Инженерная защита атмосферы. Методические указания по выполнению курсового проекта

Методическое указание по выполнению курсового проекта по дисциплине «Инженерная защита атмосферы» для студентов специальности 3302 «Инженерная защита окружающей среды»

Министерство образования Российской Федерации Восточно-Сибирский государственный технологический университет

Составители: Ямпилов С.С., Николаев Г.И., Полякова Л.Е., Ханхунов Ю.М. Методическое указание по выполнению курсового проекта по дисциплине «Инженерная защита атмосферы» для студентов специальности 3302 «Инженерная защита окружающей среды»

Подписано в печать . . 2003 г. Формат 60х84 1/16. Усл.п.л. 1,11, уч.-изд. л. 0,7. Тираж 100 экз. С. . Издательство ВСГТУ, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40, а. @ ВСГТУ, 2003 г.

Составители: Ямпилов С.С., Николаев Г.И., Полякова Л.Е., Ханхунов Ю.М.

Улан-Удэ, 2003 Содержание курсового проекта по дисциплине «Инженерная защита атмосферы»

1. 2. 3. 4. 5.

Титульный лист Бланк задания на проектирование Оглавление Введение Плоскостная схема технических средств для защиты атмосферы. 6. Расчет сети воздуховодов. 7. Расчет и выбор пылеотделителя. 8. Расчет и выбор вентилятора. 9. Заключение. 10. Список использованной литературы. 11. Приложения. Приложение 1. Спецификация на первый графический материал. Приложение 2. Спецификация на второй графический материал.

Компоновка воздуховодов. Выявленное аспирируемое оборудование цеха разбивают на сети, определяют их количество проводят линии воздуховодов, определяют места установки вентиляторов, пылеотделителей, места забора и выброса воздуха т.е. проводят компоновку сетей.. При компоновке соблюдают следующие основные принципы для того чтобы запроектированные сети обладали высокими технико–экономическими показателями и эксплутационной надежностью: 1 принцип – технологический заключающийся в том чтобы в одну сеть было объединено оборудование по технологическим признакам т.е. чтобы пыль от оборудования была близка по составу, по качеству; 2 принцип – одновременности работы т.е. объединяют в одну сеть оборудование работающее в одно и тоже время;

3 принцип – пространственный – состоящий в том, что в одну сеть объединяют близко расположенное оборудование; Целесообразно объединить вертикальными воздуховодами. 4 принцип – температурный – в одну сеть нельзя объединить оборудование имеющее разную температуру воздуха; 5 принцип – эксплуатационной надежности – состоит в том, что машины с регулируемым режимом воздушного потока в работе, а также машины с собственным вентилятором проектируют в самостоятельные сети. При этом на этажах в цехе не должно быть больше шести точек отсоса от 6 машин. Проектирование трассы воздуховодов. Диаметры воздуховодов рассчитывают по формуле: 4Q D= 3

πν

где; Q – расход воздуха, м /ч; ν - скорость воздушного потока, м/с. Определив диаметр воздуховода по таблице 11[4]корректируем до стандартного размера. При проектировании трассы воздуховодов следует руководствоваться следующими положениями: - воздуховод проводят по кратчайшему пути с наименьшим количеством отводов; -воздуховод проводят обычно параллельно и перпендикулярно стенам или балкам цеха; - при одинаковых расходах и сопротивлениях применяют симметричные тройники; - горизонтальные воздуховоды проводят выше окон под потолком на одном уровне; - воздуховоды проводят выше 2,2 м;

- вертикальные воздуховоды проводят не против окон, а в простенках; -сети проектируют в середине здания рядом с колоннами и балками чтобы воздуховоды не пересекали проходы. Плоскостная схема технических средств для защиты атмосферы. Проводится плоскостная схема техничеств средств для защиты атмосферы выполненной по заданию с указанием схемы воздуховодов (и газоходов), пылеотделителей, вентиляторов и др. на листе А4. На плоскостной части указываются все размеры воздуховодов, обозначаются участки и расход воздуха каждым оборудованием.

