷设，管径大的和保温管应设在靠墙侧。管道与梁、柱、墙、设备之间应有一定的距离，以满足施工、运行、检修和热胀冷缩的要求。一般设计原则为：

? 不保温管道与墙的距离应根据焊接要求考虑，管道外壁与墙的距离一般

不小于150-200mm。

? 管道与梁、柱、墙、设备的距离可比与墙的距离减少50mm，在该处不

应有焊接接头。

? 两根管平行布置时，不保温管道不小于150-200mm。 ? 当管道受热伸长或冷缩后，上述间距均应不小于25mm。

? 水平管道应有一定的坡度，以便于放水、放气、疏水和防止沉积，一般

坡度为0.002-0.005。坡度应考虑斜向风机方向，并应在风管的最低点和风机底部装设水封泄液管。

（3）管道应尽量避免遮挡室内光线和妨碍门窗的关闭，不应影响正常的生产操作。

（4）管道的支撑原则：注意管道不宜与阀件直接支撑在设备上，应该单独支架或吊架。管道的焊接缝位置应布置在施工方便和受力较小的地方。焊缝不得位于支架处。焊缝与支架的距离不应小于管径，至少不得小于200mm。

（5）管道连接的原则：在以焊接为主要的连接方式的管道中，应设置足够数量的法兰连接处。在以螺纹连接为主的管道中应设置足够数量的活接头，以便于暗转、拆卸和检修。

（6）风管上应设置必要的调节和测量装置，如阀门、压力表、温度计、风量测量孔及采样孔等，或者欲安装测量装置的接口。

（7）管道设计中既要考虑便于施工，又要保证严格不漏。整个系统要求漏损小，以保证吸风口有足够的风量。

2、除尘管道布置原则

除尘遵守上述一般原则外，还应满足一下要求：除尘管道力求顺直，保证气流通畅。当必须水平敷设时，要有足够的流速以防止积尘。对易产生积灰的管道，必须设置清灰孔；为减轻风机磨损，特别当气体含尘浓度较高时（大于3g/m），应将精华装置设在风机的吸入段；分支管与水平管或倾斜主干管连接时，应从上部或侧面接入。三通管的夹角一般不大于30°。当有几个支管汇合于同一主干管时，汇合点最好不设在同一端面上。

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七、集气罩的优缺点

7.1集气罩的优点

外部集气罩用在应工艺或操作条件的限制，不能讲污染源密闭起来的场合，其特点是为了得到较大速度的气流，往往需要很大的排风量。外部集气罩利用罩口抽吸作用造成罩口附近所需的气流速度，能防止有害物质的扩散和逸出。 7.2集气罩的缺点

外部集气罩易受外界干扰，影响工艺操作，当外部集气罩罩口必须远离污染源时，外部集气罩不能有效的机器，宜采用设有吹出气流装置的吹吸式集气罩。

八、旋风除尘器的特点

8.1旋风除尘器的优点

1、旋风除尘器内部没有运动部件，维护方便。 2、制作、管理十分方便。

3、处理相同风量的情况下体积小，结构简单，价格便宜。 4、作为预除尘器使用时，可以立式安装，使用方便。 5、处理大风量时便于多台并联使用，效率阻力不受影响。

6、可耐400。C高温，如采用特殊的耐高温材料，还可以耐受更高的温度。 7、除尘器内设耐磨内衬后，可用以净化含高磨蚀性粉尘的烟气。 8、可以干法清灰，有利于回收有价值的粉尘。 8.2旋风除尘器的缺点

1、卸灰阀如果漏损会严重影响除尘效率。

2、磨损严重，特别是处理高浓度或磨损性大的粉尘时，人1:1处和锥体部位都容易磨坏。

3、除尘效率不高(对捕集粒径小于5p.m的微细粉尘和尘粒密度小的粉尘，效率较低)，单独使用有时满足不了含尘气体排放浓度的要求。

4、由于除尘效率随筒体直径增加而降低，因而单个除尘器的处理风量受到一定限制

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九、集气罩的设计原则

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的扩散。繁殖，用很大的排风量也不一定达到预期的效果。设计时应该注意以下几点：

2、集气罩应尽可能将污染源保卫起来，是污染物扩散限制在最小范围内，以便防止横向气流干扰，减少排风量；

3、集气罩的吸气方向尽可能与污染气流运动方向一致，充分利用污染气流的初始动能；

4、在保证控制污染的条件下，尽量减少集气罩的罩口面积，以减少排风量； 5、集气罩的吸气气流不允许先经过工人的呼吸区再进入罩内。设计时要充分考虑操作人员的位置和活动范围；

