Расчет системы вентиляции окрасочного цеха

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Октября 2012 в 01:15, дипломная работа

Краткое описание

Цель дипломного проекта рассмотреть работу покрасочного цеха с точки зрения образующихся в процессе работы загрязняющих веществ, систематизировать сведения по процессам и аппаратам очистки воздуха, устройству, работе и расчёту абсорбера Вентури, с целью уменьшения негативного воздействия на окружающую воздушную среду.

Содержание

Введение 5
1. Литературный обзор 7
1.1. Основные проблемы охраны атмосферного воздуха 7
1.2. Воздействие паров растворителей на окружающую среду 8
1.3. Минимизация ущерба окружающей среде от нанесения лакокрасочного покрытия в США и странах Европы 12
1.4. Работа покрасочно – сушильной камеры OLT (германия) 14
1.5. Очистка воздуха от примесей 15
1.5.1. Абсорбционный метод 16
1.5.2. Адсорбционный метод 16
1.5.3. Термическое дожигание 18
1.5.4. Термокаталитические методы 19
1.5.5. Озонные методы 21
1.5.6. Биохимические методы 22
1.5.7. Плазмохимические методы 23
1.5.8. Плазмокаталитический метод 24
1.5.9. Фотокаталитический метод 25
2. Методическая часть 26
2.1. Характеристика расположения предприятия 26
2.2. Технология покраски автомобилей 26
2.3. Используемые материалы 29
2.4. Химический состав нитроэмалей 35
3. Технологическая часть 39
3.1. Состав оборудования, входящего в технологическую схему 39
3.2. Описание технологической схемы 39
3.3. Описание семы очистки сточных вод 40
4. Расчетная часть 42
4.1. Определение выделений загрязняющих веществ при нанесении лакокрасочных материалов 42
4.2. Определение гидравлического сопротивления вентиляционной системы 45
4.3. Расчет абсорбера 47
4.4. Расчет мощности вытяжного вентилятора 50
4.5. Выводы 50
5. Безопасность жизнедеятельности 51
5.1. Вредные и опасные факторы цеха покраски автомобилей 51
5.1.1. Токсические и взрывоопасные характеристики используемых материалов 52
5.1.2. Классификация помещения автосервиса 54
5.1.3. Прогноз возможных последствий опасных и вредных факторов на работников 55
5.2. Предложения (мероприятия) по охране труда персонала цеха 57
5.2.1. Меры по предотвращению пожара и взрыва на окрасочном участке 57
5.2.2. Меры по предотвращению травматизма и заболеваний персонала 59
5.3. Защита персонала при чрезвычайных ситуациях 60
5.3.1. Эвакуационные мероприятия 61
5.4. Выводы 63
6. Экономическая часть 64
6.1. Расчет капитальных вложений в проект 64
6.2. Расчет ущерба окружающей среде 66
6.2.1. Ущерб до реконструкции 66
6.2.2. Ущерб после реконструкции 68
6.3. Расчет энергозатрат 68
6.4. Определение общей экономической эффективности природоохранных затрат 70
6.5. Определение общей расчетной экономической эффективности капитальных вложений в средозащитные мероприятия 70
6.6. Определение расчетного срока окупаемости капитальных вложений 71
6.7. Выводы 71
Заключение 72
Выводы 74
Список литературы 75

Скачать полностью (1.21 Мб) Сколько стоит заказать работу?

Прикрепленные файлы: 16 файлов

1 введение ..docx

— 17.00 Кб (Просмотреть файл, Скачать документ)

2 литературный обзор..docx

— 228.84 Кб (Просмотреть файл, Скачать документ)

3 Методическая часть..docx

— 43.50 Кб (Просмотреть файл, Скачать документ)

4 технологическая часть.docx

— 78.64 Кб (Просмотреть файл, Скачать документ)

5 Расчетная часть..docx

— 36.97 Кб (Скачать документ)

