工业通风课程设计3

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1、 目 录 1 前言42 车间基本情况52.1 抛光间的基本情况52.2 打孔车间的基本情况63 车间通风除尘系统设计63.1车间通风系统的划分63.2抛光车间和打孔车间的除尘通风系统设计73.2.1 车间粉尘性质73.2.2 除尘器的选择73.2.3 局部排风罩的选择83.2.4 风量的计算93.2.5 通风管道的设计104 车间通风除尘水力计算124.1 抛光车间的水力计算和风机的选取144.1.1计算各管段的局部阻力系数144.1.2计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力164.1.3对并联管路进行阻力平衡174.1.4 计算系统的总阻力和选择风机184.2 打孔车间的水力计算和风机的选取18

2、5 设计小结22参考资料22附录23 1 前言随着我国工业生产规模的不断发展，GDP增长的同时，散发的工业有害物也日益增加，例如全世界每年估计排入大气的粉尘约为一亿吨，硫氧化物（SOx)高达1.5亿吨。这些有害物如果不进行处理，会严重污染室内外空气环境，对人民身体健康造成极大的危害。大气污染的范围广，后果更严重。通风工程在我国实现四个现代化的进程中，一方面起着改善居住建筑和生产车间的空气条件，保护人民健康、提高劳动生产率的重要作用；另一方面在许多工业部门又是保证生产正常进行，提高产品质量所不可缺少的一个组成部分。通风工程在内容上可分为两部分：工业通风和空气调节。工业通风的主要任务是，控制生产过

3、程中产生的粉尘、有害气体、高温、高湿，创造良好的生产环境和保护大气环境。我们的国家是社会主义国家，人民群众是国家真正的主人，搞好劳动保护和环境保护，为广大人民群众创造良好的劳动和生活环境是我们从事通风工程科研、设计和施工工作人员的崇高职责。2 车间基本情况以下分别是该企业打孔车间和抛光间的俯视图和侧视图，（见图 1) 图1 某企业生产车间除尘通风平面图（1：100）2.1 抛光间的基本情况该企业的抛光车间如图1所示，该抛光间产生粉尘，粉尘的成分有：抛光粉尘、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘）。抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。相关资料如下：排风量的计算一般按抛光轮的直径D计算：式中

4、，A与轮子材料有关的系数布伦： 毡轮： 抛光工部有3台抛光机，每个抛光间有一台抛光机，抛光机有一个抛光轮，抛光轮为布轮，其直径为D=200mm, 抛光轮的中心标高1.2 m，工作原理同砂轮。抛光轮的排气罩应采用接受式侧排气罩，排气罩口尺寸为300*300 mm（高）。2.2 打孔车间的基本情况该企业的打孔车间见图1所示，车间里共有2个打孔机，打孔机在工作时，会产生较大颗粒的木块和刨花。打孔机的排风罩宜采用上部吸气罩，排风罩口尺寸为300*300（高），风量L=1300m3/h。3 车间通风除尘系统设计在工业生产过程中散发的各种有害物（粉尘、有害蒸汽和气体）以及余热和余湿，如果不加控制，会使室内

5、、外空气环境受到污染和破坏，危害人类的健康、植物生长，影响生产过程的正常运行。随着生活水平的提高，人们对与自身健康、舒适相关的周围空气环境也有了更高的要求。因此，控制工业有害物对室内外空气环境的影响和破坏，是当前急需解决的问题。进行车间通风系统设计，就是为了防止事故的发生，保证企业员工的身体健康，保护大气环境。3.1车间通风系统的划分当车间内不同地点有不同的送、排风要求，或车间面积较大，送、排风点较多时，为便于运行管理，常分设多个送、排风系统。根据系统划分原则中的要求：a、 空气处理要求相同、室内参数要求相同的，可划为同一系统；b、同一生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为同一系统；c、除