6、集气罩的配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； 7、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；

8、要极可能避免或减弱干扰气流如穿堂风、送风气流等对吸气气流的影响； 9、设计外部集气罩时：

（1）使用外部集气罩是为了有效的控制、捕集粉尘和有害气体，在不妨碍生产操作的情况下，应尽可能使外部集气罩的罩口靠近污染源或扬尘点，以使整个污染源或所有的扬尘点都处于必要的风速范围。

（2）罩口尺寸应以有效控制污染源和不影响操作为原则，只要条件允许为提高集气罩的控制效果，减少无效气流的吸入，罩口应加设法兰边。上部集气罩的吸入气流易受横向气流的影响，最好靠墙布置，或在罩口四周加设活动板。

（3）污染后的气体，应不再经过人员操作区，并防止干扰气流将其再次吹散，要使污染气流的流程最短，尽快地吸入罩口内。

（4）连接罩子的吸风管应尽量置于粉尘或污染气体散发中心。罩口大而罩身浅的罩子气流会集中驱向吸风管口正中，为获得均匀的罩口气流，可采用条缝罩，管口前加挡板或改用多吸风管的方法。

（5）为保证罩口吸气速度均匀，集气罩的夸张角不应大于60°。当污染源的平面尺寸较大时，为降低罩高度，可以将罩分割成几个小罩子，还可以在罩口加设挡板或气流分布板，以保证罩口气流速度分布均匀。冷凝过程集气罩如下图所示：

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图8冷设备的上部伞形集气罩

十、设计参数

产生污染源设备情况： 立方体：1200x600x1000mm3 操作条件：20℃，101.3kPa 墙厚：240mm，方块柱：300x300 车间大门：2010x2010mm2

管外径D=750mm，钢管相对粗糙度K=0.15

排气筒口离地面高12m，三通管的摩擦阻力系数为0.12 旋风除尘器：阻力980Pa

伞形集气罩：罩口边须距污染面积H=600mm，罩口吸入速度取0.5m/s，压损系数为0.235，法兰边与水平面张角θ在30°-50°之间，取θ=45°。

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图9按污染物散发条件选择的控制风速

图10罩口的流量系数和局部阻力系数

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第四章 设计计算书

一、集气罩设计

1.1集气罩尺寸的确定

图表 11冷过程的上部集气罩

1、集气罩罩口距污染源的距离H：设计要求为H=600mm；

2、集气罩罩口长度L：污染源的尺寸为a*b*c=1200*600*1000，则：

mm；

3、集气罩罩口宽度F：

mm；

4、集气罩罩口直边高度h：为了减少周围空气混入吸气系统，以减少排风量，上部伞形集气罩宜留一定直边，直边高度

mm；

5、法兰边与水平面的角度θ：θ即为集气罩的张角，一般情况下，为了加强排气效果，张角应尽量小于60°，而设计手册要求在30°-50°，则θ取45°。

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1.2集气罩排风量的确定

(m3/s)

K——考虑沿高度速度分布不均匀的安全系数，通常取k=1.4， P——罩口敞开面周长，m； H——罩口至污染源距离，m； vx——控制速度，m/s。取vx=0.5m/s

由于为两个相同的集气罩，所以：

Q1=Q2=Q=8346.24m3/h

1.3集气罩高度的确定

集气罩的高度有两部分组成：罩口直边和法兰边垂直高度。

根据法兰边与水平面的角度是45°，罩口长度1680mm，管道①的直径d1=450mm，采用三角函数的方法，可得：集气罩的高度=336mm+615mm=951mm。

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图表 12法兰边垂直高度计算示意图

二、旋风除尘器的设计

已知条件：

处理气量Q：2100m3/h 空气密度ρ：1.28kg/m3 粉尘密度ρp：1860 kg/m3 空气黏度μ：1.8*10-5P·s

旋风除尘器进口浓度c1：150g/N·m3 粒径分布： 平均粒径（μm） 粒径分布f（%） 2 5 5 9 7.5 17 15 27 26 38 45 55 65 12 9.5 7.5 6.4 6.6 旋风除尘器结构示意如下图：