- всасывающий фильтр монтируют дальше от аспирируемой машины чтобы обеспечить необходимый вакуум для эффективной продувки ткани; - для удобства обслуживания вентиляторов и пылеотделителей, фильтров оставляют проходы в среднем 1,04 : 1,2 м (основной проход) и остальные проходы по 0,7 : 0,7 м; - циклоны можно устанавливать вплотную к стенам в углы или выносить на специальные площадки у стен зданий; - не следует устанавливать пылеотделители и вентиляторы против окон чтобы не заслонять свет.. Расчет и подбор пылеотделителей.

Расчет воздуховодов. В этом разделе проекта необходимо привести расчет каждого участка воздуховода. Определить длины конфузоров, отводов и общую расчетную длину каждого участка. Расчет и выбор коэффициентов сопротивлений и потери давления на каждом участке. Расстановка пылеотделителей и вентиляторов. Для расстановки пылеотделителей и вентилятора руководствуются следующими положениями: - вентиляторы и пылеотделители устанавливают на свободные места с соблюдением симметрии относительно основного оборудования цеха; - вентиляторы и воздуховоды располагают по возможности ближе друг другу чтобы уменьшить увеличение длины воздуховодов и количество фасонный изделий;

Задачей этого раздела проекта является расчет основных параметров пылеотделителя. Для проведения расчета необходимо предварительно найти по справочникам физико – механические свойства воздуха и пыли данной отрасли. Затем на основе анализа литературных данных выбирается методика расчета основных параметров технического средства по очистке воздуха или по исходным данным по справочникам выбирается пылеотделитель. По расходу воздуха в сети (суммарному количеству воздуха) n Q= ∑ Qi ⋅ (1 + K под ) i =1 где: Кпод – коэффициент подсоса воздуха в воздухопроводах равна 0,05; Qi – количество воздуха отсасываемого из каждой машины. подбираем пылеотделитель. Определяем сопротивление пылеотделителя:

H ц = ξц

2 ρ ⋅ν вх

Па

2 где: ξц – коэффициент сопротивления циклона который зависит от типа циклона; ρ - плотность воздуха кг/м3; νвх – входная скорость воздуха в циклон. Q ν вх = ; Fвх где: Fвх – площадь входного отверстия циклона м2. Входную скорость воздуха для батарейных циклонов у БЦМ, НИИГАЗ принимают равным 16….18 м/с, а типа УЦ – в пределах 10….12 м/с. Коэффициент сопротивлений циклонов ЛИОТ =2,5, а циклонов НИИГАЗ – 6,0, циклонов УБЦМ – 5,0. Выбор фильтра производят после определения необходимой фильтрующей поверхности по формуле: Q Fф = ; q где: q – удельная нагрузка на ткань фильтра в среднем от 90…..120 м3 / (м2ч). По найденной фильтрующей поверхности выбирают ближайщий фильтр типа Г4 – БФМ или тип РЦИ. Площадь фильтрующей поверхности м2 30 40 60 90 тип РЦИ

Марка Г4 –1 БФМ – 30 Г4 –1 БФМ – 45 Г4 –1 БФМ – 60 Г4 –1 БФМ – 90

2,7 5,2 6,9 10,4 15,6 23,4 31,2

РЦИ –2,7 – 4 РЦИ –5,2 – 8 РЦИ –6,9 – 16 РЦИ –10,4 – 16 РЦИ –15,6 – 24 РЦИ –23,4 – 36 РЦИ –31,2 – 48

Потери давления в фильтре определяют: Q qф = Fф где: Fф – фильтровальная поверхность ткани, м.; Q – количество воздуха проходящего через фильтр. Выбирают пылеотделитель в зависимости от характеристики пыли и типа выбранной сети воздуховодов. Мельничная пыль тонкодисперсная поэтому выбирают циклоны (на мельницах и комбикормовых заводах). На элеваторах циклоны конструкции ЛИОТ, УБЦШ. А на крупозаводах батарейные циклоны УЦ, БЦ, ОТЦ, БМЦ, фильтры циклоны РЦИ и фильтры Г4 – БФМ, фильтр ФВ. Предварительный подбор вентиляторов.

