D型旋風(fēng)除塵器設(shè)計開題報告,旋風(fēng),除塵器,設(shè)計,開題,報告,講演,呈文 設(shè)計開題報告 題 目 D型旋風(fēng)除塵器設(shè)計 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 專業(yè) 1.選題的目的與意義 煙氣是燃料燃燒生成的氣態(tài)燃燒產(chǎn)物，使氣體和煙塵的混合物，是污染居民區(qū)大氣的主要原因。煙氣的成分很復(fù)雜，氣體包括水蒸氣、SO2、N2、O2、CO、CO2碳氫化合物以及氮氧化合物等，煙塵包括燃料的灰分、煤粒、油滴、以及高溫裂解產(chǎn)物等。因此煙氣對環(huán)境的污染是多種毒物的復(fù)合污染。煙塵對人體的危害與顆粒的大小有關(guān)，對人體產(chǎn)生危害的多是直徑小于10微米的飄塵，尤其以1-2.5微米的飄塵危害性最大。 中國是世界上以燃煤為主要能源的國家，也是燃煤污染物排放的第一大國，燃煤多造成的酸雨污染和顆粒物污染而導(dǎo)致的環(huán)境問題，已成為世界各國關(guān)注的熱點。在排放的燃煤煙氣里，含有大量的粉塵和二氧化硫，影響環(huán)境質(zhì)量，危害人體健康。粉塵的性質(zhì)，決定了其控制的緊迫性。目前，我國部分地區(qū)，空氣中PM2.5指標嚴重超標。因此，早日解決我國的環(huán)境問題，迫切需要加大加強對燃煤煙氣的除塵系統(tǒng)的研究與推廣應(yīng)用。 本課題所設(shè)計的旋風(fēng)除塵器是除塵裝置的一種。除塵機理是使含塵氣流坐旋轉(zhuǎn)運動，借助于離心力將塵粒從氣流中分離并捕集于器壁，再借助重力作用使塵粒落入灰斗。旋風(fēng)除塵器的各個部件都有一定的尺寸比例，每一個比例關(guān)系的變動，都能影響旋風(fēng)除塵器的效率和壓力損失，其中除塵器直徑、進氣口尺寸、排氣管直徑為主要影響因素。在使用時應(yīng)注意，但超過某一界限時，有利因素也能轉(zhuǎn)化為不利因素。另外，有的因素對于提高除塵效率有利，但卻會增加壓力損失，因而對各因素的調(diào)整必須兼顧。 優(yōu)點： （1） 結(jié)構(gòu)簡單 （2）易于制造、安裝和維護管理 （3）設(shè)備投資和操作費用都較低 （4）動力消耗不大 （5）已廣泛用于從氣流中分離固體和液體粒子，或從液體中分離固體粒子 旋風(fēng)除塵器屬于中效除塵器，且可用于高溫煙氣的凈化，是應(yīng)用廣泛的一種除塵器，多應(yīng)用于鍋爐煙氣除塵、多級除塵及預(yù)除塵。它的主要缺點是對細小塵粒(<5μm)的去除效率較低。 給定參數(shù)如下： 煙氣流量： 1500m3/h 除塵效率： 80% 設(shè)計壓力： 0.18MPa 設(shè)計溫度： 100℃ 進口粉塵濃度： 100g/m3（標） 2.國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2.1發(fā)展歷程 自1886年摩爾斯第一臺圓錐形旋風(fēng)除塵器問世以來的百余年里，許多學(xué)者對其流場特性、結(jié)構(gòu)、型式、尺寸比例的研究一直進行著。范登格南于1929---1939年對旋風(fēng)除塵器氣流型式的研究發(fā)現(xiàn)了旋風(fēng)除塵器中存在雙渦流。1953年特林丹畫出了旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流線。20世紀70年代西門子公司推出帶二次風(fēng)的旋風(fēng)除塵器。1983年許宏慶在論文中提出旋風(fēng)除塵器內(nèi)徑向流速分布呈現(xiàn)非軸向?qū)ΨQ性現(xiàn)象，研究出抑制湍流耗散的降阻技術(shù)。2001年浙江大學(xué)研究發(fā)現(xiàn)除塵器方腔內(nèi)的流場偏離幾何中心，并呈現(xiàn)中間為強旋流動和邊壁附近為弱旋的準自由蝸區(qū)的特點。隨著數(shù)學(xué)模型的完善和計算機仿真的引入，旋風(fēng)除塵器的研究與設(shè)計將更為深入。