D型旋風除塵器設計開題報告,旋風,除塵器,設計,開題,報告,講演,呈文 設計開題報告 題 目 D型旋風除塵器設計 學生姓名 班級學號 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、以及高溫裂解產物等。因此煙氣對環(huán)境的污染是多種毒物的復合污染。煙塵對人體的危害與顆粒的大小有關，對人體產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致的環(huán)境問題，已成為世界各國關注的熱點。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)境質量，危害人體健康。粉塵的性質，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)的研究與推廣應用。 本課題所設計的旋風除塵器是除塵裝置的一種。除塵機理是使含塵氣流坐旋轉運動，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。旋風除塵器的各個部件都有一定的尺寸比例，每一個比例關系的變動，都能影響旋風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。在使用時應注意，但超過某一界限時，有利因素也能轉化為不利因素。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，因而對各因素的調整必須兼顧。 優(yōu)點： （1） 結構簡單 （2）易于制造、安裝和維護管理 （3）設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 旋風除塵器屬于中效除塵器，且可用于高溫煙氣的凈化，是應用廣泛的一種除塵器，多應用于鍋爐煙氣除塵、多級除塵及預除塵。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% 設計壓力： 0.18MPa 設計溫度： 100℃ 進口粉塵濃度： 100g/m3（標） 2.國內外發(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除塵器問世以來的百余年里，許多學者對其流場特性、結構、型式、尺寸比例的研究一直進行著。范登格南于1929---1939年對旋風除塵器氣流型式的研究發(fā)現(xiàn)了旋風除塵器中存在雙渦流。1953年特林丹畫出了旋風除塵器內的流線。20世紀70年代西門子公司推出帶二次風的旋風除塵器。1983年許宏慶在論文中提出旋風除塵器內徑向流速分布呈現(xiàn)非軸向對稱性現(xiàn)象，研究出抑制湍流耗散的降阻技術。2001年浙江大學研究發(fā)現(xiàn)除塵器方腔內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)學模型的完善和計算機仿真的引入，旋風除塵器的研究與設計將更為深入。雖然對旋風除塵器的運行機理做了大量的研究工作，但由于旋風除塵器內部流態(tài)復雜，準確的測定有關參數(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國內情況 張吉光等于1991年根據(jù)旋風器內氣流的軸向速度分布規(guī)律確定塵粒在旋風器內的平均停留時間分析了旋風器內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器各主要結構參數(shù)和運行參數(shù)的影響，并考慮筒體與錐體邊界層內顆粒的分離效應，建立了旋風除塵器的分級效率數(shù)學模型。 　　陳建義、時銘顯等于1993年在對PV型旋風除塵器內部流場及濃度測定的基礎上，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：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。清華大學的王連澤、彥啟森認為：旋風除塵器內的流動主要受切向速度支配，旋風除塵器的性能，也主要與切向速度相關，同時，他們應用粘性流體力學理論，推導出了旋風除塵器內切向速度的計算公式。 　　張曉玲、亢燕銘、付海明等通過對旋風除塵器內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系，并在對經典文獻給出的試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析的基礎上，得到了一個有影響除塵效率的主要無量綱數(shù)表示的旋風除塵器分級效率半經驗計算式。 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除塵器內氣流的平均停留時間相結合，從理論上嚴格推導出了分級效率模型。 60年代，美國煉油廠應用了Shell石油公司研制的高效多管旋風除塵器后，使催化裂化裝置內高溫再生煙氣的能量回收技術得到推廣。1966年美國燃燒工程公司開發(fā)了雙旋流型旋風管，在粉煤鍋爐上工業(yè)應用。 大于15mm顆?；境齼?，對分離5mm顆粒的效率可達91%。到了70年代，Shell石油公司又對旋風管進行了改進，獲得了無底板旋風管的專利。這種除塵器是將旋風管的排塵板去掉后，在旋轉的排塵氣排出旋風管底部時，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 準備相關工作 對D型旋風除塵器的現(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、零部件結構設計 選擇各零部件的材料選擇，選擇旋風除塵器的類型與結構，操作條件的選擇 操作方式的選擇。旋風除塵器幾何設計和結構設計。 3.3 強度計算與校核 對旋風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。 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，確定設計方案，開始課題設計。 3月30日～4月14日：旋風除塵器的幾何設計和總體設計，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.化工設備設計全書-除塵設備［Ｍ］ .北京：化學工業(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.化工設備設計手冊［Ｍ］ .北京：化學工業(yè)出版社，2005 [4] 朱振華，邵澤波.過程裝備制造技術［Ｍ］ .北京：化學工業(yè)出版社，2011 [5] 華南理工大學化工原理教研組.化工過程及設備設計［Ｍ］ .廣州：華南理工大學出版社，1986 [6] 趙惠清，蔡紀寧.化工制圖 ［Ｍ］ .北京：化學工業(yè)出版社，2015 [7] 譚蔚.化工設備設計基礎［Ｍ］ .天津：天津大學出版社，2014 [8] 張艷輝,劉有智,霍紅,陳丹. 旋風除塵器的研究進展[J]. 華北工學院學報,1998,19(04):44-48 [9] 陳宏基. 旋風除塵器機理性能研究及改進[D].江南大學,2006 [10] 王廣軍,陳紅. 電廠鍋爐細粉分離器性能分析數(shù)學模型[J]. 中國電機工程學報,2001,(09):54-58 [11] 陳建義,時銘顯. 旋風分離器分級效率的多區(qū)計算模型[J]. 石油大學學報(自然科學版),1993,(02):54-58 [12] 向曉東.現(xiàn)代除塵理論與技術［Ｍ］. 北京: 冶金工業(yè)出版社，2002.6.1 [13] 王福軍.計算流體動力學分析［Ｍ］. 北京：清華大學出版社，2004.9.1 [14]陳海娥,李康,劉金玉,陳群. 旋風除塵CFD分析[J]. 汽車技術,2003,(04):13-16 [15]張吉光,葉龍. 高效旋風器分級效率理論計算的新方法[J]. 青島建筑工程 學院學報,1991,(04):41-48 [16]喻健良.化工設備機械基礎［Ｍ］.大連：大連理工大學出版社.2009 指導教師批閱意見 指導教師(簽名)： 年 月 日