Гла 4. Расчетная часть 4.1. Определение выделений загрязняющих веществ при нанесении лакокрасочных материалов В качестве исходных данных для расчета выделения загрязняющих веществ при различных способах нанесения лакокрасочного покрытия принимают фактический или плановый расход окрасочного материала, долю содержания в нем растворителя, долю компонентов лакокрасочного материала, выделяющихся из него в процессах окраски и сушки. Порядок расчёта общей массы выделившихся веществ следующий. Сначала определяют массу веществ, выделившихся при нанесении лакокрасочного материала на поверхность[6]. Количество аэрозоля краски, выделяющегося при нанесении ЛКМ на поверхность изделия (детали), определяется по формуле: П^а_о_к = m_к · δ_а / 10² где m_к - масса краски, используемой для покрытия (кг), δ_а - доля краски, потерянной в виде аэрозоля (%), (табл. 2). Количество летучей части каждого компонента по формуле: П^п^а^р_о_к = m_к · f_р · δ’_р / 10⁴ где f_р - доля летучей части (растворителя) в ЛКМ, (табл. 1), δ’_р - доля растворителя в ЛКМ, выделившегося при нанесении покрытия


					ДП – ГЗ.09.005/-05-010-2005-2011

Изм	Лист	№докум.	подпись	дата
Разраб.		Шиянов А.Г.			Расчетная часть	Лит.	Лист	Листов
Руковод.		Теплова Т.Ю.
Консульт.						Факультет сервиса
Н. Контр.
Зав. кафед.		Пелевин Ф.В.

Данные для расчета

Максимальный расход краски (включая растворитель) (кг/ч) – 10

Содержание растворителя в используемой краске (%) – 20

Таблица 3.

Данные об относительном количестве образующихся аэрозолей краски и паров растворителя в процессе нанесения и сушки лакокрасочного покрытия различными методами[12]

Способ окраски

Аэрозоли (процент от производительности при окраске)

Пары растворителя (процент от общего содержания растворителя в краске)

При окраске

При сушке

Распыление

Пневматическое

Безвоздушное

Гидроэлектростатическое

Пневмоэлектрическое

Электростатическое

Горячее

Электроосаждение

Окунание

Струйный облив

Покрытие лаком в лаконаливных машинах

Металлические изделия

Деревянные изделия

2,5

1,0

3,5

0,3

Данные о составе растворителя.

Таблица 4

Количество аэрозоля краски, выделившегося при нанесении покрытия (кг/ч)

Вещество	Пдк рз (мг/м₃)	Содержание( %)
Ацетон	200	7
Бутилацетат	200	10 - 30
Спирт этиловый	1000	10
Толуол	50	50
Этилацетат	200	12-21,2
Спирт бутиловый	10	7,7 - 10
Этилцеллозольв	10	8

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Количество летучей части нитроэмали (кг/ч) :

П_н = 80 * 3 /10² = 2,4

Количество летучей части компонентов растворителей (кг/ч)

Ацетона:

П_ац = 2 * 7 * 25 /10⁴ = 0,035

Бутилацетата

П_ба = 2 * 30 * 25 / 10⁴ = 0,15

Этилового спирта

П_эс = 2 * 10 * 25 / 10⁴ = 0,05

Толуола:

П_тол = 2 * 50 * 25 / 10⁴ = 0,25

Этилацетата:

П_эа = 2 * 21,2 * 25 / 10⁴ = 0,1

Бутанола:

П_бут = 2 * 10 * 25 / 10⁴ = 0,05

Этилцеллозольва:

П_эц = 2 * 8 * 25 / 10⁴ = 0,04

Тогда в помещении объемом V = 50 м³ изменение концентрации загрязняющих веществ за 1 час составит:

Ацетона – 0,035 * 10⁶ / 50 = 700 мг/м³

Бутилацетата – 0,15 * 10⁶ / 5 = 3000 мг/м³

Этанола – 0,05 * 10⁶ / 50 = 1000 мг/м³

Толуола – 0,25 * 10⁶ / 50 = 500 мг/м³

Этилацетата – 0,1 * 10⁶ / 50 = 2000 мг/м³

Бутанола – 0,05 * 10⁶ / 50 = 1000 мг/м³

Этилцеллозольва – 0,04 * 10⁶ / 50 = 800 мг/м³

Сравнивая полученные значения с предельно допустимыми концентрациями получим, что концентрация толуола превысит ПДК в 5000/50 = 100 раз. Концентрация других веществ превысит ПДК в меньшей степени. Следовательно, для того что бы качество воздуха в цеху соответствовало нормативам, необходима кратность воздухообмена в час – 100.

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Тогда расход воздуха L (м³/ч) составит:

L = 50 * 100 = 5000

4.2. Определение гидравлического сопротивления вентиляционной системы

Данные для расчета:

Плотность воздуха ρ (кг/м³) – 1,22

Динамическая вязкость μ (Па/с) – 1,85*10^-5

Воздуховод имеет длину 6 м, два двухшовных поворота с углом 90^о и одну задвижку.