В данном разделе определяется общие потери в сети, а затем по расходу воздуха и общим потерям выбирается вентилятор по характеристикам с высоким КПД. Предварительно подбирают вентилятор к сети по расходу воздуха в сети и ориентировочному давлению вентилятора, чтобы завершить составление плоскостной схемы сети. Расход воздуха в сети, перемещаемого вентилятором, на данном этапе определяют с учетом полезного расхода воздуха в сети и всех

имеющихся подсосов в ней: в воздуховодах; в фильтрах; в циклонах и в клапанах. Ориентировочное давление вентилятора принимают от 1600 до 1800 Па в зависимости от типа сети и сопротивления пылеотделителей. Ориентировочное сопротивление можно уточнить, сложив потери давления с оборудования установленного в конце сети, потери давления пылеотделителей и ориентировочные потери давления в воздуховодах. По расходу воздуха и ориентировочному сопротивлению сети предварительно выбирают вентилятор с максимальным КПД по справочникам.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРЫ.

На планах и разрезах рис.1.... рис.4 дано расположение оборудования в шелушильном отделении крупозавода производительностью 150 т/ сутки гречихи. Цифрами обозначены номера машин крупосортированных БКЧ №1 ……….№7, рассевов ЗРМ №8 ……..№12 и двухдековых машин 2 ДШС – 2А №13 ……..№19. Перечень вариантов задания для расчетов технических средств защиты атмосферы в таблице №1:

Варианты заданий на проектирование Таблица 1.

№ вариантов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Номера аспирируемых машин 1,2,3,4,5 2,3,4,5,6 1,2,3,5,6 1,2,3,4,7 3,4,5,6,7 1,2,5,6,7 1,2,3,4,7 1,2,5,6,4 1,2,8,9,10 2,3,4,8,9 5,6,7,19,13 5,6,7,19,17 7,6,18,17,16 13,14,15,16,17 13,14,15,17,18 8,9,10,17,15 8,10,11,17,15 10,11,12,13,14 10,11,13,14,15 11,12,13,15,16

Индивидуальные задания. Конструкция пылегазоулавлива ющего оборудования.

Количества отсасываемого воздуха и потери давления при аспирации крупозавода. Таблица 2.

Оборудование

Кол-во отсасываемого воздуха, м3/ч

Гидрав лическое сопротивление

Размеры отсасываемо го патрубка, мм. b*c

130

Скорость воздуха после отсасыва ющего патрубка, м/с 9,6

Крупносортиро вочная машина БКЧ

960

Рассев ЗРМ

1200

220

9,8

475 *160

Двухдековая машина 2ДШС –2А

900

200

11

440 *240

475 *160

Пример расчета участков сети воздуховодов Цель расчета: определение диаметра воздуховодов, потерь давления на участках, определение расчетной длины конфузора, длины отводов. Для чего сеть воздуховодов разделяем на участки, которые нумеруем. Каждый участок рассчитываем отдельно, согласно плоскостной схемы (рис.5). В качестве примера рассчитываем участки А-Б, Б-б. Участок А – Б Скорость воздушного потока на участке А-Б принимаем равную 10 м/с, т.к. рекомендуемая скорость воздушного потока шелушильного отделения крупозавода составляет 10….12 м/с. Расход воздуха Q для крупосортировочной машины БКЧ

составляет 960 м3/ч. По расходу воздуха и скорости воздушного потока согласно номограммы ( приложение 3, стр. 322. [ 4 ]) определяем диаметр воздуховода D1 = 190 мм, т.к. ближайший стандартный диаметр D1с = 200 мм, то принимаем D1 = 200 мм. По расходу воздуха Q = 960 м3/ч и D1 = 200 мм уточняем фактическую скорость воздушного потока по номограмме приложение 3, стр. 322. [ 4 ] ν = 9 м/с. Расчетная длина участка складывается из длины конфузора, двух прямиков и отвода. Длину конфузора определяем по формуле: − 200 = 400 мм 60 α 1 2 tg 2 tg 2 2 где b – наибольший размер входного отверстия конфузора по заданию для БКЧ. α1 – угол сужения конфузора принимаем 600. Длину отвода определяем по формуле: l

