通风工程课设

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1、目录1概述31.1目标厂房基本情况31.2设计要求41.3设计依据和原则52除尘系统设计选择52.1排风（吸气）罩的设计选择52.1.1排风罩的选择52.1.2排风罩口位置的确定62.2风管的设计选择62.2.1风管断面形状的选择62.2.2风管材料的选择62.2.3分管弯头的选择62.2.4三通连接器的选择63风管通风量的计算63.1 A处罩口所需通风量的计算63.2 B处罩口所需通风量的计算73.3 C处罩口所需通风量的计算73.4 D处罩口所需通风量的计算83.5通风系统总排风量的计算84通风系统水力计算84.1通风除尘系统示意图84.2最不利管路的确定94.3确定管径和摩擦阻力94.4

2、确定各管段局部阻力系数94.4.1 管段 194.4.2 管段 294.4.3 管段 3104.4.4 管段 4104.4.5 管段 5104.4.6 管段 6114.4.7 管段 7114.4.8 管段 8114.4.9 管段 9124.5管道水力计算125并联管路阻力平衡145.1 节点 A145.2 节点 B145.3 节点 C145.4系统总阻力156除尘器和风机的选择156.1除尘器的选择156.2风机的选择157对比与总结15参考文献161概述工业通风的任务是控制生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温、高湿，创 造良好的生产环节和保护大气环境。工业通风就是利用技术手段将车间内被生产

3、活动所污染的空气排走，把新鲜的或经专门处理的清洁空气送入车间内。它起着 改善车间生产环境，保证工人从事生产所必需的劳动条件，保护工人身体健康的 作用，是控制工业毒物，防尘，防毒，防暑降温工作中积极有效的技术措施之一。本次课程设计针对的厂房会产生大量的有害粉尘，严重威胁工作人员的生命 健康安全，因此要对其进行分析处理，设计合理有效的除尘系统。进行此次设计 主要依据有毒害气体国家排放标准对该厂房进行局部除尘设计，科学有效的降低 厂房内有害无粉尘浓度，使其达到或低于国家标准，让员工有较好的工作环境。1.1目标厂房基本情况某一工厂厂房平面布置图如图2所示，该厂房高为8米，生产车间的有害物 分布如图所示

4、。风管采用钢板制作，排除各种有害物，大气温度为常温。图1厂房平面布置国d IA处有一个污染源，需要安设排风罩，其尺寸为200*500mm的矩形外部吸 气罩（四周无边），为了能够有效的排出此污染物，要求在距罩口500mm处，造 成Vx=0.25m/s的吸入速度，其局部阻力系数为Z =1.0（对应接管动压）。在B处有一金属熔化炉，炉内金属温度为500C，周围空气温度为20C，管 内温度为60C，散热面为水平面，直径B=0.8m。在热设备上方0.6m处设一个 接受罩。在C处有一个振动筛，如图3所示，振动筛的平面尺寸为E=800mm， L=700mm，粉状物料用手工投向筛上时的发散速度为V1=0.25

5、m/s，周围干扰气 流速度V0=0.2 m/s，为了排除粉尘在其旁边按一尺寸为600*300mm的侧吸罩C， 其局部阻力系数为Z =1.0（对应接管动压）。D处有一包装机，包装口宽0.8 m，口高1.5 m。包装机结构如图4所示。图2振动筛示意图图3包装机结构图1.2设计要求整个系统要求包括排风罩、管道，除尘器、风机和电机等部分组成。该通风系统设计应包括以下内容：（1）风管的布置及风管断面形状和材料的选择；（2）设计B处的接受罩、C和D的局部排风罩；（3）通风系统的水力计算；（4）画出通风系统示意图（不要画在专业图纸上）；（5）除尘器和风机的布置和选型；（6）画出接受罩和局部排风罩的结构尺寸图