Зная расход воздуха L и допустимые скорости движения воздуха v по воздуховодам, определяем их сечение F (в м2):

F = L / 3600v

где v=6-12 м/с - для магистральных воздуховодов и не более 8 м/с - для ответвлений.

F = 5000 / (3600 * 8) = 0,174

Выберем стандартный воздуховод квадратного сечения со стороной, равной 400 мм. и толщиной стенки 0,7 мм. Площадь сечения такого воздуховода – (400-0,7*2)² /10⁶ = 0,16 м²,

Фактическая скорость:

ω = 5000 / (3600 * 0,16) = 8,68 м/с

Для канала прямоугольного сечения со сторонами a и b эквивалентный диаметр равен:

d_экв = 2ab /a + b

Тогда:

d_э= 2 * (400-0,7*2)² / 2 * (400-0,7*2) = 398,6 мм

Движение воздуха по воздуховодам сопряжено с преодолением сопротивления трения воздуха о стенки воздуховодов и местных сопротивлений (отводы, тройники, переходники, решетки). Потери давления Р на преодоление этих сопротивлений:

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

ΔP =( λ + Σζ_м.с.) *

Где: l – длина воздуховода; d – эквивалентный диаметр; Σζ_м.с – сумма местных сопротивлений; ρ – плотность газа; ω – скорость; ג- коэффициент сопротивления трению, равный:

λ = 0,316 * Re^-0,25

Re = ω d ρ / μ = 8,68 * 0,398 * 1,22 / 1,85 * 10^-5 = 227820

λ = 0,316 * 227820^-0,25 = 71990

Значения коэффициентов местных сопротивлений указаны в таблице (таблица 5)

Σζ_м.с = 0,6 * 2 + 0,5 = 1,7

ΔP = (71990 * 5 / 0,398 +1,7) * 1,22 * 8,68² = 82143 Па

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Таблица 5

Коэффициенты местных сопротивлений на участке трубопровода

N п.п.	Местное сопротивление	Коэффициент местного сопротивления
1	Задвижка	0.5
2	Вентиль с косым шпинделем	0.5
3	Вентиль с вертикальным шпинделем	6.0
4	Обратный клапан нормальный	7.0
5	Обратный клапан "захлопка"	3.0
6	Кран проходной	2
17	Отводы сварные одношовные под	-
18	углом 30°	0.2
19	углом 45°	0.3
20	углом 60°	0.7
21	Отводы сварные двухшовные	-
22	под углом 90°	0.6
23	то же, трехшовные	0.5
24	Тройник при слиянии потока:	-
25	проход	1.2
26	ответвление	1.8
27	Тройник при разветвлении потока:	-
28	проход	1.0
29	Ответвление	1.5
30	Тройник при встречном потоке	3.0
31	Внезапное расширение	1.0
32	Внезапное сужение	0.5
33	Грязевик	10

4.3. Расчет абсорбера

Данные для расчета:

Расход газа Q (м³/с) = 5000/3600 = 1,39

Удельный расход жидкости на орошение - 0,8-2,0

Начальная концентрация х₁,(кг/м³) - 0,25 / 5000 = 5 * 10^-5

Исходя из данных о расходе газа, подбираем по таблице & трубу-распылитель ГВПВ-0,014-01с диаметром горловины 135мм, длиной 3140мм

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Тогда площадь сечения будет равна

S = πd²/4 = 3,14 * 0,135²/4 = 0,014м²

А скорость газа в горловине составит

w = Q / S = 1,39 / 0,014 = 99,3 м/с

Гидравлическое сопротивление абсорберов вентури является суммой гидравлических сопротивлений трубы-распылителя и каплеуловителя[5].

Гидравлическое сопротивление трубы-распылителя равно:

ΔР = ζ_с ω_г² ρ / 2 + ζ ω_ж² ρ_ж m / 2

ζ_с = 0,165 + 0,034 l_г /d_э (0,06 + 0,028 l_г /d_э) ω_г /ω_зв

ζ_ж = А ζ_с m^1+B

где ζ_с коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы-распылителя; ζ_ж – коэффициент гидравлического сопротивления при вводе жидкости; ω_г – скорость газа в горловине, м/с; ρ_г ρ_ж – плотность газа и жидкости, кг/м³; l_г – длина горловины, м; d_э – эквивалентный диаметр горловины, м; ω_зв – скорость звука, м/с; ω_г / ω_зв = М – число маха; А и В – коэффициенты, определяемые по справочникам. m – константа равновесия или распределения компонента,

