噴漆車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計（課程設(shè)計）

噴漆車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計（課程設(shè)計）,噴漆,車間,通風(fēng),透風(fēng),除塵,系統(tǒng),設(shè)計,課程設(shè)計 噴漆車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計 《大氣污染控制工程》課程設(shè)計 噴漆車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)老師： 楊家寬教授 課設(shè)編寫者： 楊成 班級： 環(huán)工1102班 學(xué)號： U201115877 華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 2014年5月 目 錄 一. 通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計背景 4 1. 設(shè)計任務(wù) 4 2. 設(shè)計資料 4 二．局部通風(fēng)除塵系統(tǒng)的組成 5 1. 排風(fēng)罩 5 2. 風(fēng)管 5 3. 袋式除塵器 6 4. 風(fēng)機(jī) 6 5. 排灰系統(tǒng) 6 6. 煙囪 6 三．排風(fēng)罩 6 1. 排風(fēng)罩的分類 6 2. 排風(fēng)罩的設(shè)計原則 7 3. 排風(fēng)罩選擇 8 4．設(shè)計計算 9 四．袋式除塵器的選型 9 1.初選 9 2. 濾料的選擇 10 3. 選型計算 10 4. 設(shè)備選型 11 5. 設(shè)備阻力計算 12 6. 排放濃度校核 14 五．管網(wǎng)的設(shè)計 15 1. 風(fēng)管敷設(shè) 15 2. 管段編號 16 3．確定各管段長度和流量 16 4. 選擇合理的空氣流速 17 5. 沿程阻力 18 6. 各段風(fēng)管內(nèi)局部阻力系數(shù)的計算 23 7. 并聯(lián)管路阻力平衡 26 8. 管道總阻力 27 六．通風(fēng)機(jī)的選型 27 1. 風(fēng)量 27 2. 風(fēng)壓 28 3. 風(fēng)機(jī)選型 28 七．排灰系統(tǒng)的設(shè)計 28 1.卸料閥 29 2. 螺旋輸送機(jī) 30 八．煙囪尺寸的設(shè)計 33 1. 煙囪高度 33 2. 煙囪的出口截面 34 3. 煙囪的入口截面 34 4. 風(fēng)帽設(shè)計 34 九．工程經(jīng)濟(jì)概算 34 1. 工程投資 34 2. 運(yùn)行費(fèi)用 35 十．附錄 36 1. 除塵常用風(fēng)機(jī)性能表 36 2. LCPM型脈沖除塵器性能參數(shù)表 37 十一. 致謝 38 參考文獻(xiàn) 39 一. 通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計背景 1. 設(shè)計任務(wù) 本課程設(shè)計的任務(wù)是為一噴漆車間設(shè)計完整的通風(fēng)除塵系統(tǒng)（選用袋式除器），降低噴漆工作中產(chǎn)生的粉塵對工人健康的危害，使得尾氣排放符合國家大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB16297-1996）。 2. 設(shè)計資料 （1）塵源及粉塵特性 塵源為噴漆車間的小型零件噴漆工作臺，一共16個工作臺，分兩排置于車間南北兩個方向，其尺寸均為(m)：a×b=0.4×0.3，工作臺距水平地面高度為1.2m。 粉塵粒徑為0.45～1.6 μm，含塵空氣密度為1.5 kg/m3，氣體溫度為常溫。 （2）噴漆車間工作臺平面示意圖 圖1 噴漆車間工作臺平面布置圖 （3）集氣罩中控制點(diǎn)的的風(fēng)速 按照下表進(jìn)行風(fēng)速的選取 表1 控制點(diǎn)的最小控制風(fēng)速（m/s） 污染物放散情況 舉例 以很緩慢的速度放散到相當(dāng)平靜的空氣中 槽內(nèi)液體的蒸發(fā)；氣體或煙從敞口容器中外溢 0.25～0.5 以較低的速度放散到尚屬平靜的空氣中 室內(nèi)噴漆；斷續(xù)地傾倒有塵屑的干物料到容器中；焊接 0.5～1.0 以相當(dāng)大的速度放散出來，或是放散到空氣運(yùn)動迅速的區(qū)域 在小噴漆室用高壓噴漆；快速裝袋或裝桶；以運(yùn)輸器上給料 1.0～2.5 以高速散發(fā)出來，或是放散到空氣運(yùn)動很迅速的區(qū)域 磨削；重破碎；滾筒清理 2.5～10 二．局部通風(fēng)除塵系統(tǒng)的組成 局部通風(fēng)除塵系統(tǒng)由排風(fēng)罩、風(fēng)管、除塵器、風(fēng)機(jī)、排灰系統(tǒng)和煙囪等部分組成，典型的流程圖如下： 圖2 局部通風(fēng)除塵系統(tǒng)流程圖 1. 