6、；（7）画出整个通风系统的平面图和剖面图；（8）设计两种方案并比较优劣。（所绘制的图形要求用CAD）1.3设计依据和原则工业通风的设计过程在遵循基本的设计规范之外，应当遵循的三项基本原则: 以人为本、系统化、环保原则，在设计中体现重视人的生命健康安全及保证排放 的污染物浓度在环境标准以内。其中，系统化原则是设计原则的核心，空气处理要求相同，室内参数要求相 同的，可化为统一系统。对下列情况应单独设置排风系统：两种或两种以上的有害物质混合后会引起 燃烧或爆炸；两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘；放散剧毒物质的房 间和设备。除尘系统的划分（1）划分系统时要考虑输送气体的性质、工作班次、相互距离

7、等因素。设 备同时运转，而粉尘性质不同时，只要允许不同的粉尘混合或者粉尘无回收价值， 可合为一个系统。（2）应把同一生产工序中同时操作的产尘设备排风点合为一个系统。（3）从除尘设计的角度分析，对于破碎、筛分、配料等工艺过程。一般均 以料仓作为区分是否属于同一工序的标志。（4）排出水蒸气的排风点不能和产尘的排风点合成一个系统，以免堵塞管 道。（5）温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致管道内结露时，不宜合为 一个系统。（6）如果排风量打的排风点位于风机附近，不宜和远处的排风量小的排风 点合为一个系统。因为增加这个排风点，会使整个系统阻力增大，增加运行费用。 本次设计题目点出：排除各种有害物，大气

8、温度为常温。则在设计之时可将车间 内的四个产尘点在最后混合成一个系统进行设计。依据以人为本原原则、环保原则满足使用者的生理及心理的需求，依据法律 法规保护人身健康、保护周边环境，是通风系统设计的根本原则。2除尘系统设计选择2.1排风（吸气）罩的设计选择2.1.1排风罩的选择（1）A处：尺寸为200X 500mm的矩形外部吸气罩（四周无边）；（2）B处：是金属熔化炉，生产过程中产生高温含尘烟气，炉内金属温度 为500C，可见在高温炉的生产过程中产生热气流，会带动污染物（粉尘）一起 运动。对于这种情况，应尽可能把排风罩设在污染气流的前方，让它直接进入罩 内。所以，应采用热源上部接受式排风罩。散热面

9、为水平面，直径为0.8m；（3）C处：尺寸为600X300mm的侧吸罩；（4）D处：由D处的包装机结构图可知：由于空间的限制，安装高低悬罩均不合适，应选用侧吸罩。2.1.2排风罩口位置的确定（1）采用侧吸罩，罩口位置设在距离污染源500mm处；（2）热源接受罩罩口设在金属熔化炉上方0.6m；（3）侧吸罩罩口设置在设备前方2m；（4）矩形罩口侧吸罩前方600mm。2.2风管的设计选择2.2.1风管断面形状的选择风管断面形状有圆形和矩形两种。两者相比，在相同断面积时圆形风管的阻 力小、材料省、强度也大；圆形风管直径较小时比较容易制造，保温亦方便。但 是圆形风管管件的放样、制作较矩形风管困难，布置时

10、不易与建筑、结构配合， 明装时不易布置得美观。一般，当风管中流速较高，风管直径较小时，通常使用 圆形风管，所以此处选用圆形风管。2.2.2风管材料的选择用作风管的材料一般有薄钢板、耐热耐磨合金钢、硬聚乙烯塑料板、胶合板、 纤维板、矿渣石膏板、砖及混凝土等。A、C、D处产生的含尘气体、粉尘温度不高，故要求风管材料耐磨损，采用 一般钢管即可，厚度为35mm。B处金属熔化炉，会产生高温对风管要求较高，且其中又含有粉尘，需要耐 磨耐高温，如果达到600950 C，则可选用耐热耐磨合金钢；一般钢管也能够承 受较高温度并且具有耐磨性能。出于经济实用且此处的炉内温度只有500C，在 一般钢管承受高温范围之内

11、，则选用一般钢管即可，厚度也为35mm。2.2.3分管弯头的选择布置管道时，应尽量取直线，减少弯头。圆形风管弯头的曲率半径一般应大 于（12）倍管径。故此处取90弯头。由于管道中含尘气流对弯头的冲刷磨 损，极易磨穿、漏风，影响正常的集尘效果，因此要对弯头加以耐磨设施。2.2.4三通连接器的选择三通内流速不同的两股气流汇合时的碰撞，以及气流速度改变时形成涡流时 造成局部阻力的原因。为减小三通的局部阻力，应避免引射现象，还应注意支管 和干管的连接，减小其夹角，支管与总管的夹角取30 ；同时，还应尽量使支管 和干管内的流速保持相等。三通弯头一样，三通管件也应加耐磨设施。3风管通风量的计算3.1 A处

12、罩口所需通风量的计算A处排风罩是尺寸为200X500mm的矩形外部吸气罩（四周无边），可将其看成 400*500mm的假想罩，而放在工作台上的实际罩口尺寸只是假想罩的一半。 故计算如下：a _ 400b = 5000.8x _ 500b = 500查表得：*=0.12)罩口上平均风速为：* =二=025 = 2.08m/s 00.120.12罩口处排放量为：L = V0F = 2.08 X (0.5 X 0.2) = 0.208m3/s 即A处的通风量为：0.208m3/s3.2 B处罩口所需通风量的计算B处采用热源上部接受式排风罩。 故计算如下：1由于 1.5何=1.5 X (匹 X 0.8

13、2)2 = 1.06m 此值大于H，所以该接受罩应采用低悬罩。又热源的对流散热量为：Q = aAtF = 1.7 X (500 20)3 X 4 X 0.82 = 3.212电/s 热射流收缩断面上的流量为：L0 = 0.167Q烦3 = 0.167 X 3.2123 X 0.83 = 0.176m3/s又由于横向气流影响小，所以排风罩口尺寸应比热源尺寸扩大150200mm，则低悬罩圆形罩口尺寸为：D = B + 200 = 800 + 200 = 1000mm假设V，为扩大面积上空气的吸收速度，则一般V，= 0.50.75m/s，此处取S = 0.5m/s则B处排风罩的通风量为： 如=虬+

14、V，F，= 0.176 + 0.5 X (12 0.82)X 4 = 0.317m3/s3.3 C处罩口所需通风量的计算C处采用尺寸为600 X 300mm的侧吸罩，三侧法兰的边宽取1000mm，U=0，H=0。污染气体的散发量为：如=战匕=0.8 X 0.7 X 0.25 = 0.14m3/s1.5（.4 + 2.5匕查文献可得，极限流量比为：0.3(万)+1巳cLH、L5y1.7 + 0.2 （百）+ 0.21 T41.5 X （旅）+2.50.80.8 1.7危）+0.2（面）0 1.50.802+ 0.2 0.3 X （-） +1 = 1.0470.8又干扰气流速度为：V0 = 0.2

15、m/s，根据文献中安全系数表，取安全系数m=8 则 C 处罩口所需通风量为：L=L0(1 + mK,) = 0.14x(1 + 8 x 1.047) = 1.313m3/s3.4 D处罩口所需通风量的计算由D处的包装机结构图可知：由于空间的限制，安装高低悬罩均不合适，应选用 侧吸罩。又由于矩形罩口较圆形罩口更容易设计和生产，故这里选择罩口尺寸为 600X300mm的侧吸罩，并要求在距罩口 600mm处产生匕=0.25m/s的吸入速 度，可将该罩看成400*500mm的假想罩，而放在工作台上的实际罩口尺寸只是 假想罩的一半。故计算如下：a 600=1b 600x 600=1b 600查表得：丁=

16、0.13罩口上平均风速为：* =、= 025 = 1.92m/s 00.130.13罩口处排放量为：如=V0F = 1.92 X (0.6 X 0.3) = 0.346m3/s即D处的通风量为：0.346m3/s3.5通风系统总排风量的计算L = La+Lb + L+Ld = 0-208 + 0.317 + 1.313 + 0.346 = 2.184m/s =7862.4m3/h4通风系统水力计算4.1通风除尘系统示意图图4通风除尘系统示意图4.2最不利管路的确定由图4确定157除尘器8风机9和467除尘器8风机9为最不利管道。4.3确定管径和摩擦阻力根据各管道的风量及选定的流速，确定最不利环

17、路上各管段的管径大小和单 位长度摩擦阻力。输送含有轻矿物粉尘的空气时，风管内最低空气流速为：垂直 风管12m/s，水平风管14m/s。考虑到除尘器及风管漏风，漏风率一般为3%5%，这里取5%，则管段8及 9计算风量为：L = 7862.4 X （1 + 5%） = 8255.523/九=2.29m3/s对于管段1：根据L=LA=0.208m3/s，V1=14m/s，由附录9可查出管径和单位长度摩擦阻 力：D1=138mm； Rm1=20Pa/m同理可查得管段2、3、4的管径及比摩阻并确定管段5、6、7的管径及单位 长度摩擦阻力，见管道水力计算表1。4.4确定各管段局部阻力系数由附录10可以查得

18、各个部位的局部阻力系数。4.4.1管段1侧吸罩：6=1.090 弯头（R/D=1.5）一个，6=0.17直流三通（15）（见图42 ）：根据 F1+F255 且 a =30查得：&15 =0-842 = (185)2 = 0.707F5*2203 =君=0-6040.525= 1 + 0.17 + 0.84 = 2.01图4-2直流三通示意图14.4.2管段2接受罩：a =120，6=0.27直流三通（23 ）（见图42 ）：弘=0.35150弯头（R/D=1.5） 一个，6=0.22W = 0.27 - 0.35 + 0.22 = 0.144.4.3管段3侧吸罩：6=1.0直流三通（36 ）

19、（见图43 ）：6=0.223 =（150）2 = 0.895F*3704拌=0-791 七 1.659150弯头（R/D=1.5） 一个， 根据 F3+F4-F6 且 a =30查得：&3-6 = 0.52 = 1 + 0.22 + 0.52 = 1.744.4.4管段4侧吸罩：6=1.090 弯头（R/D=1.5）一个，6=0.17直流三通（46）（见图43 ）：根据 F3+F4F6 且 a =30查得：&4-6 = L53 = 1 + 0.17 + 1.53 = 2.7图4-3直流三通示意图24.4.5管段5查得：W5-7 = 0.01 _ 0.525 _匚=2184 = 0.240圆形

20、三通（57 ）（见图44 ）： 合流（R0/D7=2）。 = 0.01图4-4合流圆形三通示意图4.4.6管段6牛=1659 = 0.760L72.184查得：&7 =0.03圆形三通（67）（见图44）： 合流（R0/D7=2）。4.4.7管段7除尘器进口变径管（渐扩管）除尘器进口尺寸600mm，变径管长度500mm，1 600 500tan q = x= 0.22 500a=7.136=0.0290弯头(R/D=1.5)2 个，6=0.17 = 0.02 + 0.17X2 = 0.364.4.8管段8除尘器出口变径管（渐缩管）除尘器进口尺寸600mm，变径管长度L=300mm，1 600

21、500tan。=二 x= 0.12 500a=5.716=0.190弯头（R/D=1.5） 2 个，6=0.17风机进口渐扩管先近似选出一台风机，风机进口直径D=600mm，变径管长度l=300mmf进=(62)2 = 144乌 (500).1tan a = - X600 - 5003000.17乙a=9.656=0.03= 0.1 + 0.17x2 + 0.03 = 0.474.4.9管段9风机出口突缩管风机出口尺寸600mm, D9=500mm600=W2 = L446=0.2带扩散管的伞型风帽（h/Do=O.5）：6=0.6= 0.2+ 0.6 = 0.84.5管道水力计算管道水力计算表

22、如下:管段编号流量（m岁s）长度l(m)管径D(mm)流速V（m/s）动压P（Pa）局部阻力系数戢局部阻力Z（Pa）单位长度摩阻力Rm（Pa/m）10.208813814117.62.01236.382040.346817514117.60.1416.461550.525522014117.61.74204.621261.65953701486.42.7317.52620.31741851286.40.010.861131.31353501286.40.032.594.672.18454701286.40.3631.103.482.2935001286.40.4740.613.192.2985

23、001286.40.869.123.1除尘器表4-1管道水力计算表5并联管路阻力平衡5.1节点Ap = 396.38P l 1aPi App = 44.86P396.3 44.86 a2 =_=88.68% 10%p396.38为使管段1、2达到阻%平衡，改变管段2的管径，增大其阻力。p44.86D = D ( )0.225 = 185 X ()0.225 = 113.3177177122加七396.38，根据通风管道统一规格，取理，=100mm,其对应的阻力为： 185p; = 44.86 X(Jqq)0 225 = 51.52已p 396.38- 51.52-A-一虫=-=87.00% 1

24、0%p396.38此时仍处于不平衡状愚。取D2= 100mm,在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。5.2节点BAp = 136.46P r 4ap = 25.59F p - Ap 136.46- 25.59 a =81.25% 10%p136.46为使管段3、4达到阻%平衡，改变管段3的管径，增大其阻力。p25.59D = D ( )0.225 = 350 X (-)0.225 = 240.16mm 33136.46根据通风管道统一规格，取D- = 240mm,其对应的阻力为： 350pg = 25.59 X ()0.225 = 27.86pap 136.46 27.86-5-1-_臭=79.

25、58% 10%136.46此时仍处于不平衡状态。取D3=300mm,在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。5.3节点Cp + Ap = 396.38 + 264.62 = 66+ Ap = 136.46 + 347.52 = 483.98p(p + (Ap； + Ap J 661-483.98 a 也=26.78% 10%Pi + Ap5661为使管段5、6达到由力平衡，改变管段6的管径，增大其阻力。p +483.98D6根据通风管道统=D (一4)0.225 = 370 X ()0.225 = 344.94mm6+ Ap5661规南，取= 340mm,其对应的阻力为：370W = 483.98

26、 X ()0.225 = 493.28p ”4-6k3407a(p + Ap ) 661 493.28i 七.冬迫=25.17% 10%Pi+ Ap5661此时仍处于不平衡2?态。取D6=340mm,在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。5.4系统总阻力p = (&ml + Z)=396.38 + 136.46 + 264.62 + 347.52 + 44.86 + 25.59 + 48.1+ 49.91 + 93.92 = 1407.36%6除尘器和风机的选择6.1除尘器的选择风机风量：=(1 + 5%)L = 1.05 X 7862.4 = 8522.52m3/h风机风压：七=(1 + 5%

27、)睥=1.05 X 1407.36 = 1477.73 选用8-17型号的离心式通风机：aL = 11476m 3/hP = 2560m 3.h配Y160M2-2型号的电动机，电动机功率15Kw。6.2风机的选择选择袋式除尘器根据风量和压力损失选择：风量：匕=(1 + 5%)L = 1.05 X 8522.52 = 894.87m3/h 压力损失：894.87/ 选择型号MC605-I (过滤面积45平方米)7对比与总结课程设计完成后，与组员葛云的设计内容进行比较，发现她的管道总阻力较 小，管道大多为直管道，避免了交叉，整个系统都处于厂房的中间，使得厂房内 更利于通行，而我的设计则是将除尘器和

28、风机放到厂房中间的位置，占用空间较 小，并能够保证人员从厂房两侧的门进入可以直接到达最里面的位置。通过本次课程设计我们了解了简单风机风管的布置，学会了自主设计一套合 理的通风除尘系统，知道了一个简单除尘系统中应该如何去选取合适的除尘器、 风机型号和电机的功率等内容。也使我们认识到工业通风与除尘及相关学科在解 决工业卫生方面实际问题的重要性。由于对专业学习中相关知识掌握的不够，在 设计过程中遇到很多困难，计算的过程中也存在一定的误差和必要的修正没有得 到较好的解决，课题也还有进一步加深的空间。但是通过这次课程设计，我对这门 课程有了更深的认识，实际动手操作的能力也得以提高。此次课程设计中存在的 不足之处，恳请老师予以批评指正。参考文献1王新泉.通风工程学北京机械工业出版社20082孙一坚.工业通风M北京中国建筑工业出版社20053孙一坚 简明通风设计手册 中国建筑工业出版社19974张秀梅，任振华.AutoCAD暖通空调设计与天正暖通M.北京：清华大学出 版社，20175徐鑫.暖通空调设计与施工数据图表手册M.北京：化学工业出版社，20176中国劳动保护科学技术学会工业防尘专业委员会编写组.工业防尘手册.北 京：劳动人事出版社，1989