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图13旋风除尘器结构示意图

2.1旋风除尘器进口速度

根据推荐，进口速度取v=18m/s。

2.2旋风除尘器进气口型式的选择及其尺寸的计算

进口面积F1：

2.3旋风除尘器筒体直径及高度的计算

1、筒体直径D0：取b=0.25D0，则D0=4b=0.48m。 2、筒体高度h：取h=1.5 D0=0.72m。 2.4旋风除尘器锥体高度的确定

锥体高度H-h：取H-h=2 D0=0.96m。

m2，取a=2b，则a=0.24m，b=0.12m。

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2.5旋风除尘器排灰口直径的计算

排灰口直径D2：取D2=0.25D0=0.12m。 2.5旋风除尘器排气管直径及其插入深度的计算

1、排气管直径de：取de=0.5D0=0.24m。 2、插入深度he：取he=0.4D0=0.192m。 2.6压力损失?P的计算

根据Shepherd-Lapple的压力损失计算公式

旋风除尘器设计为无叶片的标准切向进口，所以取K=16，则：

2.7除尘效率η计算

根据Leith-Licht分级除尘效率计算公式，

进口的粉尘粒径分布f%，分别求出分级除尘效率ηx及ηxf值。

，以及旋风

平均粒径d，μm 粒径分布f，% 2 5 7.5 15 26 5 9 17 27 12 累计粒径分布f’，% 5 14 31 58 70 18

分级除尘效率ηx，% 42.70 71.16 83.04 96.15 99.49 f·ηx，% 2.13 6.40 14.12 25.96 11.94 课程设计：某工厂集气罩设计

38 45 55 65 总除尘效率η 9.5 7.5 6.4 6.6 79.5 87 93.6 100 99.94 99.98 100 100 =90.55% 9.49 7.50 6.40 6.60 三、管道布置图

管道的走向是根据设备排列情况和相应的除尘设备位置而定。 3.1走向原则

管道走向以短而直为佳。所谓短，就是管道的长度小，因为摩擦阻力=管内径x管道长度，管长短则摩擦阻力小。所谓直就是管道的局部阻力系数小，局部阻力的部位少。特别是在支管和小风量的干管上力求短而直。因为摩擦阻力系数在风速一定的情况下，风量越小，摩擦阻力系数越大，则摩擦阻力增加。 3.2走向分类

除尘管道的走向可概括为以下三种类型：支管道在干管一侧平行排列；支管道在干管道两侧平行排列；支管道成不规则排列。管道布置图如下：

图表 14除尘系统图

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四、管道、弯头及三通设计

4.1管道设计

根据除尘管道内最低气流速度表可知，除尘管道内最低气流速度v=14m/s。

图15除尘管道内最低气流速度表

管道①：根据Q1=8346.24m3/h，v=14m/s，查“计算表”得：

d1=450mm，λ/d=0.0373，实际流速v1=14.77m/s，动压为131.27Pa。

管道②：由于Q2=Q1=8346.24m3/h，v=14m/s，查“计算表”得：

D2=450mm，λ/d=0.0373，实际流速v2=14.77m/s，动压为131.27Pa。

管道③：根据Q3=2Q1=16692.48m3/h，v=14m/s，查“计算表”得：

d3=630mm，λ/d=0.0249，实际流速v3=15.0 7m/s，动压为136.41Pa。

管道④：由于Q4=Q3=16692.48m3/h，v=14m/s，查“计算表”得：

D4=630mm，λ/d=0.0249，实际流速v4=15.0 7m/s，动压为136.41Pa。

管道⑤：由于Q5=Q4=Q3=16692.48m3/h，v=14m/s，查“计算表”得：

D5=630mm，λ/d=0.0249，实际流速v5=15.0 7m/s，动压为136.41Pa。

4.2弯头设计

管道①上的弯头：90°弯头。管径D1=d1=450mm，弯半径R1=1.5D1=1.5*450=675mm。

管道②上的弯头：45°弯头。管径D2=d2=450mm，弯半径R2=1.5D2=1.5*450=675mm。

管道④上的弯头：90°弯头。管径D3=d3=630mm，弯半径R3=1.5D3=1.5*630=945mm。

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课程设计：某工厂集气罩设计

4.3三通设计

管道①、管道②和管道③相交处：45°吸气三通

图16三通示意图

根据已知：我们选取吸入三通，且α=45°。 θ2值小于15°，取θ2=5°。 则：

DE=BC=159mm

EF=AB+BE=225+159=384mm FG=L三-DE-EF=1028-159-384=485mm

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4.4管道长度的确定

管道①：两个污染源间距：6000mm；弯头①半径为675mm；所以L1=5325mm。 管道②：由于除尘器进口高度和集气罩高度限制，所以在管道②没有直管道，集气罩直接连接弯头b，然后与三通连接。L2=0mm。

管道③：任取。L3=3000mm。 管道④： L4=9400mm。

管道⑤：排气筒口离地面高：12000mm；L5=12000mm。

五、伞形风帽设计

图17伞形风帽示意图

在除尘器进口和出口处各设置一带扩散管的伞形风帽，扩散管处角度为15°。

风机出口ξ=0.100，伞形风帽ξ=1.310，则其局部压力损失为：

Pa

六、总压损设计

6.1摩擦压力损失

管道①：

管道②：L2=0，所以管道③：管道④：

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=0

=2.1Pa =22.5Pa

课程设计：某工厂集气罩设计

管道⑤：6.2局部压力损失

管道①：各管件局部压损系数（查手册）为： 集气罩：ξ=0.190 90°弯头：ξ=0.175 45°吸气三通直管：ξ=0.900 Σξ=0.190+0.175+0.900=1.265 则局部压损为：

则：

管道②：各管件局部压损系数（查手册）为： 集气罩：ξ=0.190 45°弯头：ξ=0.110

45°吸气三通支管：ξ=0.210 Σξ=0.190+0.110+0.210=0.51 则局部压损为：

则：

管道③：除尘器压力损失：980Pa 则局部压损为：

则

管道④：各管件局部压损系数（查手册）为： 90°弯头：ξ=0.175 则局部压损为：

则：

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课程设计：某工厂集气罩设计

管道⑤：风机出口ξ=0.100，伞形风帽ξ=1.310 Σξ=0.100+1.310=1.410 则局部压损为：

则：

除尘器总压力损失：

6.3验证并连管路压力平衡

管路①：管路②：

Pa

节点压力不平衡，采用调整管径方法进行压力平衡调节。

七、风机的确定

7.1风机设计的计算风量

风机的风量计算公式：

Q——管道计算的总风量，m3/h；

KQ——风量附加安全系数，一般管道系统取KQ=1-1.1，除尘系统KQ=1.1-1.15。

则，风机的风量为：

m3/h

7.2风机设计的计算风压

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?P——管道计算的总压力损失，Pa；

KP——风压附加安全系数，一般管道系统取KP =1.1-1.15，除尘系统KP=1.15-1.20。

ρ0、P0、T0——通风性能表中给出的标定状态的空气密度、压力、温度。一般来说，P0=101.3kPa，对于通风机T0=293℃，ρ0=1.2kg/m3，对于引风机T0=293℃，ρ0=0.745 kg/m3。

ρ、P、T——运行工况下进入风机时的气体密度、压力、温度。 设计选取引风机，则风机的风压为：

Pa

7.3风机的选择

依据作用机理不同，风机一般分为离心式、轴流式、贯流式三中国。常用的是离心式和轴流式风机。根据压力风机可分为高压风机（P>3000Pa）、中压风机（1000Pa

在选择风机时，应注意以下问题：

1、根据输送气体的性质，如气体的含尘浓度、腐蚀性与爆炸性成分的含量、湿度、温度等来确定风机的类型。

2、根据所需风量、风压或选定的风机类型，来确定风机的型号。 3、考虑到管道可能漏风，有些阻力计算不够完善，选用风机的风量与风压应大于通风计算的风量和风压。

计算出Q0和?P0后，即可按风机产品样把你给出的性能曲线后表格选择所需风机的型号规格。

1000Pa

所需电动机的功率Ne计算公式为：

(kW)

K——电动机备用系数。对于通风机，电机功率为2-5 kW时取1.2，大于5 kW时取1.5；对于引风机取1.3；

η1——通风机全压效率，可由通风机样本中查得，取0.91；

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η2——机械传动效率，对于直联传动为1，联轴器传动为0.98，皮带传动为0.95。取0.95

kW

配套电机满足要求。

第五章 参考文献

[1]郝吉明,马广大.大气污染控制工程（第二版）,北京：高等教育出版社,2002.504-556.

[2]周兴求.环保设备设计手册-大气污染控制设备,北京：化学工业出版社,2003.472-477.

[3]魏先勋.环境工程设计手册（修订版）,湖南：湖南科学技术出版社,2002.80-94.

[4]金国淼.化工设备设计全书-除尘设备,北京：化学工业出版社,2002.32-47.323-341.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8c18.html