ζ_с = 0,165 + 0,034 * 3,14 / 0,135 (0,06 + 0,028 * 3,14 / 0,135) * 99,3 / 343 = 0,727

ζ_ж = 0,09 * 0,727 * 1,97¹ = 0,13

ΔР = 0,727 * 99,3² * 1,22 / 2 +0,13 * 99,3² * 1 * 10³ * 0,07 / 2 = 8858 Па

Подбираем по каталогу на основании объемного расхода очищаемых газов Q циклон- каплеуловитель KЦT-600, с диаметром, D =600мм

Рассчитываем его гидравлическое сопротивление, Па, из выражения:

Δp_u = 0,5ζw² ρ

где ζ - коэффициент гидравлического сопротивления циклона-каплеуловителя; w - скорость газов в свободном сечении циклона, характеризуемом его диаметром, приводимом в каталоге

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

w = 1,39/π*0,3² = 4,92 м/с

ζ = 18

Δp_u = 0,5 * 18 * 4,92² * 1,22 = 265,8 Па

Общее гидравлическое сопротивление абсорбера Вентури

Δp_o = Δp + Δp_u = 8858 + 266 = 9124 Па

Таблица 6

Основные типоразмеры газопромывателя Вентури

Тип, размер трубы

Диаметр горловины D мм

Производительность (по условиям выхода) м³/ч

Расход орошающей жидкости м³/ч

Давление жидкости перед форсункой

Маса, кг

ГВПВ – 0,006

ГВПВ – 0,006-01

1700-3500

1,18-3,2

3,26,84

180-370

60-130

ГВПВ-0,010

ГВПВ-0,010-01

115

3100-6500

2,16-5

5-12,6

80-410

60-400

123

128

ГВПВ-0,014

ГВПВ-0,014-01

135

4140- 8400

2,9-5

5-16,8

80-410

60-700

150

155

ГВПВ0-0,019

ГВПВ-0,019-01

155

5590-11340

9-13

13-22,7

80-980

420-710

192

195

ГВПВ-0,025

ГВПВ-0,025-01

180

7490-15120

5,2-13

13-30

150-980

80-450

251

265

ГВПВ-0,030

ГВПВ-0,030-01

200

9320-18900

6,5-13

13-38

60-250

100-910

303

288

288ГВПВ-0,045

ГВПВ-0,045-01

240

13800-28000

9,75-30

30-56

60-570

110-390

396

431

ГВПВ-0,060

ГВПВ-0,060-0

280

18630-37800

13-30

30-75,6

100-570

110-710

559

ГВПВ-0,080

ГВПВ-0,080-01

320

23460-47600

16,8-45

45-95,2

80-570

110-500

690

696

ГВПВ-0,100

ГВПВ-0,0100-0,1

370

32430-65800

22,6-45

45-131,6

80-320

60-540

902

910

ГВПВ-0,140

ГВПВ-0,140-0,1

420

41400-84000

28,8-45

45-168

130-320

60-800

1120

1130

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

4.4. Расчет мощности вытяжного вентилятора

Данные для расчета:

Расход воздуха Q, (м³/с) – 1,39;

Гидравлическое сопротивление Δр, (Па)

82143 + 9124 = 91267

Мощность электродвигателя рассчитывается по формуле:

P= k₃ х 10^-3

Где: Q- производительность вентилятора (м³/с); Н – давление на выходе (Па);

Η_в –КПД вентилятора, равный 0,6-0,8; η_п – КПД передачи, равный 0,9-0,95; k₃ – коэффициент запаса, равный 1,1 при мощности менее 5кВт

Р = 1,1 * 1,39 * 91267 / (0,9*0,7) * 10^-3 = 221503

4.5. Выводы

В расчетной части дипломного проекта была произведена количественная оценка выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, был выполнен расчет необходимой производительности оборудования предлагаемой технологической схемы, на основании чего произведен подбор воздуховода, вентиляторов и очистного устройства. был подобран газопромыватель типа ГВПВ-0,014-01с диаметром горловины 135мм, длиной 3140мм и степенью очистки 0,9, циклон- каплеуловитель KЦT-600, с диаметром, равным 600мм, и вентилятор канальный, мощностью 250 Вт и производительностью 1,9м³/с. А так же

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата