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1、第一章1.1漆雾捕获装置设计概述1.1.1设计目的漆雾中的有机溶剂苯、甲苯、二甲苯属强毒性溶剂，作业时散发至车间空气中，工人经呼吸道吸入后，可引起急性和慢性中毒，主要引起中枢神经系统及造血系统的损害， 短期吸入高浓度(1 500 mg /m3 )的苯蒸气，即可引起再生障碍性贫血；经常吸入低浓度 的苯蒸气，也可引起恶心、呕吐、神智模糊等神经症状，少数还可引起神经衰弱症候群。漆 雾对作业工人的危害不容忽视，企业需采取切实可行的喷漆废气治理措施，减小污染物排 放，降低有毒有害物质对喷涂车间工人的健康危害。而且在喷涂作业时，油漆的附着率仅为 30%50%,其余很大一部分油漆呈雾状混在空气中，而这部分油
2、漆是没有利用到的，在一方 面来说，是对喷涂材料的浪费，若进行收集并回收利用，可以节省喷涂作业的成本。所以综 上所述，本设计的主要目的是两个，第一是保护喷涂工人免受油漆的伤害。第二是为企业节 约成本，达到更高的经济效益。112设计任务本次设计的任务是让我们综合运用我们所学的机械原理、机械设计、工程图学以及课余 自学软件PROE完成漆雾捕集装置的三维造型设计。并利用互换性的相关知识，对各零件的装 配关系进行设计。用空气动力学，解析几何进行必要的设计计算。1.1.3设计要求1、回收容量不小于80升；2、不允许油漆外泄；过滤器便于装拆；3、整个回收装置能够灵活移动；回收装置内腔便于清洗；4、装配图A0
3、#1张、零件图总量不少于A0#1张；5、编写设计计算说明书一份。6、英文文献翻译，不少于3000Words。1.2漆雾捕获装置研究现状及创新1.2.1国内外的研究现状以下内容基于气液分离为参考概括:离心式分离器:1995年GLCC （图1.2.1a）被应用于多相流量计环，先用单相流计计算 GLCC分离后的气体，然后再进行合并，解决了很多相流测量的难题。2002年曹学文在此基 础上，研发了漩涡模型、入口分离模型、气泡及液滴轨迹等用来预测分离性能的模型，利用 这些模型，管柱式漩涡离心分离器的技术也趋于成熟。气体出口管图a消毒区入口分流区旋涡区气泡区分离器结构iLiQ，液态由密/气液混合体，冲上折流
4、板后 惯性作用积聚在折流板上，经研究发现弧形叶片与折板形叶片的除雾效率相折流式分离器:交空气大，会由于相近，但在压降方面，弧形板比折板的压降小，故弧形叶片除雾器的综合性能比折板式除雾器要好。重力沉降式分离器：该技术由于研发较早，已基本成熟。当前研究的重点在于研制高效 的内部填料提高其分离效率的效果。此类分离器的设计关键在于确定液滴的沉降速度，然后 确定分离器的直径。螺旋片导流式气液分离器（CS）： 1996年Franca等研发了螺旋片导流式 气液旋流分离器（图1.2.1b）,在井口就可以达到气液分离的效果，并且分离后的液体和气 体都用不同管道输送，增加了采油回收率，多相流输送时的堵塞和沉积现象
5、也得到了完美的 解决。因而在气液分离、石油天然气开采中的油气，压缩空气的净化处理。特别是在偏远地 区油井及远距离油气输送方面应用广泛。(b)图1.2.1 b螺旋结构的三维几何模型图1.2.1 c螺旋结构网络旋流板式气液分离器：旋流式分离器的结构如图1.2.1d所示。除液的关键部件是筒体 中的锥形旋流板。气流穿旋流板时就成为旋转气流，二相流中的液体会因为离心作用甩向侧 壁，汇集流到溢流槽内，达到了气液分离的目的。该设备的优点在于压降小，不易堵塞；缺 点是调节比小，分离效率受气流流量影响较大。InletSwirl vaneExit ti_加Gas 口utlct图1.2.1 d旋流式气液分离器结构轴
