3500立方米每小時(shí)重力降塵室的設(shè)計(jì)重力沉降室的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)大型作業(yè)講解

1、環(huán)境工程原理型作業(yè)題 目：3500 m3/h重力降塵室的設(shè)計(jì)學(xué) 院：環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)名稱：學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：2013年12月14日目錄一、 前言3二、設(shè)計(jì)條件3三、設(shè)計(jì)要求3四、設(shè)計(jì)說明41、 重力降塵室的工作原理 42、 重力降塵室的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要點(diǎn) 43、 實(shí)際性能和測(cè)試54、 重力降塵室的應(yīng)用5五、 工藝計(jì)算61、 降塵室的設(shè)計(jì)尺寸62、 沉降時(shí)間和（最小粒徑時(shí)的）沉降速度 63、 顆粒回收百分率74、 降塵室的隔板數(shù)7六、 總結(jié)8七、 參考文獻(xiàn)8一、前言大型作業(yè)是環(huán)境工程原理課程的一個(gè)總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn) 用本門課程及有關(guān)選修課程的基本知識(shí)去解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的

2、一次訓(xùn)練。在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中，它也起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用。大型作業(yè)不同于平時(shí)的作業(yè)，在設(shè)計(jì)中需要學(xué)生自己做出決策，即自己確定方 案，選擇流程，查取資料，進(jìn)行過程和設(shè)備計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核 算，經(jīng)過反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。所以，大型作業(yè) 是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的有益實(shí)踐。通過大型作業(yè)，學(xué)生應(yīng)該注重以下幾個(gè)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)：1. 查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)（包括從已發(fā)表的文獻(xiàn)中和從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中搜 集）的能力；2. 樹立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，并注意到 操作時(shí)的勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想，在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下去分析

3、和 解決實(shí)際問題的能力；3. 迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計(jì)算的能力；4. 用簡(jiǎn)潔的文字，清晰的圖表來表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。二、設(shè)計(jì)條件1、氣體混合物成分：爐氣和礦石;2、氣體流量：3500m/h;2、氣體密度：0.6kg/m3;3、礦石密度：4500kg/m3;4、黏度：3X 10 5N s/tf;三、設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)方案確定（長寬高）；2、礦塵顆粒沉降流型判斷；3、理論上能完全捕集的最小顆粒直徑;4、降塵室的隔板數(shù)；5、重力降塵室的工藝尺寸計(jì)算。四、設(shè)計(jì)說明1、重力降塵室的工作原理重力沉降室是利用重力作用使塵粒從氣流中自然沉降的除塵裝置。其機(jī)理為含 塵氣流進(jìn)入沉降室后，由于擴(kuò)大了流動(dòng)截面積而使得氣

4、流速度大大降低，使較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降。重力沉降室除塵效率的計(jì)算決定于描述氣流狀態(tài) 所作的假設(shè)，其簡(jiǎn)單模式是假定氣流處于塞式流動(dòng)狀態(tài)，且塵粒在入口氣體中均勻分布。實(shí)際沉降室內(nèi)包含有湍流、某程度的混合和柱塞式流動(dòng)的某些波動(dòng)。為縮短 塵粒必須降落的距離以提高除塵效率， 可在沉降室內(nèi)平行放置隔板，構(gòu)成多層沉降 室。多層沉降室排灰較困難，難以使各層隔板間氣流均勻分布，處理高溫氣體時(shí)金 屬隔板容易翹曲。沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.3-0.5m/s，壓力損失為50-130Pa,可除去40卩m以上的塵粒。 除塵效率通常可采用公式n =ULW(n+1)/Q計(jì)算，L，W 指沉降室的長和寬，N是水平

5、隔板數(shù)量。重力沉降室具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，壓力損失小的特點(diǎn)，維修管理較容易，而 且可以處理高溫氣體。但是體積大，效率相對(duì)低，一般只作為高效除塵裝置的預(yù)除 塵裝置，來除去較大和較重的粒子E3-16 降塵室2、重力降塵室的構(gòu)造和設(shè)計(jì)要點(diǎn)水平氣流沉降室的構(gòu)造主要是由室體、進(jìn)氣口、出氣口和集灰斗組成。含塵氣體在室體內(nèi)緩慢流動(dòng)，小粒借助自身重力作用被分離而捕集下來。為了提高沉降室的除塵效率，有的在室內(nèi)加裝一些垂直擋板，其目的，一方面是為 了改變氣流的運(yùn)動(dòng)方向，由于粉塵顆粒慣性較大，不能隨同氣體一起改變方向，撞到擋板上，失去繼續(xù)飛揚(yáng)的動(dòng)能，沉降到下面的 集灰斗中；另一方面是為了延長 粉塵的通行路程，使它在

6、重力作用下逐漸沉降下來。有的采用百葉窗形式代替擋 板，效果更好；有的還將垂直擋板改為人字形 擋板，使氣體產(chǎn)生一些小股渦旋， 塵粒受到離心力作用，與氣 體分開，并碰到室壁上和擋板上，使之沉降下來。 對(duì)裝有擋板的沉降室，氣流速度可以提高到 68m/s。多段降塵室設(shè)有多個(gè)室段，這樣相對(duì)地降低了塵粒的沉降高度。沉降室的技術(shù)性能可按下述原則進(jìn)行判定： 沉降室內(nèi)被處理氣體速度(基本流速)越低，越有利于輔集細(xì)小的塵粒，但裝置相對(duì)龐大； 基本流速一定時(shí)，沉降室的縱深越長，則除塵效率也就越高，但不宜延長至10m以上； 在氣體入口處裝設(shè)整流板，在沉降室內(nèi)裝設(shè)擋板，使沉降室內(nèi)氣流均勻化，增加慣性碰撞效應(yīng)，有利于除塵

