集气罩的设计

课程设计题目

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二O 年月日

目录

一、设计总论

（1）设计目的 (5)

（2）设计原则 (5)

（3）设计要求 (5)

（4）设计机理 (7)

二、设计原始资料 (7)

三、型号确定

（1）集气罩的类型 (9)

（2）集气罩的选择 (9)

（3）罩口尺寸的确定 (11)

（4）与罩口连接处直管尺确定 (11)

四、设计计算

（1）集气罩排风量的计算........................... （2）集气罩压力降的计算........................... （3）集气罩的排风速度算............................

五、课程设计小结............................. .....

六、参考文献.......................................

一、设计总论

（1）设计目的

①控制空气污染物在车间内外扩散

②设计局部通风方法，把污染空气捕集起来经净化后排至室外

③对集气罩的结构性能的充分掌握

④理论与实际相结合，增强实践能力

⑤对除尘系统深入了解，提高空间思维能力

（2）设计原则

①改善有害物质甲苯对工艺和环境污染，尽量减少甲苯排放及危害

②集气罩尽量靠近污染源并将其吸收起来

③决定集气罩的安装位置和排气方向

④决定开口周围的环境条件

⑤防止集气罩周围的紊流

⑥决定控制风速

（3）设计要求

①尽可能将污染气体吸进集气罩,以防止污染气流流入室内

②罩内应保持一定的均匀负压,避免污染物从罩上外逸

③罩内吸风速度应达到一定标准，以保证污染物全部吸进系统

④设计应实现原材料、费用最节俭

（4）设计机理

综述：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。

（1）、吸入气流

1.1 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。

吸气流断面的速度分布和特点：

四周加挡板

1.2 吹吸气流比较

▪吹气气流呈锥形且流量随距离增加，而吸气流呈椭球面，通过各等速面流量相等，且等于吸入口流量

▪吹气速度与离吹口距离呈反比，吸气与距离平方呈反比

▪吹气作用范围大，吸气作用范围小且能量衰减较快。

1.3、吹吸气罩的气流特点

二、设计原始资料

甲苯浓度500mg/m3, 允许的排风速度最大1.5m/s；车间有3个，相距5m。

车间平均温度：25℃

允许罩内最大负压：25Pa；

允许压力损失：1000pa

按中国(GB16297-1996)大气污染物综合排放标准最高允许浓度排放

环境温度：-9℃

当地气压：100KPa

净化系统布置场地在车间北侧20-25米以内

三、型号的确定

（1）集气罩类型

①局部密闭罩

②接受式集气罩

③整体密闭罩

④外部集气罩

还有吹吸式集气罩等类型。

（2）集气罩的选择

总述：集气罩是用以捕集污染气流的。其性能对净化系统的技术经济指标是有直接

影响的。由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同，集气罩的形式是多种多样的。按罩口气流流动方式可将集气罩分为两大类：吸气式集气罩和吹吸式集气罩。利用吸气气流捕集污染空气的集气罩称为吸气式集气罩，而吹吸式集气罩则是利用吹吸气流来控制污染物扩散的装置。本设计中采用吸气式集气罩中的外部集气罩来收集污染气体。

由题设条件可知，本设计适宜采用外部集气罩中的侧集气罩。对于外部集气罩排风量的确定多采用控制速度法。

（3）集气罩罩口尺寸确定

①控制点控制速度V

的确定

x

本设计中，污染源产生于甲苯，从轻微速度发散到上述相当平静的空气中，所以污染源的控制速度按《大气污染控制工程》中表13-2或表1可得，取0. 5~1.0m/s

=0.6m/s。

之间。本设计选用v

x

表1 外部集气罩控制风速v

x

由于气体只能从侧面流入罩内，我们选用侧吸罩。为避免横向气流干扰，要求H尽可能≤0.3L，可设题中H=0.6m，因此，L≥2.0m，取L=2.4m。

吸气流易受横向气流的影响，所以靠墙布置。设墙厚260mm，设污染源中心距离墙中心660mm，因此污染源距墙边B=660-260/2=530mm，由此可知集气罩宽2B=1060mm=1.06m。为保证罩口吸气速度均匀，集气罩的扩张角α不应大于60°，本设计中取α为60°。

（4）与罩口连接处直管尺确定

本设计中，污染源产生甲苯，属于染料粉尘，所以污染源的控制速度按《大气污染控制工程》中表13-4可得，水平管速度应在16-18m/s.所以，选择的水平管道断面为长0.5m,宽0.4m的方形管道。

四、设计计算

（1）集气罩排风量的计算

冷过程上部集气罩

对于外部集气罩的计算，常用的方法是控制风速法。即有害物扩散时会产生一定的

v（控扩散速度，为捕捉、控制有害物，集气罩就必须在有害物扩散地点造成一个吸入速度

x

制风速），根据这一速度计算出所需的排风量。控制风速的大小与工艺过程及其位置有关。

气流从侧面流入罩内，为避免横向气流干扰，要求H≤0.3L（罩口长边尺寸）P——罩口敞开面周长；H——罩口至污染源距离m；

K——考虑沿高度速度分布不均匀的安全系数，取K=1.4

由题意可知：K=1.4 P=2*（1+3.5）=9m

H=1m Vx=1m/s

一个车间排风量：L1=KPHVx=12.6m*m*m/s

三个车间总排风量：L2=KPHVx*3=10.46m*m*m/s

（2）集气罩压力降的计算

压力降计算

由题意可得：ρ=500/1000000 Kg/m3

ξ=2.34

v=3.488/（2.4*1.06）=1.293m/s

ξ——集气罩局部阻力系数，一般取=2.34

ρ——污染气流的气体密度，Kg/m3

v——通过罩口的气流速度，m/s

（3）集气罩的排风速度算

五、课程设计小结

这次课程设计对我来说真是受益匪浅的。从设计的过程中，我看到了自己的很多不足。比如上网搜索资料这方面，比如文档排版这方面。所以以后这些方面我一定要好好加强。同时我也认识到了理论联系实践的重要性，没有理论知识是不行的，光有理论知识也是不行的。还有特别重要的一点就是，团结就是力量，这话说的很对，单凭个人的力量要完成一个课程设计时很难的，如果同学们一起收集资料，一起讨论研究，什么困难都能克服。

然后，就是从这次课程设计的过程中，我们看到了大气污染时多么的严重，因此我们一定要保护环境，保护我们唯一的家园，同样的政府相关部门也应该制定相关制度保护大气环境。在这里也特别感谢老师能给我们这样一个学习锻炼的机会，让我们学着成长!

六、参考文献

[1].工业防尘专业委员会．工业防尘手册[M]．北京，劳动人事出版社：1987