6、流式气液旋流分离器：该分离器结构如图1.2.1e其离心力是由导向叶片产生的，因 而旋流比较稳定，且阻耗小。而且该分离器结构简单，中间流道的连接和管柱整体结构形式 简单，能够与常规坐封工艺和起下作业工艺吻合，显著降低了加工制造难度和加工成本及现 场操作技术难度，广泛应用于井下气液分离方面。从涂装方面来说，由于我国工程机械涂装发展相比汽车行业晚了 5-10年，一直没有形成独 立的涂装体系；当国外工程机械行业公司进入后，促使工程机械涂装工艺设备上有了较大的 发展，工程机械涂装发展到今天新的涂装体系已经基本形成。但是规格多、品种杂、重量大、 体积大，而且不容产品生产特点和使用环境不同。对于含有油漆废气
7、的处理技术并不完善， 主要是采用湿式采集法。目前比较成熟的漆雾处理设备也比较多，例如：由梁桦机电设备研 发生产的水帘喷漆房，利用风机和水来获取漆雾混合过滤净化。由供水装置、水膜、水吊装 置、平面水吊混合装置、雾化混合装置、水箱捕集装置、滤筒捕集装置、滤网水吊混合装置、 滤网过滤装置、气水分离装置、上水版捕集装置、风道等组成。在新型轴流风机吸力的作用 下,含有漆雾的气体向处理机进风口方向流动，一部分漆雾直接接触到水膜板上被水膜吸附、 也有一部分被水吊冲刷，其余未被水膜和水吊捕捉到的残余漆雾再通过处理机平面水吊混 合、雾化混合、滤网捕集、水箱捕集、水吊混合、滤网过滤、气水分离、水板捕集分离后排 出
8、风道。再如由广东同盛环保科技有限公司研发生产的QW干式漆雾过滤装置，用干式过滤 的方式处理漆雾，不使用水，无二次污染，广泛适用于家具制造，电器生产，五金加工有需 喷漆的制造行业。国外涂装技术起步较早，随着环保观念的提高，以及对更高效益的追求，不断发展的技 术已经满足了从湿式吸收法向干式吸收法的过渡。先进的产品也较多，例如：德国杜尔公司 推出的喷漆室排气干式净化装置，在除净喷漆室排风中漆雾方面使用干式分离技术，与通常 采用的湿法（水洗）分离技术相比，不再产生特殊的垃圾，可节省水和能源。它们与机器人 及喷涂参数匹配，使喷漆室排风不须追加过滤，可直接再循环使用，不须向喷漆室供给全部 新鲜空气。分离过
9、程完全自动化，分离不用水和化学药品，过滤介质（元件）完全可再生利 用。可节约能源30%，通过排风再生循环利用，供新鲜空气量的减少，有降低厂房和相关设 备的投资35%的潜力，另外材料及维护费用也可降低；采用这种新的漆雾捕集方法后涂装过 程的单车成本（CPU）可降低10%，且是环保性最好的捕集漆雾的工艺方法。1.2.2本次设计的创新喷涂作业时，高浓度的油漆通过压缩空气从喷枪中高速喷出时，诱导周围的空气流动， 漆雾无序发散，用敞开式集气罩来捕集漆雾是比较困难的，由于集气罩气流速度衰减快，抽 风时需要很大的风量才能在罩口形成所需的最低控制风速，所以该设备动力消耗高、管道易 磨损、磨擦阻力大，效果并不是
10、很理想为了更好的对漆雾进行处理，密闭小室作业似乎是 很好的解决方法。现如今已经广泛应用的湿式喷漆室水洗式漆雾捕获装置就是典型的小室作业。它的捕集率高，消防安全。但它的缺点是为除漆雾，耗水、耗化学药品（凝聚剂）， 近十倍的增加了废气物的排量，而且废弃物的处理费用高、压损大都不符合当今的节能减排、 可持续发展的时代要求。随着新型的干式喷漆室的研发并投产应用，成为一项重大的革新。 传统的干式捕集法是在气流通路中设置挡板，利用折流原理，油漆将大部分凝聚在挡板上， 然后流回容器中，在捕集装置尾端设置过滤网，也可以起到将油漆从混合气体中过滤出来的 作用。可是折流的效率毕竟不强，所以要达到标准的捕集效率，需
11、要设置多块挡板，这样一 来，捕集装置的体积会相对较大。为了让漆雾捕集的效率更高，本设计构想是，混合漆雾从 主捕获箱的进气口进入主箱后，顺着螺旋片沿外壁旋转，由于主捕获箱体为锥形，故截面积 由上到下会越来越小，气流流速也会越来越大，离心力也越来越大，油漆将最大限度的被甩 向侧壁，并沿壁流入主回收容器。一次处理过的混合气体将从螺旋片底部管道向上导入副捕 获箱中。在副捕获箱内，与多块复合折流板发生折流效应，油漆将在复合挡板上析出，并顺 壁流入箱底。经二次处理后的混合气体内还含有少量的油漆，这部分油漆通过副捕获箱尾部 的过滤棉后几乎可以去除。三次处理后的气体最终由真空泵从箱尾的出气口抽出实现对漆雾 的
12、捕获和废弃油漆的回收工作。第二章设计方案2.1漆雾的捕获方法2.1.1目前已有的捕获方法按漆雾的捕集方式可分为干式喷漆室和湿式喷漆室。干式喷漆室是借助折流板、过滤层 捕集漆雾，湿式喷漆室是借助于循环水系统处理喷漆室排出的废气，循环水中添有涂料凝聚 剂，油漆混入这种凝聚剂会失去黏性，在水槽中呈絮状凝聚出来。湿式喷漆室捕集漆雾的原 理是使带漆雾的喷漆室排气通过漩涡作用与水充分混合，利用不同风速、挡水板和风向的多 次转换，使水和漆滴与空气分离，带漆渣的水流回循环水槽，过滤后再循环使用，除掉漆雾 的空气通过排风机排向室外或送往除VOC的二次净化设备处理。湿式漆雾捕集装置（又称 排风洗涤装置或气水混合分
13、离室）有多种结构和洗涤方式。按水洗涤方式又可分为喷淋式、 水幕式、漩涡式（含文丘里型、水旋动力管型和漩涡型等多种）。它是喷漆室的关键装置， 直接影响喷漆室的主要性能漆雾捕集率（或称除尘埃效率）。212各种捕获方法的比较对干式和湿式捕集法，我对他们的各方面（基于性能及条件）进行了对比，具体结论如 下表格（表2.1.2a）所示：项目干式喷漆房湿式喷漆房喷淋式水旋室无泵式靠过滤器、净化器、挡板去除漆雾借助泵喷淋水幕或水帘，分离除去漆雾借助泵形成水 膜，带漆雾的 空气咼速（2030 m/s ）通过 漩涡，水、气充分混 合，从气流中带漆雾的空气高 速（2030 m/s） 通过锯齿板与漩 涡导向板之间隙，
14、水、气充分 混合进入洗净室 分离除去漆雾除漆雾方式除去漆雾漆雾除去率/%90 9580 9097 9998 99条件正确选择过滤器（材料），并正常地更换喷嘴无堵塞，充 分满足水和空气 比,喷雾（水幕） 均匀水膜不中断，散水板表面无异物水位液面要保持 一定，水面不稳 的场合，排出漆 雾多设备费用低一般较咼（随结构而异）较低（随结构而异）维护 保 养内容根据过滤器前后 压差（或定期）更 换过滤器（材料）检查与清理泵、 配管、喷嘴、分W 口思牡离器等检查与清理 泵、配管、散 水板、过滤网 等水位液面调整影响直接影响风量、气 流，到一定程度后 风量会急剧下降直接影响洗净效率，喷嘴堵塞部分效率严重下降散
15、水板上和文 丘里管内有异 物，或水膜薄 了影响洗净效 率每日确认pH，除去浮游异物日常维护根据涂装量和压差，约每周更换1次每日检查和清扫喷嘴每日确认水膜状态液面状态影响洗净效率清洗过滤器、挡板每个月清洗一次管路系统每月清扫一次水槽、风管每年清扫约一次每年去除漆渣1次维护难易度简单（更换过滤器）费功夫（正常保养困难）简单简单（仅液面管理）性能的稳定性稳定性差不稳定（维持难）大容量场合稳定稳定噪音低（过滤器维护不良场合噪音高）喷淋、落卜音，7580 dB80 dB排风机静压咼，风机噪音大,7580dB排水无有，循环使用，每年更新处理23次有，循环使用，每年更新处理1次左右有，循环使用，仅补水，不溢流排放排气洗净装直咼度（离作业面）（无明确标准）0.5 0.7 m3.0 3.5 m，漩涡式2.0 m左右0.6 m