排風(fēng)罩 排風(fēng)罩是整個通風(fēng)凈化系統(tǒng)中的重要組成部分，它的主要作用是捕集散發(fā)在空氣中的粉塵和有害物，不使其進(jìn)入到工作區(qū)內(nèi)，保證室內(nèi)工作區(qū)粉塵和有害物濃度不超過國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求，要設(shè)計完善的排風(fēng)罩，即用較小的排風(fēng)量可獲得最佳的排風(fēng)效果，從而降低設(shè)備、能耗和維護(hù)費(fèi)用[1]。 2. 風(fēng)管 通風(fēng)系統(tǒng)中用來輸送氣體的管道稱為風(fēng)管,它把系統(tǒng)中的各種設(shè)備和部件連成一個整體。風(fēng)管布置要合理，力求短、直、順，風(fēng)管布置設(shè)計的好壞關(guān)系到管內(nèi)流體的壓力損失大小。 3. 袋式除塵器 袋式除塵器是使含塵氣流通過過濾材料，粉塵被濾料分離出來的一種裝置，對細(xì)微粉塵有較高的效率，一般可達(dá)99%以上。 4. 風(fēng)機(jī) 風(fēng)機(jī)是依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動的流體機(jī)械。風(fēng)機(jī)由電動機(jī)帶動，為空氣流動提供動力，為了防止風(fēng)機(jī)的磨損和腐蝕，一般把它裝置在除塵設(shè)備的后面。 5. 排灰系統(tǒng) 排灰系統(tǒng)包括排灰裝置、輸灰裝置、儲運(yùn)裝置等，把除塵器收集的粉塵從除塵器排出并輸送到適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)加以儲存、回收、利用，是除塵系統(tǒng)必不可少的組成部分[2]。 6. 煙囪 除塵系統(tǒng)凈化后的氣體經(jīng)煙囪排向大氣，煙囪的材質(zhì)有鋼制煙囪、混凝土煙囪和磚砌煙囪等，較低的煙囪盡可能采用鋼制煙囪，鋼制煙囪排放有腐蝕性的氣體時，內(nèi)部要做防腐處理。煙囪的底部應(yīng)設(shè)檢修井和排水孔，煙囪底面應(yīng)傾斜至排水孔一側(cè)。 三．排風(fēng)罩 1. 排風(fēng)罩的分類 排風(fēng)罩的形式很多，大致可分為密閉罩、外部罩、接受罩、吹吸罩、氣幕隔離罩、補(bǔ)風(fēng)罩等六大類。 　　（1）密閉罩 將有害物源密閉在罩內(nèi)的排風(fēng)罩。按其形式可分： 　 a. 局部密閉罩 只將工藝設(shè)備中放散有害物的部分加以密閉的排風(fēng)罩。如顎式破碎機(jī)密閉罩。 　　 b. 整體密閉罩 將放散有害物的設(shè)備大部分或全部密閉的排風(fēng)罩。如輪碾機(jī)、提升機(jī)密閉罩。 　 　c . 大容積密閉罩 在較大范圍內(nèi)，將放散有害物的設(shè)備或有關(guān)工藝過程全部密閉起來的排風(fēng)罩。 　 　d. 排風(fēng)柜 一種三面圍擋一面敞開，或裝有操作拉門、工作孔的柜式排風(fēng)罩。如用來對金屬零件進(jìn)行表面加工或清理的噴砂通風(fēng)柜。 　　（2）外部罩 設(shè)置在有害物源近旁，依靠罩口的抽吸作用，在控制點(diǎn)(距排風(fēng)罩罩口最遠(yuǎn)的有害物放散點(diǎn))處形成一定的風(fēng)速排除有害物的排風(fēng)罩。按其形式可分： 　　a. 上吸罩 設(shè)置在有害物源上部的外部罩。 　　b. 下吸罩 設(shè)置在有害物源下部的外部罩。 　　c. 側(cè)吸罩 設(shè)置在有害物源側(cè)面的外部罩。 　　d. 槽邊罩 設(shè)置在電鍍槽、酸洗槽等工業(yè)槽邊的外部罩。 　　（3）接受罩 接受由生產(chǎn)過程(如熱過程、機(jī)械運(yùn)動過程等)本身產(chǎn)生或誘導(dǎo)的有害氣流的排風(fēng)罩，如砂輪機(jī)的吸塵罩、高溫?zé)嵩瓷喜康膫阈握值?。按其形式可分? 　　a. 高懸罩 懸掛高度(罩口至熱源上沿的距離)H>1．5 (F為熱源水平投影面積)或H>1m的接受罩。 　　b. 低懸罩 懸掛高度H≤1m的接受罩。 　?。?）吹吸罩 利用吹風(fēng)口吹出的射流和吸風(fēng)口前匯流的聯(lián)合作用捕集有害物的罩子。 　?。?）氣幕隔離罩 利用氣幕使有害物與空氣隔離的排風(fēng)罩。如用于金屬熔化爐的氣幕隔離罩，就是利用設(shè)置在爐子周圍的環(huán)形噴口噴出的環(huán)形射流包圍熱煙氣，使其直接進(jìn)入屋頂?shù)呐棚L(fēng)罩。 （6）補(bǔ)風(fēng)罩 利用補(bǔ)風(fēng)裝置將室外空氣直接送到排風(fēng)口處的排風(fēng)罩，如補(bǔ)風(fēng)型排氣柜等。 2. 排風(fēng)罩的設(shè)計原則 （1）排風(fēng)罩的類型、結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)有害物源的性質(zhì)和特點(diǎn)確定，做到罩內(nèi)負(fù)壓或罩面風(fēng)速均勻，其排風(fēng)量(單位時間從排風(fēng)罩排出的空氣量)應(yīng)按防止有害物逸至作業(yè)環(huán)境的原則通過計算確定，亦可采用實(shí)測數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，或通過模型實(shí)驗(yàn)確定。 （2）排風(fēng)罩應(yīng)能將有害物源放散的有害物予以捕集，不使其放散到作業(yè)環(huán)境中，使工作區(qū)有害物濃度達(dá)到國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，以較小的能耗捕集有害物。 （3）對可以密閉的有害物源，應(yīng)首先采用密閉的措施，盡可能將其密閉起來，用最小的排風(fēng)量達(dá)到最好的控制效果。 （4）當(dāng)不能將有害物源全部密閉時，可設(shè)置外部排風(fēng)罩，外部罩的罩口應(yīng)盡可能接近有害物源。 （5）當(dāng)排風(fēng)罩不能設(shè)置在有害物源附近或罩口至有害物源距離較大時，可以設(shè)置吹吸罩。吹吸罩對于有害物源上掛有遮擋氣流的工件或隔斷氣流的物體時應(yīng)慎用。 （6）排風(fēng)罩的罩口宜順著氣流的運(yùn)動方向，以利有害氣流直接進(jìn)入罩內(nèi)。但排氣線路不允許通過工人的呼吸帶。 （7）外部罩、接受罩、吹吸罩應(yīng)布置在避免存在干擾氣流之處。排風(fēng)罩的設(shè)置應(yīng)做到方便工人操作和設(shè)備維修。 （8）排風(fēng)罩必須堅固耐用。 3. 排風(fēng)罩選擇 小型通風(fēng)柜適用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室及小零件噴漆等，大型的室式通風(fēng)柜，操作人員在柜內(nèi)工作，主要用于大件噴漆及粉料裝袋等[1]。本方案選擇柜式排風(fēng)罩，噴漆產(chǎn)生的含塵氣體密度為1.5kg/m3,比空氣的密度1.205kg/m3大，采用下部排風(fēng)方式。 圖3 下部排風(fēng)通風(fēng)柜 4．設(shè)計計算 排風(fēng)量計算公式： [1] 式中：——柜內(nèi)污染氣體的發(fā)生量，； ——工作孔及縫隙總面積，； ——工作孔口上的控制風(fēng)速， ——安全系數(shù)，一般取。 根據(jù)表1—“控制點(diǎn)的最小控制風(fēng)速 （m/s）”，污染物以相當(dāng)大的速度放散出來，或是放散到空氣運(yùn)動迅速的區(qū)域，取1.0～2.5，此處工作孔口上的控制風(fēng)速取1.0，安全系數(shù)取1.1。 小型零件噴漆工作臺尺寸為(m)：a×b=0.4×0.3，柜式排風(fēng)罩的工作口可取為0.4m×0.3m。 取 每個柜式排風(fēng)罩的排風(fēng)量為476，16個排風(fēng)罩的總風(fēng)量： 四．袋式除塵器的選型 1.初選 袋式除塵器是各類除塵器中應(yīng)用最多的一類，就數(shù)量而言，袋式除塵器應(yīng)用占除塵器總量的60%以上；按處理氣體量而言，站到70%以上。袋式除塵器效率高，能滿足嚴(yán)格的環(huán)保要求，運(yùn)行穩(wěn)定，適應(yīng)能力強(qiáng)，每小時可處理氣量從幾百立方到數(shù)十萬立方并使用于許多工礦企業(yè)除塵工程的凈化設(shè)備。 袋式除塵器按清灰方式可分為機(jī)械振動類、分室反吹類、噴嘴反吹類、震動反吹類及脈沖噴吹類五大類。本方案的粉塵來自噴漆車間，考慮選用脈沖噴吹類袋式除塵器。 圖4 LCPM型除塵器構(gòu)造原理 2. 濾料的選擇 脈沖噴吹類袋式除塵器以壓縮空氣為動力，利用脈沖機(jī)構(gòu)在瞬間釋放壓縮氣流，誘導(dǎo)數(shù)倍的二次空氣告訴射入濾袋，使其急劇膨脹。依靠沖擊震動和反向氣流清灰的袋式春氣屬高能清灰類型，它通常采用戴框架的外濾圓袋或扁待。要求選用后視、耐磨、抗張力強(qiáng)的濾料，有限選用化纖毛氈或壓縮氈濾料，單位面積質(zhì)量為。[2] 3. 選型計算 （1）過濾速度 脈沖噴吹袋式除塵器的噴吹壓力為，脈沖周期為60s左右，脈沖寬度為，過濾風(fēng)速可達(dá)。[1] 本方案選擇濾速3m/s。 （2）氣體流量 排風(fēng)罩的總流量為7616，考慮到管道和除塵器漏風(fēng)等因素，附加10%的風(fēng)量。 （3）總過濾面積 過濾面積計算公式： [3] 式中： A——過濾面積，； L——處理風(fēng)量，； v——過濾風(fēng)速，m/s。 （4）單條濾袋面積 [2] 式中： S——單條濾袋的公稱面積，； D——濾袋直徑，m； L——濾袋長度，m。 對于脈沖噴吹袋式除塵器，可取D為120mm，L為2m。 （5）過濾袋個數(shù) 4. 設(shè)備選型 由計算可得袋式除塵器的總過濾面積為46.5，過濾袋數(shù)為62，選用LCPM64-4 2000型號，其參數(shù)如下： 表2 LCPM64-4 2000型脈沖噴吹袋式除塵器參數(shù)表 濾袋長度 2000mm 濾袋數(shù) 64 分室數(shù) 4 過濾風(fēng)速 處理風(fēng)量 設(shè)備阻力 0.6—1.2kPa 除塵率 ≥99.5% 電機(jī)功率 1.1kW 外形尺寸 設(shè)備重量 2650kg 5. 設(shè)備阻力計算 根據(jù)《除塵工程設(shè)計手冊》，除塵器的阻力由三部分組成：（1）設(shè)備本體結(jié)構(gòu)的阻力指從除塵器入口，至除塵器出口產(chǎn)生的阻力；（2）濾袋的阻力，指未濾粉塵時的阻力，約；（3）濾袋表面粉塵的阻力，粉塵層的阻力約為干凈濾布阻力的倍[2]。 如果把濾袋及其表面附著的粉塵層的阻力叫做過濾阻力，那么過濾阻力可按下式計算： 式中： ——過濾阻力，Pa； A——附著粉塵的過濾系數(shù)； B——濾袋阻力系數(shù)； v——過濾速度，m/min； M——濾料性能系數(shù)。 表3 過濾阻力有關(guān)的系數(shù) 此外，過濾阻力還可以利用計算濾塵量的辦法來求出過濾阻力的近似值，濾塵量可由下式計算： 式中： g——濾袋粉塵負(fù)荷，； c——?dú)怏w的含塵質(zhì)量濃度，； v——過濾風(fēng)速，m/min； t——濾袋清灰周期，min。 氣體的含塵質(zhì)量濃度： 前文已經(jīng)說明，脈沖噴吹袋式除塵器的過濾風(fēng)速取3m/s，清灰周期為1min。 濾袋粉塵負(fù)荷： 表4 不同濾塵量的濾袋過濾阻力 根據(jù)上表由線性內(nèi)插法可得： 除塵器本體結(jié)構(gòu)阻力隨過濾風(fēng)速的提高而增大，而且各種不同大小和類別的袋式除塵器阻力均不相同，因此，很難用某以表達(dá)式進(jìn)行計算。一般的過濾風(fēng)速為時，本體阻力大體在之間。但是，在考慮本體結(jié)構(gòu)阻力時，應(yīng)同時考慮一定的儲備量。 本方案選擇的過濾速度為3m/s，本體阻力大致為500Pa。 所以設(shè)備的總阻力： 6. 排放濃度校核 LCPM64-4 2000型脈沖噴吹袋式除塵器除塵率≥99.5% 排放濃度： 噴漆產(chǎn)生的主要污染為大氣污染和固體廢物污染，其中大氣污染物主要為二甲苯、甲苯、非甲烷總烴等有機(jī)物和顆粒物等，固體廢物均為危險廢物，包括油漆廢物和廢氣凈化系統(tǒng)廢物。[4] 本方案為通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計，所以只考慮二甲苯、甲苯、非甲烷總烴等有機(jī)物和顆粒物等大氣污染物。 根據(jù)國家大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB16297-1996），苯系物的排放濃度限值如下表所示： 表5 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB16297-1996） 污染物 最高允許排放濃度 （mg/m3） 最高允許排放速率（kg/h） 無組織排放監(jiān)控濃度限值 排氣筒 一級 二級 三級 監(jiān)控點(diǎn) 濃度（mg/m3） 苯 17 15 禁 排 0.60 0.90 周界外濃度 最高點(diǎn) 0.50 20 1.0 1.5 30 3.3 5.2 40 6.0 9.0 甲苯 17 15 禁 排 3.6 5.50 周界外濃度 最高點(diǎn) 0.30 20 6.1 9.3 30 21 31 40 36 54 二甲苯 90 15 禁 排 1.2 1.80 周界外濃度 最高點(diǎn) 1.5 20 2.0 3.1 30 6.9 10 40 12 18 本方案苯系污染物的綜合排放濃度為，遠(yuǎn)小于排放標(biāo)準(zhǔn)的苯、甲苯60和二甲苯90。 五．管網(wǎng)的設(shè)計 1. 風(fēng)管敷設(shè) （1）風(fēng)管布置原則[1] a. 凈化系統(tǒng)的風(fēng)道布置要力求簡單； b. 連接吸塵用排風(fēng)罩的風(fēng)管宜采用豎直方向敷設(shè)，分支管與水平管或主干管連接時，一般從風(fēng)管的上面或側(cè)面接入，三通夾角宜小于30°； c. 通風(fēng)管道一般應(yīng)明設(shè)，盡量避免在底下敷設(shè)； d. 通風(fēng)管道一般采用圓形斷面，管徑宜選用《全國通用通風(fēng)管道計算表》中推薦的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中圓管直徑指的是外徑； e. 為減輕含塵氣體對風(fēng)機(jī)的磨損，一般應(yīng)將除塵器置于通風(fēng)機(jī)的吸入段，風(fēng)管與通風(fēng)機(jī)的連接宜采用柔性連接以減少震動。 （2）管網(wǎng)布置 本方案中，噴漆車間的小型零件噴漆工作臺一共有16個，分兩排置于車間南北兩個方向，其尺寸均為(m)：a×b=0.4×0.3，工作臺距水平地面高度為1.2m。管網(wǎng)系統(tǒng)采用對稱布置的方式，軸視圖如下（詳圖見CAD圖紙）： 圖5 管道布置圖 2. 管段編號 分別在各管段的連接點(diǎn)處編號，字母，數(shù)字。 說明：其中管段1-A、2-A、3-B、4-C、5-D、6-E、7-F、8-G為豎直管段，其余管段均為水平管段。 3．確定各管段長度和流量 本方案各管段的中心線長為設(shè)計管長，垂直管段長度均為1m，操作臺之間的距離為2.5m，其余管段長度和管段流量如下表所示： 表6 風(fēng)管流量、管徑、流速表 管段編號 Q/(m3/s) D/mm V/(m/s) 1-A 0.132 100 16.80678 2-A 0.132 100 16.80678 3-B 0.132 100 16.80678 4-C 0.132 100 16.80678 5-D 0.132 100 16.80678 6-E 0.132 100 16.80678 7-F 0.132 100 16.80678 8-G 0.132 100 16.80678 A-B 0.264 140 17.14977 B-C 0.396 180 15.56183 C-D 0.528 200 16.80678 D-E 0.660 230 15.88542 E-F 0.792 250 16.13451 F-G 0.924 270 16.13819 G-H 1.056 290 15.98742 H-I 2.112 410 15.99693 J-K 2.218 410 16.79981 考慮到除塵器及風(fēng)管漏風(fēng)，管段J-K的計算風(fēng)量應(yīng)擴(kuò)大為原來的1.05倍。 4. 選擇合理的空氣流速 風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速對系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性有較大影響。流速高、風(fēng)管斷面小，材料消耗少，建造費(fèi)用小；但是，系統(tǒng)阻力增大，動力消耗增加，有時還可能加速管道的磨損。流速低、阻力小，動力消耗少；但是風(fēng)管斷面大，材料的建造費(fèi)用增加。對通風(fēng)除塵系統(tǒng)，流速過低會造成粉塵沉積，堵塞管道。因此，逆序進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)流速。對于除塵系統(tǒng)，為防止粉塵在管道內(nèi)沉積所需的最低風(fēng)速可按下表確定。 表7 通風(fēng)除塵管道內(nèi)最低空氣流速（m/s）[1] 粉塵種類 垂直管 水平管 粉塵種類 垂直管 水平管 粉狀的黏土和砂 11 13 鐵和鋼 19 23 耐火泥 14 17 灰土、砂塵 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%一下水分） 15 18 大塊濕木屑 18 20 鐵和鋼（粉塵） 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 　 　 　 根據(jù)上表，染料粉塵的垂直管流速14-16m/s，水平管流速為16-18m/s。本設(shè)計方案豎直管流速選擇15m/s，水平管選擇16m/s。 5. 沿程阻力 根據(jù)流體力學(xué)原理，空氣在橫斷面形狀不變的管道內(nèi)流動時的摩擦阻力按下式計算： 對于圓形風(fēng)管，摩擦阻力計算公式可改寫為： 圓形風(fēng)管單位長度的摩擦阻力（又稱比摩阻）為： 式中： ——摩擦阻力系數(shù)； ——風(fēng)管內(nèi)空氣的平均速度，m/s； ——空氣的密度，； ——風(fēng)管長度，m。 只要已知流量、管徑、流速、阻力四個參數(shù)中的任意兩個，即可利用“通風(fēng)管道單位長度摩擦阻力線解圖”求得其余兩個參數(shù)。 圖6 通風(fēng)管道單位長度摩擦阻力線解圖 線解圖是按過渡區(qū)的值，在大氣壓力=101.3kPa、溫度=20℃、空氣密度=1.204、運(yùn)動粘度、管壁粗糙度K=0.15mm、圓形風(fēng)管等條件下得出的。 當(dāng)實(shí)際使用條件與上述條件不相符時，應(yīng)進(jìn)行修正： （1）密度和粘度的修正： 式中： ——實(shí)際的單位長度摩擦阻力（比摩阻），Pa/m； ——單位長度摩擦阻力，Pa/m； ——實(shí)際的空氣密度，； ——實(shí)際的空氣運(yùn)動黏度，。 實(shí)際空氣密度： 與差別很小，所以密度和黏度的修正可以忽略不計。 （2）空氣溫度和大氣壓力的修正： 式中： ——溫度修正系數(shù)，即 t——實(shí)際的空氣溫度，℃； ——大氣壓力修正系數(shù)，即 B——實(shí)際的大氣壓力，kPa。 、可由下圖查得。 圖7 溫度和大氣壓的修正系數(shù) 本方案是在常溫、常壓也即20攝氏度、101.3kPa的條件下運(yùn)行的，無須修正。 （3）管壁粗糙度的修正： 粗糙度增大，阻力系數(shù)值增大。各種材料的粗糙度K值見下表： 表8 各種材料的粗糙度K 本方案風(fēng)管采用薄鋼板，粗糙度為0.15mm，直接按公式計算即可。 管段1-A，Q=0.132，管內(nèi)流速u=16m/s，求出管徑。 管徑取整，即選D=100mm，得管內(nèi)實(shí)驗(yàn)流速為16.81m/s，由線解圖可查出 =38Pa/m 同理可確定管段2-A、3-B、4-C、5-D、6-E、7-F、8-G、A-B、B-C、C-D、D-F、F-G、G-H、H-I、J-K的比摩阻，具體計算結(jié)果見管網(wǎng)水力計算表。 39 表9 管道系統(tǒng)設(shè)計計算 管段編號 流量Q /(m3/s) 長度L/m 管徑D/mm 管內(nèi)流速v /(m/s) 動壓Pd /Pa 局部阻力 系數(shù) ∑ζ 局部阻力 Z /(Pa) 單位長度 摩擦阻力Rm /(Pa.m-1) 摩擦阻力 RmL /Pa 管段阻力 RmL+Z /Pa 備注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1-A 0.132 3.5 100 16.81 170.19 0.42 71.5 38 133.0 204.5 2-A 0.132 1.0 100 16.81 170.19 0.39 66.4 38 38.0 104.4 阻力不平衡 3-B 0.132 1.0 100 16.81 170.19 0.58 98.7 38 38.0 136.7 阻力不平衡 4-C 0.132 1.0 100 16.81 170.19 0.56 95.3 38 38.0 133.3 阻力不平衡 5-D 0.132 1.0 100 16.81 170.19 0.30 51.1 38 38.0 89.1 阻力不平衡 6-E 0.132 1.0 100 16.81 170.19 1.41 240.0 38 38.0 278.0 阻力不平衡 7-F 0.132 1.0 100 16.81 170.19 0.47 80.0 38 38.0 118.0 阻力不平衡 8-G 0.132 1.0 100 16.81 170.19 0.95 161.7 38 38.0 199.7 阻力不平衡 A-B 0.264 2.5 140 17.15 177.20 0.30 53.2 27 67.5 120.7 B-C 0.396 2.5 180 15.56 145.91 0.16 23.3 17 42.5 65.8 C-D 0.528 2.5 200 16.81 170.19 0.06 10.2 17 42.5 52.7 D-E 0.660 2.5 230 15.89 152.04 -0.04 -6.1 14 35.0 28.9 E-F 0.792 2.5 250 16.13 156.84 -0.02 -3.1 13 32.5 29.4 F-G 0.924 2.5 270 16.14 156.92 0.03 4.7 11 27.5 32.2 G-H 1.056 2.5 290 15.99 154.00 0.47 72.4 8.5 21.3 93.6 H-I 2.112 2.0 410 16.00 154.18 0.61 94.1 6.5 13.0 107.1 J-K 2.218 2.0 410 16.80 170.05 0.70 119.0 6.5 13.0 132.0 2-A 0.132 1.0 90 20.75 166.8 3-B 0.132 1.0 90 20.75 218.3 4-C 0.132 1.0 80 26.26 359.0 5-D 0.132 1.0 70 34.30 434.8 6-E 0.132 1.0 90 20.75 444.0 7-F 0.132 1.0 80 26.26 318.0 8-G 0.132 1.0 80 26.26 538.0 6. 各段風(fēng)管內(nèi)局部阻力系數(shù)的計算 （1）管段1-A： 柜式排風(fēng)罩 =0.1 90彎頭（R/D=1.5）1個 =0.17 直流三通1個， =0.25 合計： =0.1+0.17+0.25=0.42 （2）管段2-A： 柜式排風(fēng)罩 =0.1 60彎頭（R/D=1.5）1個 =0.15 查得：合流三通 =0.14 =0.1+0.15+0.14=0.39 （3）管段3-B： 柜式排風(fēng)罩 =0.1 60彎頭（R/D=1.5）1個 =0.15 查得：合流三通 =0.33 合計： =0.1+0.15+0.33=0.58 （4）管段A-B： 查得：合流三通 =0.3 合計： =0.3 （5）管段4-C 柜式排風(fēng)罩 =0.1 60彎頭（R/D=1.5）1個 =0.15 查得：合流三通 =0.31 合計： =0.1+0.15+0.31=0.56 （6）管段B-C： 查得：合流三通 =0.16 合計： =0.16 （7）管段5-D： 柜式排風(fēng)罩 =0.1 60彎頭（R/D=1.5）1個 =0.15 查得：合流三通 =0.05 合計： =0.1+0.15+0.05=0.3 （8）管段C-D： 查得：合流三通 =0.06 合計： =0.06 （9）管段6-E： 柜式排風(fēng)罩 =0.1 60彎頭（R/D=1.5）1個 =0.15 查得：合流三通 =1.16 合計： =0.1+0.15+1.16=1.41 （10）管段D-E： 查得：合流三通 =-0.04 合計： =-0.04 （11）管段7-F： 柜式排風(fēng)罩 =0.1 60彎頭（R/D=1.5）1個 =0.15 查得：合流三通 =0.22 合計： =0.1+0.15+0.22=0.47 （12）管段E-F： 查得：合流三通 =-0.02 合計： =-0.02 （13）管段8-G： 柜式排風(fēng)罩 =0.1 60彎頭（R/D=1.5）1個 =0.15 查得：合流三通 =0.7 合計： =0.1+0.15+0.7=0.95 （14）管段F-G： 查得：合流三通 =0.03 合計： =0.03 （15）管段G-H： 90彎頭（R/D=1.5）1個 =0.17 表10 圓形三通局部阻力系數(shù) 查得：圓形合流三通（R/D=2） =0.03 合計： =0.2 （16）管段H-I： 除塵器進(jìn)口變徑管（漸擴(kuò)管）：進(jìn)口尺寸，變徑管長度500mm。 =0.61 （16）管段J-K： a. 除塵器出口變徑管（漸縮管）：出口尺寸，變徑管長度400mm。 =0.1 b. 風(fēng)機(jī)進(jìn)口漸擴(kuò)管：風(fēng)機(jī)出口尺寸，D=420mm。 =0.6 7. 并聯(lián)管路阻力平衡 匯合點(diǎn)A： 取 可見仍處于不平衡狀態(tài)，因此決定取，運(yùn)行時再輔以閥門調(diào)節(jié)，消除不平衡。 同理可對匯合點(diǎn)B、C、D、E、F、G、H進(jìn)行阻力平衡，具體結(jié)果見水力計算表，這里不再詳細(xì)敘述。 8. 管道總阻力 管道總阻力即為并聯(lián)管路阻力平衡后阻力最大的串聯(lián)管路的阻力： 六．通風(fēng)機(jī)的選型 1. 風(fēng)量 [1] 式中： ——風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，； ——通風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)量 ——風(fēng)管附加系數(shù)，對一般通風(fēng)系統(tǒng)，對除塵系統(tǒng)； ——除塵器或凈化設(shè)備的漏風(fēng)附加系數(shù)； ——袋式除塵器的反吹風(fēng)量，。 本方案可選取：，，由于選用的是脈沖噴吹袋式除塵器，為0。 2. 風(fēng)壓 [1] 式中： ——風(fēng)機(jī)的壓力，Pa； ——管道系統(tǒng)阻力，Pa； ——管道系統(tǒng)阻力的附加系數(shù)，對一般通風(fēng)系統(tǒng)，對除塵系統(tǒng)； ——除塵器（或凈化設(shè)備）阻力，Pa； ——由于風(fēng)機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)條件和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)允許風(fēng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)性能比產(chǎn)品樣本低而附加系數(shù)，。 本方案可選?。?，。 3. 風(fēng)機(jī)選型 由計算可得袋式除塵器的風(fēng)量為9634，風(fēng)壓為1682Pa，可選擇BF 4-72型排塵風(fēng)機(jī)，其參數(shù)如下： 表11 BF 4-72型排塵風(fēng)機(jī)參數(shù)表 全壓 風(fēng)量 功率 七．排灰系統(tǒng)的設(shè)計 排灰系統(tǒng)包括排灰裝置、輸灰裝置、儲運(yùn)裝置等，把除塵器收集的粉塵從除塵器排出并輸送到適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)加以儲存、回收、利用，是除塵系統(tǒng)必不可少的組成部分。本裝置相對屬于小型除塵器，排灰少，只用卸灰閥、螺旋輸送機(jī)直接送至拉塵汽車上即可。 1.卸料閥 本方案選擇圓錐式卸塵閥，依靠杠桿原理卸塵，不需要動力，能保證一定高 度的塵封。 圖8 圓錐式閃動卸塵閥 卸塵閥直徑： 式中： ——排放的灰塵量，kg/s； ——卸塵閥單位時間排放的灰塵量，可在 本裝置屬于小型除塵器，排灰少，所以取60kg/s。 表12 圓錐式卸塵閥性能尺寸 本方案選擇D150型卸塵閥，性能尺寸見上表。 2. 螺旋輸送機(jī) （1）螺旋直徑： [2] 式中： D——螺旋直徑，m； K——物料綜合特性的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)； Q——輸送量，t/h； ——物料的填充系數(shù)； ——物料的堆積密度，t/m3； c——螺旋輸送機(jī)傾斜安裝時輸送量的校正系數(shù)。 表13 物料的填充系數(shù)及綜合特性系數(shù) 表14 螺旋輸送機(jī)傾斜安裝時的輸送量校正系數(shù) 本方案取=0.35，=0.1t/m3，c=1（也即傾斜角為0°）。 （2）螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速 式中： n——螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min； A—物料綜合特性系數(shù)。 按選定的標(biāo)準(zhǔn)螺旋直徑和轉(zhuǎn)速用下式校正其值，計算的值應(yīng)在下表推薦的范圍內(nèi)，值低于推薦值很多，所以取n=45r/min。 表15 GX型螺旋輸送機(jī)旋軸轉(zhuǎn)速系列（r/min） 式中：——填充分?jǐn)?shù)； S——螺距，m，S制法，S=0.8D；D制法，S=D。 正好在推薦范圍之間。 （3）軸功率 式中： ——軸功率，kW； k——功率備用系數(shù)，可取； ——物料阻力系數(shù)； L——螺旋輸送機(jī)水平投影長度，m； H——螺旋輸送機(jī)垂直投影高度，m，向上輸送時取正值，向下輸送時取負(fù)值。 表16 物料阻力系數(shù)值 取k=1.3，=1.5，L=5m 圖9 螺旋輸送機(jī)布置示意圖 （4）額定功率 式中： P——驅(qū)動裝置額定功率，kW； 驅(qū)動裝置總效率，與減速機(jī)直聯(lián)時=0.94。 螺旋輸送機(jī)可以選擇GX型，直徑150mm，n=45r/min，驅(qū)動裝置YJ2152，減速機(jī)JZQ-Ⅲ-IZ。 圖10 GX型螺旋輸送機(jī) 表17 GX型螺旋輸送機(jī)外形尺寸表 八．煙囪尺寸的設(shè)計 1. 