第14页共14页目录1 总论……………………………………………………………..…..31.1大气污染概述………………………………………………..…31.2 设计任务……………………………………………………….3 1.2.1 设计题目…………………………………………………3 1.2.2 设计原始资料……………………………………………3 1.2.3 设计内容以及要求………………………………………42 集气罩的设计………………………………………………………42.1集气罩的集气机理……………………………………………...4 2.1.1吸入气流…………………..……………………............... 4 2.1.2吹出气流……….………………………………………….52.1.3吹吸气流………………………………………..…………62.2集气罩的类型……………………………………………..…….62.3吹吸式排气罩的应用注意事项………………………..…….…82.4集气罩的设计方法………………………………………………93 集气罩计算以及造型……………………………………………….9 3.1 集气罩性能参数及计算……………………………………......9 3.1.1排风量的确定…………………………………………......9 3.1.2排风量的计算………………………………………..........103.1.3 压力损失的确定………………………………………….104 设计计算及选型…………..………………………………………...114.1集气罩尺寸设计…………………………………………………114.2集气罩排风量设计计算……………….……………………....134.3 集气罩压力损失的确定……………………………………….13 设计小结…………………………………………………………….13 参考文献…………………………………………………………….14某车间气体净化系统中集气罩设计1 总论1.1大气污染概述1995年全国燃煤排放的烟尘总量为1478万吨，其中火电厂和工业锅炉排放量占70%以上。
在火电厂排放中，地方电厂由于基本上使用的是低效除尘器，吨煤排放烟尘是国家电厂的5~10倍，其排放量占到电厂总排放量的65%1995年全国工业粉尘排放量约为639万吨.其中.钢铁生产排尘占总量的15%，水泥生产排尘占总量的70%在水泥生产排尘中，地方水泥厂排尘占到80%，成为工业12尘的主要排放源近年来，乡镇工业发展迅速口1996年全国乡镇工业污染源调查结果表明，1995年全国乡镇工业二氧化硫、烟尘和工业粉尘排放量分别占当年全国工业二氧化硫、烟尘和工业粉尘排放莹的28.2%、54.2%和68.3%乡镇工业污染物排放已成为我国环境污染的重要因素1.2设计任务1.2.1设计题目某金属冶炼车间除尘系统的集气罩设计1.2.2设计原始资料气体中颗粒物占15.0%，允许的排风速度最大1.0m/s；车间有2个，相距10m烟气粘度：2.410－5pa.s烟气温度：20℃允许罩内最大负压：25Pa；允许压力损失：1000pa烟气密度：1.18kg/m3烟气真密度：2.2g/cm3空气过剩系数：a=1.4烟尘浓度排放标准（标准状况下）：200㎎/L环境温度：-7℃当地气压：100KPa净化系统布置场地在车间北侧20-25米以内1.2.3设计内容以及要求根据烟气性质，选择设计合适的集气罩，计算出集气罩的排风量、压力降 并确定排风速度，完成除尘、风机、烟囱的位置及管道布置，最后按照工程制图要求绘制一张集气罩和系统A3 图。
2集气罩的设计2.1集气罩的集气机理集气罩汇集污染物，是一种流体动力学捕集 ，因此要对集气罩合理设计，必须要了解吸气罩罩口的气流流动规律 集气罩口气流流动方式有两种 :一种是吸气口气流的吸人流动，一种是吹气口气流的吹出流动 2.1.1 吸入气流吸入机理：吸气口吸气时，在吸气口附近形成负压，周围的空气从四面八方流向吸气口，形成吸入气流或汇流实际情况吸口气流分布特点：1.外部吸气罩罩口气流流动规律速度分布: 等速面的形式确定其分布规律 将吸气口近似视为一个点汇，等速面是以该点为中心的球面，假设点汇吸风量为Q，等速面的半径为r1、r2，相应气流速度为u1、u2，由于通过每个等速面的风量相等，则有 Q = 4πr12u1 = 4πr22u222 于是： u1/u2 = (r2/r1)2 表明吸气口外气流速度衰减很快，应尽量减少罩口至污染源的距离 图2-12.罩口的设置位置对气流分布的影响 如果吸气口设在墙上，如图所示,吸气范围减少一半,其等速面为半球面,则吸气口的吸气量为 Q=2πr12u1=2πr22u2 2 (比较两式，可见： （1）吸气速度相同时，同一距离上Q （悬空设置的吸气口）= 2 Q （有一面阻挡的吸气口） （2）吸风量相同时，同一距离上 u（有一面阻挡的吸气口）= 2 u（悬空设置的吸气口）3.吸风罩的形式对气流速度分布的影响 有边的吸风口比无边的吸风口流速衰减慢，实际等速面为椭圆形。
2.1.2吹出气流空气从管口喷出，在空间形成的一股气流称为空气射流. (1)空气射流的一般特性如图2-2所示，这是等温圆射流的示意图管口速度假设是完全均匀的M 为射流极点，射流中保持原出口速度 v的部分称为射流核心，速度小于v的部分称为射流主体，射流核心消失的断面 BOE称为过渡断面，出口断面至过渡面称为起始段，过渡断面以后称为主体段 图2-22.1.3吹吸气流 吹吸气流是两股气流组合而成的合成气流 在集气罩设计中，利用吹出气流与吸入气流联合作用来提高所需“控制风速”的形成，称为吹吸式集气罩 图2-32.2集气罩的类型集气罩：是烟气净化系统污染源的收集装置，可将粉尘及气体污染源导入净化系统，同时防止其向生产车间及大气扩散，造成污染 形式： （1）按罩口气流流动方式分为：吸气式和吹吸式； （2）按集气罩与污染源的相对位置及适用范围，可将吸气式集气罩分为： 密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩等 l 密闭罩定义：将污染源的局部或整体密闭起来，在罩内保持一定负压，可防止污染物的任意扩散特点：所需排风量最小，控制效果最好，且不受室内气流干扰，设计中应优先选用。
结构形式：局部密闭罩、 整体密闭罩、大容积密闭罩 （1）.局部密闭罩 特点：体积小，材料消耗少，操作与检修方便； 适用：产尘点固定、产尘气流速度较小且连续产尘的地点2）.整体密闭罩 特点：容积大，密闭性好 适用：多点尘源、携气流速大或有振动的产尘设备3）.大容积密闭罩 特点：容积大，可缓冲产尘气流，减少局部正压，设备检修可在罩内进行适用：多点源、阵发性、气流速度大的设备和污染源 图2-4l 排气柜排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行1）. 结构形式a、排气口在操作口对面操作口气流分布较均匀，有害气体外逸的可能性较小b、排气口设在柜顶 操作口上部形成较大进气流速，而下部进气流速较小， 气柜内易形成涡流，可能造成有害气体外逸c、在对面和顶部同时设置排气口（2）. 布置要求：尽量避开门窗和其它进风口l 外部吸(集、排)气罩定义: 通过罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起来的集气罩特点:结构简单，制造方便；但所需排风量较大，且易受室内横向气流的干扰，捕集效率较低常见形式:顶吸罩、侧面吸罩、底吸罩、槽边吸气罩 l 接受式排气罩 .定义：接受由生产过程（如热过程、机械运动过程）产生或诱导出来的污染气流的一种排气罩。
特点：罩口外的气流运动不是由于罩子的抽吸作用，而是由于生产本身过程产生类型: a.低悬罩（罩口高度<1.5A1/2） b.高悬罩（罩口高度>1.5A1/2）A-热设备的水平投影面积 图2-52.3吹吸式排气罩的应用注意事项（1）当接受罩悬挂较高时，用吹气射流阻挡横向气流（2）采用气幕控制破碎机料坑的扬尘（3）采用气幕控制整个车间的污染源 2.4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。
3.集气罩计算以及造型3.1集气罩性能参数及计算3.1.1排风量的确定 1.排风量的测定方法 集气罩排风量Q(m3/s) ，可以通过实测罩口的平均吸气速度ν0 (m/s) 和罩口面积A0（m2）确定 Q= ν0 A 0 (m3/s) 也可以通过实测连接罩口上的平均吸气速度ν (m/s) ，气流动压Pd(Pa)或静压PS(Pa)及其管道断面积A （m2）按下式确定 Q= ν A =A【 (2/ρ) Pd】1/2 (m3/s) Q=φA【 (2/ρ) PS】1/2 (m3/s)式中: ρ—气体密度,kg/m3 φ--集气罩的流量系数3.1.2 排风量的计算（1）控制速度法指在罩口前污染物扩散方向的任意点上均能使污染物吸入气流流入罩内并将其捕集所必须的最小吸气速度图3-12）流量比法把集气罩排风量Q3看作是污染气流量Q1和从罩口周围吸入室内空气量Q2之和,即 Q3=Q1+Q2=Q1(1+Q2/Q1)=Q1(1+K) Kv=(Q2/Q1)linitK---为流量比KV通过实验研究求出,与污染物发生量无关,只与污染源和集气罩的相对尺寸有关.3.1.3 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|－PD φ=（ PD / |PS| ）1/2φ=1/（ 1＋ξ ）1/2Φ---流量系数ξ---压力损失系数4 设计计算及选型4.1集气罩类型设。