6、尘系统的划分要求符合：同一生产流程、同时工作的扬尘点相距 不大时，宜合为一个系统； 故将该车间划分为两个通风系统：打孔车间通风除尘系统和抛光车间通风除尘系统。3.2抛光车间和打孔车间的除尘通风系统设计人类在生产和生活的过程中，需要有一个清洁的空气环境（包括大气环境和室内环境）。但是，许多生产过程如水泥、耐火材料、有色金属冶炼、铸造、抛光等都会散发大量粉尘。粉尘能通过呼吸道、皮肤和及消化道进入人体，从而使人产生各种疾病；而且粉尘的表面还可以吸附空气中的有害气体、液体及细菌，成为污染媒介，加剧对人体的危害；此外，粉尘还能大量吸收太阳紫外线短波部分，严重影响儿童的生长发育。如果任意向大气排放，将污染

7、大气，危害人民健康，影响工农业生产。因此含尘气流必须经过净化处理，达到排放标准才允许排入大气。3.2.1 车间粉尘性质抛光车间产生的石棉纤维以其特有的化学物理特性被应用于建筑材料、绝缘保温材料、密封材料、摩擦材料等，这些材料广泛存在于人们日常生活中，石棉纤维对人体的健康影响已经有较深入的研究，进入人体内的石棉纤维具有致病可能。而在打孔车间中，打孔机在工作时，会产生较大颗粒的木块和刨花，该粉尘进入人体内后可能会引起尘肺病，故在生产过程中我们应该想办法去除这些粉尘。3.2.2 除尘器的选择选择除尘器时必须全面考虑各种因素的影响，如处理风量、除尘效率、阻力、一次投资、维护管理等。还应特别考虑以下因素

8、： 1）、选用的除尘器必须满足排放标准规定的排空浓度。 2）、粉尘的性质和粒径分布。粉尘的性质对除尘器的性能具有较大的影响，不同的除尘器对不同粒径的粉尘效率是完全不同的。 3）、气体的含尘浓度。气体的含尘浓度较高时，在电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒，有利于它们更好地发挥作用。 4）、气体的温度和性质。对于高温、高湿的气体不宜采用袋式除尘器。 5）、选择除尘器时，必须同时考虑除尘器除下的处理问题。为达到较高的除尘效率，参考各种除尘器的性能和费用，本设计中采用旋风除尘器。为了对比选择，在表1给出了各种除尘器的综合性能。表1 各种常用除尘器的综合性能除尘器名称适用的粒径

9、范围（m）效率（）阻力（Pa）设备费运行费重力沉降室505050130少少惯性除尘器20505070300800少少旋风除尘器51560908001500少中水浴除尘器11080956001200少中下卧式旋风水膜除尘器595988001200中中冲激式除尘器59510001600中中上电除尘器0.51909850130大中上袋式除尘器0.51959910001500中上大文丘里除尘器0.519098400010000少大 旋风除尘器是一种高效除尘器，它是利用气流旋转过程中作用在尘粒上的惯性离心力，使尘粒从气流中分离的设备，它结构简单、体积小、维护方便。旋风除尘器主要用于含尘气体中较粗颗粒物的

10、去除，也可用于气力输送中的物料分离。3.2.3 局部排风罩的选择抛光间的抛光轮在抛光作业过程中会产生或诱导一定的气流运动，并带动有害物一起运动，对于这种情况，抛光轮的排气罩可以采用节能的接受式侧排气罩，将排气罩设在污染气流的前方，让污染气流直接进入罩内，排气罩的罩口尺寸选用300300mm（高）。而在打孔间我们选的是上吸式排气罩，选用的排气罩尺寸也是用300300mm(高）图2 接受式侧排气罩3.2.4 风量的计算抛光车间产生的粉尘成分主要有抛光粉剂、粉末及纤维质灰尘（石棉粉尘）等。抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。它在生产过程中会产生诱导空气，故选用接受式侧排风罩。对接受罩而

11、言，罩口外的气流运动是生产过程本身造成的，接受罩只起接受作用。它的排风量取决于接受的污染空气量的大小。接受罩的断面尺寸应不小于罩口污染气流的尺寸。颗粒物料高速运动时所诱导的空气量，由于影响因素较为复杂，通常按经验公式确定。抛光轮产生的污染空气量按经验公式如下： 式中，A与轮子材料有关的系数 布伦： 毡轮： D抛光轮直径 mm；抛光工部有3台抛光机，每台抛光机有1个抛光轮，抛光轮为布轮，故取，其直径为D=200 mm，抛光轮中心标高1.2 m，工作原理同砂轮。每个抛光轮的排风量为： 而打孔车间每个打孔机的排风量为： L=1300m/h3.2.5 通风管道的设计 风管的布置形状、选材及布置等直接关

12、系到通风、空调系统的总体布置，它与工艺、土建、电气、给排水等专业关系密切，应相互配合，协调一致。3.2.5.1 风管布置在此系统中风管的布置应遵循以下原则：1）、除尘系统的排风点不宜过多，以利各支管间阻力平衡；2）、除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时与水平面夹角最好大于45度；3）、输送含蒸汽、雾滴的气体时，应有不小于0.005的坡度，以排除积液，并应在风管的最低点和风机底部装设水封泄液管。4）、在除尘系统中，为防止风管堵塞，风管直径不宜小于下列数值：排送细小粉尘 80mm排送较粗粉尘（如木屑） 100mm排送粗粉尘（有小块物体） 130mm5）、排除含有剧毒物质的正压风管，不应穿过其

13、他房间。6）、风管上应设置必要的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计、风量测定孔和采样孔等）或预留安装测量装置的接口。7）、风管的布置应力求顺直，避免复杂的管件。弯头、三通等管件要安排得当，与风管的连接要合理，以减少阻力和噪声。风管的走向可分为上行式与下埋式，本设计中两个系统都采用上行式。3.2.5.2 风管材料的选择用作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、胶合板、纤维板、矿渣石膏板、砖及混泥土等。需要经常移动的风管，则大多用柔性材料制成各种软管，如塑料软管、橡胶软管及金属软管等。风管材料应根据使用要求和就地取材的原则选用。薄钢板是最常用的材料，有普通薄钢板和镀锌薄钢板两种。它们易于工业化

14、加工及制作，安装方便，能承受较高温度。镀锌钢板具有一定的防腐性能，适用于空气湿度较高或室内潮湿的通风、空调系统，有净化要求的空调系统。抛光间和打孔间湿度不大，而且没有腐蚀性化学物质，因此选用普通薄钢板。在抛光间和打孔间除尘通风系统中，由于粉尘硬度较大，加之风速较高，因此系统对管壁的磨损大，通常采用厚度为1.53.0 mm的钢板。综上考虑，两系统风管材料选用1.53.0 mm的普通薄钢板。3.2.5.3 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；圆形风管直径较少时比较容易制造，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

15、；布置时不易与建筑、结构配合，明装时不易布置得美观。当风管中流速较高，风管直径较少时，例如除尘系统和高速空调系统都是用圆形风管。抛光车间和打孔车间的管道形状不同于家庭室内装饰，并不以美观为主，而是以实用、经济作为管道形状选择的首要考虑因素。通过比较两种管道断面形状，并结合抛光车间和打孔车间的实际，这里的风管断面形状定为圆形风管。3.2.5.4 排风立管位置及高度的确定根据厂房总平面布置的原则及中国自然地理状况，企业厂房要避免大面积外墙和玻璃受到西晒，则应将厂房大致计划建为东西走向；另外，为了保证厂房自然的通风效果，厂房主要进风面一般应与夏季主导风向成6090角，不宜小于45，夏季主导风向应为东

16、南风，这里将厂房建为东北至西南走向，使厂房主要进风面与夏季主导风向垂直，这样可以充分利用自然通风。 室外风吹过建筑物时，迎风面的正压区和背风面的负压区都会延伸一定得距离，距离的大小与建筑物的形状和大小有关。由于除尘器不可能将管内污染气流中含有的有害粉尘完全清除干净，因此排风口排出的气流中多少会含有一些有害气体，如将其排入空气动力阴影区内，有害物质将逐渐积累。因此，结合对排风立管要求对排风立管进行设计：1、在一般情况下，通风排气立管口至少应高出屋面0.5 m；已知厂房高度为H=6 m，根据排风立管一般要求，排风立管的高度应为： 2、通风排气中的有害物质必需经大气扩散时，排风口应位于建筑物空气动力

17、阴影区和正压区以上，要求高度为（1.32.0）H;3、要求在大气中扩散稀释的通风排气，其排风口不应设风帽，为防止雨水进入风管，可在排风立管内设排水装置； 如果雨水进入风管，会和粉尘混合黏在通风管壁上，影响通风，故加设风帽。4 车间通风除尘水力计算通风管道的水力计算是在系统和设备布置、风管材料、各送排风点的位置和风量均已确定的基础上进行的。其主要目的是，确定各管段的管径（或断面尺寸）和阻力，保证系统内达到要求的风量分配。最后确定风机型号和动力消耗。风管水力计算的方法有假定流速法、压损平均法和静压复得法等集中，目前常用的是假定流速法，它的特点是，先按技术经济要求选定风管的流速，再根据风管的风量确定

18、风管的断面尺寸和阻力。假定流速法的计算步骤和方法如下（以抛光车间为例）：1、绘制通风或空调系统轴测图，对各管段进行编号，标注长度和风量；管段长度一般按两管件间中心线长度计算，不扣除关键（如弯头、三通）本身的长度。各管段的编号、长度及各排风点的排风量如图3所示： 图3 抛光车间通风除尘系统的轴侧图2、选定最不利环路，本系统选择1-4-除尘器-5-风机-6为最不利环路。确定合理的空气流速，风管内的空气流速对通风、空调系统的经济性有较大的影响。空气流速过高或过低都会造成一些不利的影响，因此，必需通过全面的技术经济比较选定合理的流速。根据表2:除尘风管的最小风速(m/s)查得，输送含有纤维粉尘的空气时

19、，这里的纤维粉尘为石棉粉尘，风管内最小风速为：垂直风管风速为12 m/s;水平风管风速为18 m/s。表2 除尘风管的最小风速（m/s）粉尘类别粉尘名称垂直风管水平风管纤维粉尘干锯末、小刨屑、纺织尘1012木屑、刨花1214干燥粗刨花、大块干木屑1416潮湿粗刨花、大块湿木屑1820棉絮810麻1113石棉粉尘12183、根据各管段的风量计选定的流速，确定最不利环路上各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力。确定风管断面尺寸时，应采用附录8所列的通风管道统一规格，以利于工业化加工制作。风管断面尺寸确定后，应按管内实际流速计算阻力。阻力计算应从最不利环路（即阻力最大的环路）开始。4.1 抛光车间

20、的水力计算和风机的选取根据=1200 m/h（0.333 m/s）、=18 m/s，由附录9查出管径和单位长度摩擦力。所选管径应尽量符合附录11的通风管道统一规格: D=160mm; R=28P/m同理可查得管段2、3、4、5、6的管径及比摩阻，具体结果见表34.1.1计算各管段的局部阻力系数管段1设备接收式侧排气罩: 它的尺寸是300300mm，=60，查得 =0.16。90弯头（R/D=1.5)2个 =20.17=3.14；有一个45弯头（R/D=1.5)一个 查得 =0.12。 合流四通（14）（见图4） 由v/v=1 查得 =0.2图4 合流四通总阻力为： =0.16+3.14+0.1

21、2+0.2=0.82 管段2设备接收式侧排气罩，=60，查得 =0.1690弯头（R/D=1.5)2个 =0.172=0.34合流4通（24）（见图4） 查表得 = 0=0.16+0.34+0=0.5 管段3这次设计中管段3和管段1是完全对称，并且流量和流速也是一样；故它的相关数据同管段1。 管段490弯头（R/D=1.5)2个 =0.172=0.34除尘器进口变径管（渐缩管），除尘器进口尺寸250250，变径管长度500mm. 公式 tan= 1/2 (D D)/L （1） ; 代入数值得 = 3.445， 查表得 =0.1=0.34+0.1=0.44管段5 90弯头（R/D=1.5)3个

22、=30.17=0.51除尘器出口变径管（渐缩管），除尘器进口尺寸508mm（圆孔），变径管长度500 mm，根据公式（1）得 =10.145，查得 =0.1 。风机进口渐扩管，先近似选出一台风机，风机进口直径=400mm，变径管长度=500mm, 根据公式（1）代入数据得 =3.43 查表得 =0 。=0.51+0.1+0=0.61 管段6风机出口渐缩管，风机出口尺寸400300 mm，根据公式（1）得 =4.145 查得 =0.1带扩散管的伞形风帽,查得 =0.6=0.1+0.6=0.74.1.2计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力计算结果见表3：表3 抛光车间管道水力计算表管段编号流量（m/

23、h(m/s)长度l(m)管径D(mm)流速v(m/s)动压P(Pa)局部阻力系数局部阻力Z（Pa)单位长度摩擦阻力摩擦阻力Rml(Pa)管段阻力Rml+Z(Pa)备注11200(0.33)9.1160181940.821592825541443600（1.00）3.1270181940.4485144312853600（1.00）6.434012860.61535328563600（1.00）734012860.7605359521200(0.33)5.5160181940.59728154251不平衡31200(0.33)9.1160181940.821592825541421200(0.3

24、3)15018.5374除尘器6904.1.3对并联管路进行阻力平衡为了保证各送、排风点达到预期的风量，两并联支管的阻力必须保持平衡。对一般的通风系统，两支管的阻力差应不超过20%；除尘系统应不超过10%。若超过上述规定，可采用调整支管管径、增大风速和阀门调节这三种方法使其阻力平衡。该系统为除尘系统，故两支管的阻力差应不超过10%。（1） 汇合点A 为使管段1、2达到阻力平衡，改变2的管径，增大其阻力。根据公式（6-16）， 根据通风管道统一规格，取，其对应阻力 此时仍处于不平衡状态。如果继续减小管径，同样处于不平衡状态。因此决定取，在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。由于我所选的是合流四通，

25、管1和管3是完全对称的，管段2作相应调整达到平衡后，相应管段1和管段3也会平衡，故不需再做重复考虑。4.1.4 计算系统的总阻力和选择风机 系统的总阻力： 选择风机：1、根据输送气体性质、系统的风量和阻力确定风机的类型。例如输送清洁空气，选用一般的风机；输送有爆炸危险的气体或粉尘，选用防爆风机。2、考虑到风管、设备的漏风及阻力的计算不精确，应按下式的风量、风压选择风机：风机风量 风机风压 选用C4-7311NO.3.6排尘类离心通风机,可用于输送含尘埃、木屑、纤维的气体。风机风量 ；风机风压 风机转速n=3150r/min皮带传动；配用Y112M24kw型电动机。 4.2 打孔车间的水力计算和

26、风机的选取打孔车间风量L,速度V,管径D和单位长度摩擦阻力系数R的确定和前面抛光车间各数据确定的步骤都是一样的。根据=1300 m/h（0.361 m/s）、=16m/s，由附录9查出管径和单位长度摩擦力，所选管径应尽量符合附录11的通风管道统一规格: 同理可查得管段2、3、4、5的管径及比摩阻，具体结果见表4。 1、查附录10，确定各管段的局部阻力系数。管段1设备接收式侧排气罩: 它的尺寸是300*300 ，=60，查得 =0.1690弯头（R/D=1.5)1个 =0.17圆形三通（13）（见图5） 图5 圆形三通 取R/D=2; L/L=1300/2600=0.5 查表得 =0.03=0.

27、16+0.17+0.03=0.36 管段2由于管段1和管段2完全对称，并且流量和流速都相等，计算步骤都一致 =0.16+0.17+0.03=0.36详细步骤见管段1。管段3 90弯头（R/D=1.5)2个 =0.172=0.34 除尘器进口变径管（渐扩管），除尘器进口尺寸368368mm，变径管长度500 mm，,=7.29，查得 =0.08=0.34+0.08=0.42管段4除尘器出口变径管（渐缩管），除尘器出口尺寸285mm（圆管），变径管长度 =500 mm，1=tan45，查得 =0.1090弯头（R/D=1.5)3个 =30.17=0.51风机进口渐扩管，先近似选出一台风机，风机进口

28、直径=400mm，变径管长度=500 mm，,=8，查得 =0.08=0.10+0.51+0.08=0.69管段5风机出口渐缩管，风机出口尺寸400300 mm， Tan=0.141=tan45 故45 查得 =0.1带扩散管的伞形风帽() 查得 =0.6=0.1+0.6=0.72、计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。计算结果见表4：表4 打孔车间管道水力计算表管段编号流量（m/h(m/s)长度l(m)管径D(mm)流速v(m/s)动压Pd(Pa)局部阻力系数局部阻力Z（Pa)单位长度摩擦阻力摩擦阻力 Rml(Pa)管段阻力Rml+Z(Pa)备注11300(0.361)5.6170161530

29、.36552011216732600（0.72）6.1240161530.4264137914342600（0.72）5.5260141170.69819.53111252600（0.72）7260141170.7829.56714921300(0.361)5.6170161530.365520112167除尘器8703、对并联管路进行阻力平衡为了保证各送、排风点达到预期的风量，两并联支管的阻力必须保持平衡。对一般的通风系统，两支管的阻力差应不超过20%；除尘系统应不超过10%。若超过上述规定，可采用调整支管管径、增大风速和阀门调节这三种方法使其阻力平衡。该系统为除尘系统，故两支管的阻力差应不

30、超过10%。汇合点所用的是圆形三通，管段1和管段2是完全对称的，并且它们的总阻力也是一样的，故它们的阻力永远都是平衡的。 4、 计算系统的总阻力和选择风机 系统的总阻力： 选择风机：1、根据输送气体性质、系统的风量和阻力确定风机的类型。例如输送清洁空气，选用一般的风机；输送有爆炸危险的气体或粉尘，选用防爆风机。2、考虑到风管、设备的漏风及阻力的计算不精确，应按下式的风量、风压选择风机：风机风量 风机风压 选用C4-7311NO.3.6排尘类离心通风机,可用于输送含尘埃、木屑、纤维的气体。风机风量 ；风机风压 风机转速n=3150r/min皮带传动；配用Y112M24kw型电动机。5 设计小结通

31、过这次课程设计，真正体会到了“知易行难”这句话的内涵。平时上课时觉得自己什么都懂了，觉得老师讲得慢，讲的知识都是课本上原始的内容，听课没意思；设计初时不以为然，但到后来改了好几遍，心中只有课程设计这个东西，再后来便一见就烦，知道什么叫“牵一发而动全身”，也知道自己有几斤几两，再也不敢马虎了，科学需要的是认真！虽然困难重重，但还是坚持下来了，通过这次工业通风的课程设计，使我学会了运用工业通风与除尘及相关学科的理论和技术解决本专业工业卫生方面的实际问题，同时也使自己计算、CAD制图能力等综合能力得到了很大的提高。在这次课程设计中，开始闭门造车，走了很多的弯路，而且有很多自己不会的东西，多亏了老师和

32、同学们的帮助，在此表示感谢，也知道了交流与合作的重要性。在设计中感触最深的是需要运用到各种各样的资料，要学会各种查找资料的方法，以及如何将找到的资料进行整合，加以利用，在这个信息爆炸的社会，这种能力将终身受益。最后要感谢老师的答疑，老师，这几天您辛苦了！参考资料1 孙一坚. 工业通风. 中国建筑工业出版社（第三版）, 19942 孙一坚. 简明通风设计手册. 中国建筑工业出版社, 20063 中国有色工程设计研究总院. 采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003). 中国计划出版社, 20044 中华人民共和国建设部. 暖通空调制图标准(GB50114-2001). 中国计划出版社, 20025 中华人民共和国建设部. 通风与空调工程施工质量验收规范(GB50243-2002). 中国计划出版社, 20026 冶金工业部建设协调司编钢铁企业采暖通风设计手册冶金工业出版社，19967 陆耀庆. 供热通风设计手册. 中国建筑工业出版社, 1987附录附录1 某企业车间通风除尘系统平面布局图附录2 某企业车间通风除尘系统轴测图