煙囪高度 表18 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB16297-1996） 污染物 最高允許排放濃度 （mg/m3） 最高允許排放速率（kg/h） 無組織排放監(jiān)控濃度限值 排氣筒 一級 二級 三級 監(jiān)控點(diǎn) 濃度（mg/m3） 苯 17 15 禁 排 0.60 0.90 周界外濃度 最高點(diǎn) 0.50 20 1.0 1.5 30 3.3 5.2 40 6.0 9.0 甲苯 17 15 禁 排 3.6 5.50 周界外濃度 最高點(diǎn) 0.30 20 6.1 9.3 30 21 31 40 36 54 二甲苯 90 15 禁 排 1.2 1.80 周界外濃度 最高點(diǎn) 1.5 20 2.0 3.1 30 6.9 10 40 12 18 苯系污染物排放速率： 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中煙囪高度為15m時，苯、甲苯、二甲苯的最高允許排放速率分別為0.90、5.50、1.80，而本方案的排放速率為0.03，是達(dá)標(biāo)的，所以可選擇煙囪高度15m。 2. 煙囪的出口截面 [2] 式中： S——煙囪出口截面積，； Q——煙氣量，； ——煙氣自煙囪排出的速度，m/s。 取煙囪出口速度20m/s，則： 3. 煙囪的入口截面 取煙囪出口速度20m/s，則： 4. 風(fēng)帽設(shè)計 為了防止雨水的侵蝕，通常在其頭部加裝風(fēng)帽： 傘蓋直徑：2.88m； 傘蓋距排氣筒出口距離：0.72m； 傾角：15°。 九．工程經(jīng)濟(jì)概算 1. 工程投資 （1）袋式除塵器 布袋除塵器的價格可根據(jù)其處理能力估計,每處理10000m3/h 的價格約在2.2 萬元左右。本系統(tǒng)處理量為9634m3/h，故除塵器價格約為2.12萬元。 （2）柜式排風(fēng)罩 柜式排風(fēng)罩價格約為400元/個，本方案一共需要16個，總價6400元。 （3）風(fēng)機(jī) BF4-72 型風(fēng)機(jī)市場報價為2100 元。 （4）風(fēng)管 風(fēng)管目前市場價約為60 元/m，本系統(tǒng)風(fēng)管總長60m，所以風(fēng)管總價3600元。 （5）煙囪 15米煙囪造價約為10000元。 所以工程投資總額約為33300元。 2. 運(yùn)行費(fèi)用 （1）電費(fèi) 本系統(tǒng)的功率消耗主要來自風(fēng)機(jī)和螺旋進(jìn)料機(jī)，BF4-72型風(fēng)機(jī)料機(jī)功率1.1-18.5kW，螺旋進(jìn)料機(jī)驅(qū)動裝置YJ2152功率1.1kW，因此系統(tǒng)裝機(jī)容量按照20kW設(shè)計。工業(yè)用電按0.95元/kW.h計算，全年365天，出去節(jié)假日，工作日以250天計，每天系統(tǒng)運(yùn)行8h，所以全年電費(fèi)為3.8萬元。 （2）維護(hù)費(fèi)用 由于設(shè)備、管道均為鋼結(jié)構(gòu)，無易損部件，所以全年的維修費(fèi)僅考慮總投資 的2%即可，也即860元。 袋式除塵器的布袋要更換，滌綸針刺粘的使用壽命一般為2年，即每2 年要把所有的布袋更換一次，更換費(fèi)用為3930元，折算到每年就是1965元，因此系統(tǒng)每年的維護(hù)費(fèi)用約為2825元。 十．附錄 1. 除塵常用風(fēng)機(jī)性能表 2. LCPM型脈沖除塵器性能參數(shù)表 十一. 致謝 本次課程設(shè)計——“噴漆車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計”，我收獲頗多，剛開始感覺很茫然，去圖書館并在網(wǎng)上查找了大量的資料，并和同學(xué)討論，解決了一個又一個問題，非常有成就感。能夠成功完成本次課設(shè)是離不開楊家寬教授的悉心指導(dǎo)的，楊老師特別負(fù)責(zé)、很有耐心、誨人不倦，在上《大氣污染控制工程》時就給我們講解了大量基礎(chǔ)知識，為課設(shè)打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)，特在此向楊老師表示由衷的感謝和敬意。 此外，感謝戴世金同學(xué)和石穩(wěn)民同學(xué)在文檔編寫、CAD圖紙繪制過程中給我的幫助，還要感謝其他同學(xué)在資料共享方面給與的幫助。 參考文獻(xiàn) [1] 蔣仲安，杜翠鳳，牛偉.工業(yè)通風(fēng)與除塵[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2010年8月第一版. [2] 張殿印，王純. 除塵工程設(shè)計手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003年9月第一版. [3] 胡傳鼎. 通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003年9月第一版. [4] 彭園花，楊波.淺談噴漆的主要污染物及處理措施[J].廣州化工.2012年17期. [5] 孫一堅，沈恒根. 工業(yè)通風(fēng)[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010年3月第四版. [6] GB16297-1996，大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S]. [7] 喬蔦. 談某廠房油漆車間的通風(fēng)除塵設(shè)計[J].山西能源與節(jié)能.2010年第二期. [8] 陳雙臘，徐美群. 機(jī)床油漆車間通風(fēng)除塵設(shè)計[J].寧夏工學(xué)院學(xué)報.1997年6月.