工业通风1综述Word下载.docx
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第三节重力沉降室的长度计算
第四节通风管道水力计算
第三章风机的选型
第一节风机的分类
第二节风机选型步骤
第三节本设计的风机选型
第四节设计中的注意事项
总结
主要参考文献
摘要
考虑到实际生产过程粉尘的特点以及构件进出空间的限制，比较各种类型的除尘器，选择最合理的通风除尘方案，进行通风除尘系统的设计。
对于本设计，考虑到小型构件喷涂车间铝粉粉尘粒径在100um左右及空间要求，因此采用重力沉降室作为除尘器，并根据要求确定其大小尺寸，同时考虑系统的除尘效率，还应再增加一个普通型的旋风除尘器。
根据该车间的产尘特点采用上吸式集气罩局部除尘法，集气罩排风量过大，采用倾斜管道布置。
根据设计要求及相关标准合理布置管道，找出最不利环路和总排风量和阻力，并选择合适的风机。
该设计方案实施后，除尘效果明显。
关键词：
喷涂铝粉惯性除尘器旋风除尘器风机
ABSTRACT
Consideringthetraitsofpowderinthepracticalityprocessofproducingandthelimitofstructures’passinginandout,throughcomparingtoallkindsofdustcatchers,thenchoosingthemostreasonableventilationanddustremovalschemeisselectedtodesignthewholesystem.
Inthisdesign,consideringthesizeofaluminumpowderisin100aboutumandthespacerequirements,sothegravitysettlementroomasafilter,anddeterminethesizeaccordingtotherequirements,whileconsideringtheefficiencyofdustremoving,acyclonedustcollectorshouldbeaddedtothesystem.Accordingtothetraitsofthisworkshopproducingdustonthesuctionstylesetgasmasklocaldustremovalmethod,setgasmaskexhaustairistoolarge,thetiltpipinglayout.Accordingtothedesignrequirementsandtherelatedstandardreasonablelayoutofpipeline,andfindoutthemostunfavorableloopandtotalexhaustairandresistance,andchoosetherightfan.Thedesignschemeisputintopracticeandthedustremovaleffectisremarkable.
KEYWARDS:
SandblastaluminumdustInertialdustremovalcyclonedustcollectorFan
某喷涂车间于小型工件上喷涂铝粉，粉尘粒径约为100um，气体含尘浓度1g/m3,而要求排放粉尘浓度小于100mg/m3。
操作台共12台，3台一排对称分布，每台间距2m，拟采用上吸气式集气罩，已知操作台面距罩口H=0.4m，控制风速取为vx=0.3m/s。
操作台面可视为污染源散发面，长为0.8m，宽为0.5m，高为1.2m，车间长18m，宽12m，高为5m。
车间内大气参数按20℃时查表。
1.2通风系统的确定
1、确定防尘方法。
根据产尘特点与设备的布置，如对产尘设备密闭方法、局部集气罩的形式与位置等要考虑周全。
4
2、确定集气罩吸气量及通风系统的风量，除尘系统管网的布置形式，确定风管局部构件（如三通、弯头等）的形式及风管材料。
3、根据所处理空气和粉尘性质以及对排出空气的要求选择或设计除尘器。
1.3通风管道的水力计算
1、绘制通风系统轴侧图对各管段进行编号，标注长度和风量。
2、选择风管内气体流速。
3、根据各管段的风量和所选的气流速度，确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力。
4、对并联管路必须进行阻力平衡，计算系统的总阻力。
5、计算系统的总阻力和总风量，流体的性质选择风机。
6、将以上计算结果汇总，表中只需结果，不需步骤。
7、计算中所用到的公式、数据等的出处等的参考文献目录号必须标出，便于以后审查。
2.1工业粉尘的概念
工业粉尘是指企业在生产工艺过程中排放的颗粒物，如钢铁企业的耐火材料粉尘、焦化企业的筛焦系统粉尘、烧结机的粉尘、石灰窑的粉尘、建材企业的水泥粉尘等。
2.2工业粉尘的危害
由于现代工业的快速发展，我国工业粉尘状况趋向于粉尘的化学成分、粉尘的颗粒度和粉尘的浓度更加严重地危害人体健康，具体表现为：
1、粉尘化学成分对机体的有害程度
有毒的金属粉尘和非金属粉尘（铬、锰、镉、铅、汞、砷等）进人人体后，会引起中毒以至死亡．吸人铬尘能引起鼻中隔溃疡和穿孔，使肺癌发病率增加；
吸人锰尘会引起中毒性肺炎；
吸人镉尘能引起肺气肿和骨质软化等。
无毒性粉尘对人体危害也很大。
长期吸人一定量的粉尘，粉尘在肺内逐渐沉积，使肺部产生进行性、弥漫性的纤维组织增多，出现呼吸机能疾病，称为尘肺。
吸人一定量的二氧化硅粉尘，使肺组织硬化，发生矽肺。
另外，以二氧化硫烟气为主的有毒粉尘成为影响我国空气环境的主要因素。
2、粉尘的分散度趋向于更加危害人体健康
粉尘的分散度是指粉尘颗粒大小的组成。
不同大小的粉尘在呼吸系统各部位的沉积情况各不相同。
一般直径在100μ以上的尘粒很快在空气中沉降，无害于人体的健康。
10μ以上的粉尘被阻留于呼吸道之外，5到10μ的尘粒大部分通过鼻腔、气管上呼吸道时被这些器官的纤毛和分泌粘液所阻留，经咳嗽、喷嚏等保护性反射而排出。
小于5μ的尘粒则会深入和滞留在肺泡中（部分0．4μ以下的粉尘可以在呼气时排出）。
粉尘越细，在空气中停留的时间越长，被吸人的机会就越多，粉尘越细，比表面积（单位重的表面积）越大，在人体内的化学活性越强，对肺的纤维化作用越明显．微细粉尘具有很强的吸附能力。
很多有害气体、液体和金属元素，都能吸附在微细粉尘上而被带入肺部，从而促使急性或慢性病的发生。
0.4-5μ的粉尘产生量有着明显增加的趋势；
3、粉尘浓度的危害
粉尘的光学性质和能见度、粉尘的自燃性和爆炸性均向着不利方向发展，据有关报道，全国近年来由于粉尘积累和变化，城市上空能见度普遍下降，发生粉尘引起的爆炸事件有着上升趋势。
1.1除尘效率
根据设计要求知：
气体含尘浓度为1g/m3,而要求排放粉尘浓度小于100mg/m3
则需要除尘器所要达到的除尘效率为：
η=（1-0.1）×
100%/1=90%
1.2除尘器的选择
粉尘的物理化学特性是除尘方案确定的重要依据，为了正确选择、安装、应用，维护除尘设备，必须了解所要处理的粉尘物理化学特性。
在粉尘的物理特性中粉尘的粒径大小是最关键的特征数据。
一般除尘器与粉尘粒径大小的适用关系如下表：
除尘器类型
粒径大小/um
重力沉降室
>
50
惯性除尘器
20-50
旋风除尘器
普通规格
20-200
高级规格
5-30
湿式除尘器
水浴除尘器
1-10
文氏管除尘器
0.5-10
滤袋除尘器
0.2-10
电除尘器
0.2-5
根据铝粉粒径在100um左右和工作空间的限制，则最合适除尘器应选择重力沉降室除尘器。
但是由于重力除尘器效率较低，所以无法达到预期的除尘目的，因此在重力除尘器作为预除尘的前提下，还应再增加一个普通型的旋风除尘器。
这样整个系统就构成了一个一级为重力除尘器，二级为旋风除尘器的两级除尘系统，除尘效果就会达到预期的目的。
1.3重力沉降室优缺点及旋风除尘的选型
1重力沉降室的优缺点
优点：
结构简单、投资少、易维护管理、压损小（50—130Pa）。
缺点：
占地面积大、除尘效率低（仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子）
2旋风除尘的选型
一般使用经验法
1）、计算所要求的除尘效率
2）、选择除尘器的型式
根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素进行确定
3）、根据允许的压力降确定进口气速，或取为10～25m/s，由可得
4）、根据处理气量和入口风速计算除尘器的进口面积A，入口宽度b和高度h
5）、确定各部分几何尺寸
旋风除尘的比例尺寸如下表：
按设计要求拟采用局部除尘上吸气式集气罩
控制风速Vx=0.4m/s
操作台面的尺寸：
长0.8m宽0.5m
操作台面距罩口距离H=0.4m
则罩口尺寸：
长边A=0.8+0.4×
0.4×
2=1.12m
短边B=0.5+0.4×
2=0.82m
罩口周长：
P=2×
（1.12+0.82）=3.88m
则得单个产尘点所需排风量为：
L=KPHVx=1.4×
3.88×
0.4=0.869m3/s
由于该喷涂车间内有12个操作台，则有12个产尘点，故系统所需总的排风量为：
L总=12L=12×
0.869=10.428m3/s
考虑到除尘器及风管漏风，则管段10及11的计算风量，即系统实际所需总风量为：
L总，实=1.05×
10.428=10.949m3/s
当t=20℃时：
空气密度u=1.79×
10-5Pa.s，ρg=1.205kg/m3,
粉尘粒径dp=100um，粉尘密度ρp=2700kg/m3,
设重力沉降室宽B=5m，沉降室内流速为：
v0=1.12m/s
则沉降室的高度为：
H=L总/Bv0=10.43/（1.12×
5）=1.86m
考虑到实际情况，取沉降室高H为2m。
沉降室的雷诺系数为：
Rep=v0ρgdp/u=1.12×
1.205×
100×
10-6/1.79×
10-5=7.54
沉降速度：
vs=0.25（ρpg）0.67dp（uρp）-0.33
=0.25×
（2700×
9.8）0.67×
10-6×
（1.79×
10-5×
2700）-0.33=0.62m/s
则沉降室长度：
A=Hv0/vs=2×
1.12/0.62=3.6m
取沉降室长度为5m。
第四节通风管道的水力计算
由于设计要求12台操作台每3台一排对称布置，所以需要每2排一组分别对称布置在除尘器两边，因此只需进行一组水利计算即可。
以下是通风管道的水力计算步骤：
（1）根据设计要求绘制该喷涂车间通风除尘系统的系统图。
（2）对各个管段进行编号，标出各管段长度及各排风点的排风量。
（3）选定系统的最不利环路，该系统为1-2-3-7-8-重力沉降室除尘器-旋风除尘器（普通型）-10-风机-11。
（4）根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。
（5）根据书上表6-4，输送含有钢铁粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管为13m/s、水平风管为15m/s。
对于管段1
根据L1=0.869m3/s，v1=15m/s，由附录9查出管径和单位长度摩擦阻力。
所选管径应尽量符合附录11的通风管道统一标准。
则D1=250mmRm1=13.5Pa/m
同理可查得其他管段的管径及比摩阻。
具体见水利计算表。
（6）查附录9确定各管段的局部阻力系数。
1）管段1
矩形伞形罩：
a=40：
ξ＝0.13
90°
弯头（R/D=1.5）：
1个，ξ=0.17
则：
ξ1=0.13+0.17=0.30
Z1=ξ1v12ρg/2=0.30×
152×
1.205/2=40.67Pa
2）管段2
a=40°
：
ξ＝0.13
直流三通（1-2）
F1/F2=（250/360）2=0.48
L1/L2=0.869/1.738=0.5
查得：
ξ=-0.3
ξ2=0.13+（-0.3）=-0.17
Z2=ξ2v22ρg/2=-0.17×
1.205/2=-19.60Pa
3）管段3
：
直流三通（2-3）
F2/F3=（360/400）2=0.81
L2/L3=1.738/2.607=0.67
查得：
ξ＝0.06
1个ξ=0.17
ξ3=0.13+0.06+0.17=0.36
Z3=ξ3v32ρg/2=-0.36×
1.205/2=41.51Pa
4）由于对称性，则管段4与管段1，管段2与管段5相关计算相同.
5）管段6
查得ξ＝0.06
ξ6=0.13+0.06=0.19
Z3=ξ3v32ρg/2=-0.19×
1.205/2=21.91Pa
6）管段7
直流三通（3-7）
F6/F7=（400/450）2=0.80
L6/L7=2.607/5.214=0.5
查得ξ＝0.21
ξ7=0.21
Z7=ξ7v72ρg/2=0.21×
1.205/2=23.06Pa
7）管段8
圆形三通（合流）（7-8）
L7/L8=5.214/10.428=0.5
查得ξ＝0.03
1个ξ=0.17
重力沉降室除尘器进口变径管（渐缩管）
除尘器进口尺寸为300mm×
800mm，变径管长度为500mm
tana=（1000-800）/（2×
500）=0.2
则a=11.3°
则ξ＝0.10
ξ8=0.03+0.10+0.17=0.30
Z8=ξ8v82ρg/2=0.30×
132×
1.205/2=30.55Pa
8）管段9
重力除尘器出口变径管（渐缩管）
除尘器出口尺寸为300mm×
800mm，变径管长度为400mm
tana=（950-800）/（2×
400）=0.19
则a=10.62°
则ξ＝0.10
旋风除尘器（普通型）进口变径管（渐缩管）
500）=0.15
则a=8.5°
ξ9=0.1×
2=0.2
Z8=ξ9v92ρg/2=0.2×
9）管段10
旋风除尘器（普通型）出口变径管（渐缩管）
400）=0.25
则a=14.04°
2个ξ=2×
0.17=0.34
风机进口渐缩管
先拟选一台风机，风机进口直径D1=500mm，变径管长度l=300mm
tana=（1000-500）/（2×
300）=0.83
则a=39.7°
ξ10=0.1×
2+0.34=0.54
Z10=ξ10v102ρg/2=0.54×
1.205/2=54.98Pa
10）管段11
风机出口渐缩管
风机出口尺寸420mm×
315mm，直径D2=420mm
tana=（1000-420）/（2×
315）=0.92
则a=42.6°
带扩散管的伞形风帽（h/D=0.5）ξ＝0.60
ξ11=0.1+0.60=0.70
Z10=ξ11v112ρg/2=0.70×
1.205/2=71.28Pa
管道水力计算表：
管道编号
流量
（m3/s）
长度L（m）
管径
D（mm）
流速
V（m/s）
局部阻力系数
∑ξ
局部阻力
Z（Pa）
单位长度摩擦阻力
Rm（Pa/m）
摩擦阻力
Rml（Pa）
管道阻力
Rml+Z
（Pa）
备注
1
0.869
5
250
15
0.17
40.67
13.50
67.50
108.17
2
1.738
360
-0.17
-19.60
9.00
18.00
-1.60
3
2.607
6
400
0.36
41.51
8.00
48.00
89.51
7
5.214
450
0.21
23.06
6.50
26.00
49.06
8
10.428
1000
13
0.30
30.55
1.50
7.50
38.05
9
950
0.2
2.80
5.60
28.66
10
10.949
0.54
54.98
1.30
5.20
57.18
11
0.70
71.28
76.48
-1.6
0.19
21.91
13.00
34.91
阻力不平衡
280
16.8
38.85
阻力平衡
除尘器1
1200
除尘器2
（7）对各个并联管路进行阻力平衡
由对称性可知，汇合点A、B、D均处于平衡状态。
因此，不需要进行阻力平衡。
现对汇合点C进行分析。
汇合点C
△P3=89.51pa△P6=34.91pa
（△P3-△P1）/△P3=（89.51-34.91）/89.51=61%>
10%
为使管路3、6达到阻力平衡，故需要改变管路6的管径，增大其阻力
D6’=D3（△P6/△P6’）0.225=400×
（34.91/89.51）0.225=323.6mm
又根据通风管道的统一规格，取D6，，=320mm
此时对应的阻力为：
△P6，，=34.91（400/320）0.225=36.71pa
（△P3—△P6，，）/△P3=14.4%>
此时仍不处于平衡状态，因此继续缩小管道6的管径至280mm，经计算，此时处于平衡状态，在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。
风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。
1.风机按使用材质分类可以分好几种，如铁壳风机（普通风机）、玻璃钢风机、塑料风机、铝风机、不锈钢风机等等。
2.风机分类可以按气体流动的方向，分为离心式、轴流式、斜流式（混流式）和横流式等类型。
3.风机根据气流进入叶轮后的流动方向分为：
轴流式风机、离心式风机和斜流（混流）式风机。
4.风机按用途分为压入式局部风机（以下简称压入式风机）和隔爆电动机置于流道外或在流道内，隔爆电动机置于防爆密封腔的抽出式局部风机（以下简称抽出式风机）。
5.风机按照加压的形式也可以分单级、双级或者多级加压风机。
如4-72是单级加压，高瑞风机则是多级加压风机
6.风机按照用途划分可以分为：
轴流风机、混流风机、屋顶风机、空调风机等。
7.风机按压力可分为低压风机,中压风机,高压风机。
按出口压力（升压）分为：
通风机（≤1.5万Pa），鼓风机（1.5～35万Pa），压缩机（≥35万Pa）。
风机选型的根本目的是在不同工作条件和不同工作状况下，满足风机装置系统对流量和压力的要求，并且要确保风机能够经济安全的运行。
选型目的也就决定了风机选型的基本原则，这些原则更全面也更充分地体现在
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