к

=

lo =

b − D

παnD1 180

=

1

=

475

3,14 ∗ 90 ∗ 2 ∗ 200 = 628мм 180 n=

Rk , D1

где n – отношение радиуса отвода к диаметру сети воздуховода принимают равным от 1…3. Принимаем n=2. Угол поворота отвода α = 900. Определяем расчетную длину участка А – Б :

l 1 = 400 + 500 + 628 + 2900 = 4428 мм Определяем коэффициенты сопротивлений на участке А – Б. Коэффициент сопротивления конфузора ζк определяем при угле α = 600 принятой конструктивно. А отношение l к 400 = ≥1 D1 200 При этом ζк =0,11 (по приложению №5 стр.332 [4 ]). Коэффициент сопротивления отвода ζо определяем по приложению 5 стр.329 [4 ] при следующих параметрах α = 900, Rк = 2D. ζо = 0,15. Определяем коэффициент сопротивления тройника прямого участка. Составляем соотношение диаметр прямого участка воздуховода к диаметру бокового участка воздуховода. И отношение скорости воздушного потока на боковом участке тройника к скорости воздушного потока на прямом участке тройника..

D VБ −б 9 м / с D А− Б 200 = n = =1 = =1 V А− Б 9 м / с DБ −б DБ 200 По этим данным определяем коэффициент сопротивления тройника на прямом участке и боковом участке по приложению №5 стр.330 [ 4 ] при этом угол α берем равным 300. Тогда согласно таблице на стр.330 ζп=0,45, ζб=0,15. Сумма коэффициентов местного сопротивлений:

ζ А − Б = ζ к + ζ о + ζ п = 0,11 + 0,15 + 0,45 = 0,71 Определяем потери давления на участке А-Б: H А − Б = (l × R + ∑ ζ А − Б × H д ) = 4,428 × 3,4 + 0,71 × 49,6 = 49,96 Па

где ℓ -длина участка; R – потери давления единицы длины воздухопровода определяем по номограмме приложение 3 стр.322 [ 4 ] по фактической скорости воздушного потока и расходу воздуха R=3,4 Па/м; Hд – дополнительные потери давления на подсос определяем по приложению 3 стр.322. [ 4 ] Hд = 49,6 Па. Участок Б – б. . По расходу воздуха Q = 960 м3/с и принятой скорости воздушного потока 10 м/с, как в предыдущем участке, согласно номограммы ( приложение 3, стр. 322. [ 4 ]) определяем диаметр воздуховода D2 = 190 мм, т.к. ближайший стандартный диаметр D2с = 200 мм, то принимаем D2 =DБ-б= 200 мм. По расходу воздуха Q = 960 м3/ч и D2 = 200 мм уточняем фактическую скорость воздушного потока по номограмме приложение 3, стр. 322. [ 4 ] VБ-б = 9 м/с. Фактическая скорость воздушного потока VБ-б = 9 м/с так же как в предыдущем участке диаметр воздуховода также D2 = 200 мм. величину отношения λ ⁄ D2 = 0,099 по номограмме приложения № 3 стр.322 [ 4 ] где λ – коэффициент сопротивления трения по участку. в − D2 Длина конфузора при α = 300 и b = 475, α2 = 300. lк = 2tqα 2 / 2 475 − 200 lк = = 400 мм 30 2tq 2 0 Длина отвода α = 60 , n = 2. παnD2 3,14 ⋅ 60 ⋅ 2 ⋅ 200 l0 = = = 390 мм. 180 180 Расчетная длина участка Б – б. ℓБ-б = 400+ 390+ 500 = 790+ 500 = 1290 мм. Коэффициент сопротивления конфузора

Рис.1. Поперечный разрез шелушильного отделения крупозавода по крупосортировкам

Рис. 2. Поперечный разрез шелушильного отделения крупозавода по рассевам

Рис.4. План 111 этажа крупозавода Рис.3. План 1V этажа крупозавода ζк при α - 600 и отношение

lк 400 = 〉1 равен ζк = 0,11. D2 200

Рис.5 Расчетная схема сети воздухово дов

Коэффициент сопротивления отвода ζ0 при α = 600, Rk = 2D, n = 2, ξ0 = 0,12. Коэффициент сопротивления тройника бокового участка определяем по приложению № 5 стр.330 [ 4 ] из соотношения D V Б −б D 280 9м / с =1 = = 0,9 , Б − В = n = VБ − В 9,8 м / с D Б −б DБ 200 ξп = 0.49, ξб =0.01. тогда сумма коэффициентов сопротивлений участка Б – б ∑ξ Б-б = 0,11+0,12+ 0,01=0,23 + 0,01 = 0,24. Потери давления на участке НБ-б = (l· R+ ∑ξ Б-б · H q). Н Б-б = (1,290 · 3,4 + 0,24 · 49,6)= 14,38 Па. R – потери давления единицы длины воздуховода определяем по номограмме приложения 3 стр. 322 [ 4 ] по фактической скорости воздушного потока 9 м/с и расходу воздуха. R = 3,4Па/м и Нq = 49,6Па – дополнительные потери давления на подсос. Определяем скорость воздушного потока на участке Б – В VБ-В по расходу воздуха QБ – В = QА –Б + QБ –б = 960 + 960 = 1920 м3/ч. На участке Б – В принимаем скорость 10,8 м/с и по QБ-В = 1920 и V = 10,8 м/с по приложению №3 стр.322 [ 4 ] определяем D3 = 260 мм. Ближайший стандартный диаметр воздухопровода D=280 мм. Принимаем D3 =DБ-В= 280 мм. По расходу воздуха 1920 м3/ч и D3 = 280 мм определяем фактическую скорость VБ-В = 9,8 м/с.

Содержание и объем курсового проекта. Курсовой проект по инженерной защите атмосферы состоит из пояснительной записки и графической части. Объем графической части.

1 лист 594*841. Монтажная схема технических средств для защиты атмосферы. 2 лист 594*841. Общий вид пылегазоулавливающего оборудования.

ГОСТ 2.301 – 68 (СТСЭВ 1181 - 78) установил следующие основные форматы листов чертежей и их обозначений. Обозначения формата А0, А1, А2, А3, А4. Размеры сторон формата в мм. 841*1189, 594*841, 420*594, 297*420, 210*297.

Оформление пояснительной записки.

В этом разделе необходимо кратко описать сущность и назначение технических средств по защите атмосферы. Необходимо также указать необходимость применения инженерных средств для защиты атмосферы. Обосновать компоновку технических средств для защиты атмосферы и выбор конструкции основного рабочего органа. Пояснительная записка оформляется на стандартных листах бумаги (формат А4). Текстовые материалы выполняются, как правило, рукописным способом. Расстояние от края листа до границы текста должно быть: слева – 25 мм., справа – 10 мм., сверху и снизу – не менее 20 мм.. На заглавном листе основная надпись выполняется по форме 2 (рис.7,а,), на последующих – по форме 2а (рис.7,б). ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ ПО ЕСКД.

Литература.

1.Русанов А.А. Справочник по пыле и золоулавливанию. Энергия, М., 1975. 2. Медведев В.Т. Инженерная экология. М., 2002, -687 с.

3. Чернобыльский И.Ч. «Машины и аппараты химических производств». Машгиз;, Москва, 1961 г. 4. Вайсман М.Р, ,Грубиян И,Я. «Вентиляционные и пылевые транспортные установки»., Колос; Москва; 1977 г.

Министерство образования Российской Федерации Восточно – Сибирский государственный технологический университет Институт пищевой инженерии и биотехнологии.

Кафедра «Процессы и аппараты пищевых производств, Инженерная защита окружающей среды» ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К курсовому проекту по инженерной защите атмосферы на тему: (название курсового проекта) _______________________________________________________

ИПИБ каф.ПАПП и ИЗОС «Утверждаю» Зав. кафедрой «___»_________200 г. ЗАДАНИЕ №______ по курсовому проектированию Студент ________________________курса______ группы___________________ факультета

ПРОЕКТИРОВАЛ СТУДЕНТ_____________ (номер группы) __________________________ (ФИО, подпись) «______»____________________________(дата) РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТА _________________________(ФИО, подпись) «____»_________________ 200_ г. (дата)

Министерство образования РФ. ВОСТОЧНО –СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФИО.__________________________________________________ _______________________________________________________ Время выдачи_____________________________________200 г. Срок защиты______________________________________200 г. Защита проекта назначена на ________________________200 г. 1.Тема проекта _______________________________________________________ _______________________________________________________ 2. Исходные данные к проекту ______________________________________________________ ______________________________________________________ 3. Содержание расчетно – пояснительной записки _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _

_______________________________________________________ 4. Перечень графического материала _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ 5. Литература, пособия

Руководитель проекта Задание принял к исполнению _______________________________________________________ (дата и подпись студента)