7、效率的提高。綜上所述.通常基本流速選定為12m/s，實(shí)用的捕集粉塵粒徑為40卩m以上，壓 力損失比較小，當(dāng)氣流溫度為 250300C，氣體在沉降室人口和出口處 的流速為 1216m/s沉降總阻力損失為100120Pa沉降室在許多情況下作為多 級(jí)除塵器使 用3. 實(shí)際性能和測(cè)試沉降式的實(shí)際性能幾乎從不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量或測(cè)試，在最好的情況下，這種裝置也只能作為氣體的初級(jí)凈化，除去最大和最重的顆粒。沉降室的除塵效率約為4070%僅用于分離d50卩m的塵粒。穿過沉降室的顆粒物必須用其它的裝置繼 續(xù)捕集。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、易維護(hù)管理、壓損小(50 130Pa)o 缺點(diǎn)：占地面積大、除塵效率低。4. 重

8、力沉降室的應(yīng)用降塵室是最簡(jiǎn)單的收塵設(shè)備，它用于回轉(zhuǎn)窯或烘干機(jī)等尾部。煙氣進(jìn)入降塵 室后由于截面積擴(kuò)大，速度降低，大顆粒粉塵由于沉降速度高，在煙氣未流出降 塵室前就已降落到底，由降塵室底部貯灰斗收集，未沉降下來的粉塵隨煙氣帶出。細(xì)小顆粒由于沉降速度小，在降塵室內(nèi)一般是收不下來的。所以降塵室往往 是直接安裝在窯爐等熱工設(shè)備后面作為初步凈化用，為下一級(jí)收塵設(shè)備創(chuàng)造有利 條件。它的效率一般只有 30%左右。為了提高降塵室的效率，有時(shí)在降塵室內(nèi) 安裝上下交替的垂直擋板，利用慣性作用以提高收塵效率。五、工藝計(jì)算1、設(shè)計(jì)降塵室的尺寸沉降室的長、寬、高分別為I、b、H，假設(shè)沉降室的長為3m,寬和高為1m, 氣

9、體密度為0.6kg/m3,礦石密度為4500kg/m3,黏度為3X 10-5N s/卅，氣 體流量：3500m3/h。2、沉降時(shí)間和(最小粒徑時(shí))的沉降速度若要使沉降速度為u t的塵粒從氣流中分離出來，則氣體通過沉降室的時(shí)間9應(yīng)大于或等于塵粒從室頂沉降到室底所需的時(shí)間9 t，貝氣體通過降塵室的時(shí)間為：9 = I / u顆粒從室頂沉降到室底所需的時(shí)間為：9 t= H/ ut故顆粒能沉降而分離出的條件是：9 9 t 或 I/uH/ut依據(jù)降塵室的生產(chǎn)能力，氣體在降塵室內(nèi)的水平通過速度為:u = q v /Hb綜上整理可得：qv blut所以，在該降塵室內(nèi)能完全分離出來的最小顆粒的沉降速度為：ut=

10、 q v / bl = 3500/3寧 3600= 0.32 ( m/s)假設(shè)沉降在滯流區(qū)，則可由斯托克斯公式求得最小顆粒直徑?d= ut18/( p sp)g=0.32 X 18X 3X 10- 5/( 4500 0.6)X 9.81=62.5 X 10 - 6 ( m)= 62.5 (卩 m)核算沉降流型Re= dp ut / 卩=62.5X 10- 6X 0.32X 0.6/ 3X 10- 5=0.4 V 1原設(shè)沉降在滯流區(qū)成立，求得的 d有效。3、顆?；厥瞻俜致食两凳覂?nèi)的氣流速度一般為 0.3-0.5m/s,壓力損失為50-130PQ可除去40叩 以 上的塵粒。假設(shè)顆粒在爐氣中是均勻分

11、布的，則該尺寸顆粒被分離下來的百分率可 由顆粒在降塵室內(nèi)的沉降高度與降塵室高度之比確定。直徑為40卩m的顆粒的沉降必在滯流區(qū)，其沉降速度可用斯托克斯公式計(jì)算，即ut = d2 ( p s p ) g/18 卩=(40X 10-6)X( 4500- 0.6)X 9.81/ 18X 3X 10-5=0.1308 ( m/s )氣體通過降塵室的時(shí)間為9 = H/ut = 1/0.32= 3.125( s)直徑為40卩m的顆粒在8s時(shí)間內(nèi)的沉降高度為H = ut 9 = 0.1308X 3.125= 0.409( m )則回收率為H / H = 0.409/ 1X 100% = 40.9%由于各尺寸的

12、顆粒在降塵室內(nèi)停留的時(shí)間均相同，故40卩m的顆?；厥章室嗫捎闷涑两邓俣萓t 與62.5卩m的顆粒沉降速度u之比確定，即ut/ut=( d/d ) 2=( 40/62.5) 2= 41 %4、降塵室的隔板數(shù)若降塵室內(nèi)設(shè)置n層水平隔板，則多層降塵室的生產(chǎn)能力為qv ( n+ 1 ) blut若要完全回收粒徑為40ym的顆粒，在原來降塵室內(nèi) 卩需設(shè)置的隔板數(shù)為n = qv /blut 1 = 3500-3600/( 3X 1X 0.1308) 1=1.5取n = 2則隔板的間距為h=H/（n+1）=1/3=0.33六、總結(jié)降塵室，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流動(dòng)阻力小，但體積龐大，屬于低效率的設(shè)備，只適用于 分離粗顆粒（一般指顆粒直徑大于 50呵的顆粒），通常作為預(yù)除塵使用。多層降 塵室可分離較細(xì)的顆粒，且節(jié)省占地面積，但