雖然對旋風(fēng)除塵器的運行機理做了大量的研究工作，但由于旋風(fēng)除塵器內(nèi)部流態(tài)復(fù)雜，準確的測定有關(guān)參數(shù)比較困難，因而牽今理論上仍不十分完善，捕集小于5nm塵粒的效率不高。 2.2國內(nèi)情況 張吉光等于1991年根據(jù)旋風(fēng)器內(nèi)氣流的軸向速度分布規(guī)律確定塵粒在旋風(fēng)器內(nèi)的平均停留時間分析了旋風(fēng)器內(nèi)氣流的三維速度分布規(guī)律對固相顆粒分離的影響及旋風(fēng)器各主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運行參數(shù)的影響，并考慮筒體與錐體邊界層內(nèi)顆粒的分離效應(yīng)，建立了旋風(fēng)除塵器的分級效率數(shù)學(xué)模型。 　　陳建義、時銘顯等于1993年在對PV型旋風(fēng)除塵器內(nèi)部流場及濃度測定的基礎(chǔ)上，考慮了顆粒間的相互碰撞、反混等對分離性能的影響，建立了旋風(fēng)除塵器分級效率的多區(qū)計算模型。 　　王廣軍、陳紅于2001年考慮了徑向濃度梯度以及重力沉降和徑向加速過程對固相顆粒分離的影響，建立了鍋爐細粉分離分離效率的計算模型。沈恒根等在假設(shè)：不考慮邊界層作用；忽略邊壁作用，塵粒到達外邊壁就被捕集；進入旋風(fēng)除塵器前，塵粒濃度分布均勻；不考慮重力作用，提出了平衡塵粒模型。運用渦匯升降流三維氣流分析塵粒運動，提出平衡塵粒分布，給出了平衡塵粒計算公式。清華大學(xué)的王連澤、彥啟森認為：旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流動主要受切向速度支配，旋風(fēng)除塵器的性能，也主要與切向速度相關(guān)，同時，他們應(yīng)用粘性流體力學(xué)理論，推導(dǎo)出了旋風(fēng)除塵器內(nèi)切向速度的計算公式。 　　張曉玲、亢燕銘、付海明等通過對旋風(fēng)除塵器內(nèi)塵粒粒子的運動和捕集特性的分析，討論了無量綱準則數(shù)Reynolds和Stokes與粒子分離過程的關(guān)系，并在對經(jīng)典文獻給出的試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析的基礎(chǔ)上，得到了一個有影響除塵效率的主要無量綱數(shù)表示的旋風(fēng)除塵器分級效率半經(jīng)驗計算式。 2.3國外情況 Sproull于1970年采用與電除塵器類似的方法，給出了旋風(fēng)除塵器效率的分離計算公式[8]。D.Leith和W.Licht于1972年考慮湍流擴散對固相顆粒分離的影響，基于邊界層分析理論，把氣流中懸浮顆粒的橫向混合理論與旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流的平均停留時間相結(jié)合，從理論上嚴格推導(dǎo)出了分級效率模型。 60年代，美國煉油廠應(yīng)用了Shell石油公司研制的高效多管旋風(fēng)除塵器后，使催化裂化裝置內(nèi)高溫再生煙氣的能量回收技術(shù)得到推廣。1966年美國燃燒工程公司開發(fā)了雙旋流型旋風(fēng)管，在粉煤鍋爐上工業(yè)應(yīng)用。 大于15mm顆?；境齼?，對分離5mm顆粒的效率可達91%。到了70年代，Shell石油公司又對旋風(fēng)管進行了改進，獲得了無底板旋風(fēng)管的專利。這種除塵器是將旋風(fēng)管的排塵板去掉后，在旋轉(zhuǎn)的排塵氣排出旋風(fēng)管底部時，猶如在該處建立了一道氣體屏障，灰斗返回氣中夾帶的細塵不會進入。 3. 課題的主要工作 3.1 準備相關(guān)工作 對D型旋風(fēng)除塵器的現(xiàn)狀、發(fā)展狀況、組成和工作原理進行初步了解。 3.2 材料選擇及主體、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 選擇各零部件的材料選擇，選擇旋風(fēng)除塵器的類型與結(jié)構(gòu)，操作條件的選擇 操作方式的選擇。旋風(fēng)除塵器幾何設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。 3.3 強度計算與校核 對旋風(fēng)除塵器進行強度計算、校核。 3.4 加工工藝，裝配程序，安全防腐 選擇加工工藝，及編寫裝配程序，考慮安全性能及采取防腐措施。 3.5 繪制裝配圖及零部件圖 利用AutoCAD繪圖軟件繪制出旋風(fēng)除塵器的裝備圖及各個零件圖。 3.6 查找不足，加以改正 查找設(shè)計中的不足之處，加以改正。 3.7 翻譯外文文獻，編寫說明書 翻譯外文文獻，并按要求編寫說明書。 4.課題的進度安排 2月17日～2月26日：尋找與課題相關(guān)的參考書及文獻資料，撰寫開題報告。 2月27日～3月10日：集中實習(xí)。 3月11日～3月24日：完成外文翻譯。 3月25日～3月29日：查閱文獻資料，確定設(shè)計方案，開始課題設(shè)計。 3月30日～4月14日：旋風(fēng)除塵器的幾何設(shè)計和總體設(shè)計，計算并校核。 4月15日～4月21日：選擇加工工藝，裝配過程，考慮安全防腐等細節(jié) 。 4月22日～5月5日：依據(jù)設(shè)計步驟繪制零件圖，裝配圖。 5月6日～5月21日：提交論文初稿，答辯前的準備，交論文正式稿。 5月22日～5月26日：畢業(yè)答辯。 參考文獻 [1] 金國淼.化工設(shè)備設(shè)計全書-除塵設(shè)備［Ｍ］ .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 [2] 工程材料實用手冊編輯委員會.工程材料實用手冊［Ｍ］ .北京：中國標準出版社，2002 [3] 朱有庭.化工設(shè)備設(shè)計手冊［Ｍ］ .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [4] 朱振華，邵澤波.過程裝備制造技術(shù)［Ｍ］ .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011 [5] 華南理工大學(xué)化工原理教研組.化工過程及設(shè)備設(shè)計［Ｍ］ .廣州：華南理工大學(xué)出版社，1986 [6] 趙惠清，蔡紀寧.化工制圖 ［Ｍ］ .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015 [7] 譚蔚.化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)［Ｍ］ .天津：天津大學(xué)出版社，2014 [8] 張艷輝,劉有智,霍紅,陳丹. 旋風(fēng)除塵器的研究進展[J]. 華北工學(xué)院學(xué)報,1998,19(04):44-48 [9] 陳宏基. 旋風(fēng)除塵器機理性能研究及改進[D].江南大學(xué),2006 [10] 王廣軍,陳紅. 電廠鍋爐細粉分離器性能分析數(shù)學(xué)模型[J]. 中國電機工程學(xué)報,2001,(09):54-58 [11] 陳建義,時銘顯. 旋風(fēng)分離器分級效率的多區(qū)計算模型[J]. 石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1993,(02):54-58 [12] 向曉東.現(xiàn)代除塵理論與技術(shù)［Ｍ］. 北京: 冶金工業(yè)出版社，2002.6.1 [13] 王福軍.計算流體動力學(xué)分析［Ｍ］. 北京：清華大學(xué)出版社，2004.9.1 [14]陳海娥,李康,劉金玉,陳群. 旋風(fēng)除塵CFD分析[J]. 汽車技術(shù),2003,(04):13-16 [15]張吉光,葉龍. 高效旋風(fēng)器分級效率理論計算的新方法[J]. 青島建筑工程 學(xué)院學(xué)報,1991,(04):41-48 [16]喻健良.化工設(shè)備機械基礎(chǔ)［Ｍ］.大連：大連理工大學(xué)出版社.2009 指導(dǎo)教師批閱意見 指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日