工业通风课程设计 精品.docx
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工业通风课程设计精品
课
程
设
计
课题名称某企业加工车间除尘系统设计
专业名称安全工程
所在班级安本0904
学生姓名卢雯静
学生学号09601240416
指导教师刘美英
湖南工学院
课程设计任务书
安全与环境工程系安全工程专业
学生姓名：
卢雯静学号：
09601240416专业：
安全工程
1.设计题目：
某企业加工车间除尘系统设计
2.设计期限：
自2011年12月5日开始至2011年12月18日完成
3.设计原始资料：
（1）某企业加工车间平面布局；
（2）抛光机基本情况；（3）高温炉基本情况；（4）抛光机和高温炉生产过程中产生的污染物种类及粒径范围；（5）抛光车间排风量的计算
4.设计完成的主要内容：
（1）抛光机粉尘捕集与除尘系统设计；
（2）高温炉车间的通风除尘系统设计；（3）加工车间除尘系统平面图、轴测图
5.提交设计（设计说明书与图纸等）及要求：
提交某企业加工车间通风系统设
计说明书一份和设计图纸一张。
要求语句通顺、层次清楚、推理逻辑性强，设计改进明确、可实施性强。
报告要求用小四号宋体、A4纸型打印；图纸部分要求运用AutoCAD严格按照作图规范绘制，采用国际统一标准符号和单位制，并打印。
6.发题日期：
2011年12月1日
指导老师（签名）：
学生（签名）：
1前言
在工业生产过程中会散发各种有害物质（粉尘、有害蒸气和气体）以及余热和余湿，如果不加以控制会使室内、外空气环境受到污染和破坏，危害人体的健康、动植物生长，影响生产过程的正常运行。
因此控制工业有害物对室内外空气环境的影响和破环是当前非常重要的问题。
为了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，通风工程在工业生产中就显得极为必要。
通风工程在内容上基本上可分为工业通风和空气调节两部分。
工业通风的主要任务就是，控制生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温、高湿，创造良好的生产环境和保护大气环境。
课程设计是理论和实践相结合的重要环节，也是培养学生实际动手能力的有效途径。
本次工业通风课程设计，要求通过给出的某车间生产概况、相关参数和图纸，运用所学知识，查阅相关资料，自主设计出合理可行的通风除尘系统方案。
以此来培养学生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，提高学生在现场收集及利用资料进行制图、计算的综合能力。
2车间简介
某企业加工车间如图1、图2所示，有1#、2#、3#、4#、5#工作台，高度均为1.2m，1#、2#、3#为抛光机，每台抛光机有2个抛光轮，抛光间产生粉尘，粉尘的成分有：
抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘）。
4#、5#为高温炉，生产过程中产生高温含尘烟气，粒径范围约为0.010-20um，粒径范围炉内温度为500℃，室温为20℃，尺寸为1.0m*1.0m，房间高9m，窗台高1.0m，窗户高5m。
图1车间平面图
图2A-A剖视图
3某车间除尘系统设计
3.1系统划分
由于抛光间和高温炉有不同的排风要求，生产流程、运行班次和运行时间也不相同，因此该车间应划分为两个独立的通风除尘系统：
抛光间通风除尘系统和高温炉通风除尘系统。
3.2排风罩的选择
排风罩的设计原则，是要尽量用最小的排风量获得最佳的排风效果。
抛光机操作的关键是要设法得到最大的抛光速率，以便尽快除去磨光时产生的损伤层。
因为抛光轮的转动速度极快，使得抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘）被甩出的速度极高，可以造成一定的诱导气流。
可将排风罩设在污染气流前方，让它直接进入罩内。
因此抛光轮的排气罩应采用接受式侧排气罩，排气罩口尺寸为300mm*300mm。
高温炉产生高温烟气会带动污染物一起向上运动，因此可以采用热源上部接受式排风罩，安在高温炉上部0.6m处（即H=0.6m）。
因为H<1.5
，为低悬罩。
由于易受横向气流影响，排风罩尺寸可按下式计算：
矩形：
A=a+0.5H
B=b+0.5H
由此得出高温炉上部接受罩罩口尺寸为1300mm*1300mm。
3.3通风管道的设计
3.3.1风管敷设形式
除尘风管应尽该可能垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时与水平面夹角最好大于45º，如必须水平敷设或倾角小于30º时，应采取措施，如加大流速、设清扫口等。
风管布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。
弯头、三通等管件要安排得当，与风管连接要合理，以减少阻力和噪声。
本次课程设计风管弯头多为90º弯头。
抛光车间有三个抛光机，因此为三条风管汇合，采用四通管件。
高温炉通风系统采用圆形三通。
3.3.2风管断面形状的选择
风管截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。
当风管中流速较高，风管直径较小时，例如除尘系统和高速空调系统都用圆形风管。
当风管断面尺寸大时，为了充分利用建筑空间，通常采用矩形风管。
例如民用建筑空调系统都采用矩形风管。
综上所述，结合该车间实际情况，本次设计均采用圆形风管。
3.3.3风管材料的选择
风管材料应根据使用的要求和就地取材的原则选用。
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，砖及混凝土等。
钢板是最常用的材料，有普通钢板和镀锌钢板两种。
其优点是易于工业化加工制作、安装方便、能承受较高温度。
一般通风系统采用厚度为0.50~1.5mm的钢板。
本次设计即选用这种钢板。
3.4除尘器的选择
选择除尘器时应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。
表1，表2给出了各种除尘器的综合性能。
选择除尘器时还应特别考虑以下因素：
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除尘效率是不同的，所以选择除尘器时首先必须了解处理粉尘的粒径分布和各种除尘器的分级效率。
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，对于高温和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颗粒物的处理问题。
表1各种常用除尘器的综合性能表
除尘器名称
适用的粒径范围（um）
效率（％）
阻力（Pa）
设备费
运行费
重力沉降室
＞50
＜50
50～130
少
少
惯性除尘器
20～50
50～70
300～800
少
少
旋风除尘器
5～15
60～90
800～1500
少
中
水浴除尘器
1～10
80～95
600～1200
少
中下
卧式旋风水膜
除尘器
≥5
95～98
800～1200
中
中
冲激式除尘器
≥5
95
1000～1600
中
中上
电除尘器
0.5～1
90～98
50～130
大
中上
袋式除尘器
0.5～1
95～99
1000～1500
中上
大
文丘里除尘器
0.5～1
90～98
4000～10000
少
大
表2除尘器的分级效率
除尘器名称
全效率
（%）
不同粒径下的分级效率（%）
0～5
5～10
10～20
20～44
＞44
带挡板的沉降室
58.6
7.5
22
43
80
99
简单的旋风
65.3
12
33
57
82
91
长椎体旋风
84.2
40
79
92
99.5
100
电除尘器
97.0
90
94.5
97
99.5
100
喷淋塔
94.5
72
96
98
100
100
文丘里除尘器（△P=7.5kPa）
99.5
99
99.5
100
100
100
袋式除尘器
99.7
99.5
100
100
100
100
抛光车间产生的粉尘成分有：
抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘），可以采用MW30-5B型脉冲反吹袋式除尘器除尘器，阻力1200Pa。
高温炉产生的高温含尘烟气粒径范围约为0.010-20um，炉内温度为500℃，因此考虑旋风除尘器。
本次设计采用XLP/A-5.4型旋风除尘器，阻力700Pa。
3.5排风口位置的选定
抛光间和高温炉产生的污染物经除尘器净化已无需再经大气扩散稀释，可以在风管上设置风帽以防止雨水进入风管。
一般情况下，通风用排气立管出口至少应高出屋面0.50m。
厂房高9m，因此排气立管应至少为9.5m。
4通风管道水力计算
4.1抛光车间通风管道水力计算
抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。
抛光机排风量的计算：
一般按抛光轮的直径D计算：
L=A•Dm3/h
式中：
A——与轮子材料有关的系数
布轮：
A=6m3/h•mm
毡轮：
A=4m3/h•mm
D——抛光轮直径mm
抛光轮为布轮，其直径为D=200mm，每台抛光机有两个抛光轮。
因此，抛光机的风量L=2AD=2×6×200=2400m3/h=0.67m3/s
用假定流速法进行通风管道的水力计算如下:
（1）绘制通风系统轴测图，对各管段进行编号，标注长度和各排风点的排风量。
（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。
（3）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。
由表3可知输送含有石棉粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管为12m/s、水平风管为18m/s。
考虑到除尘器及风管漏风，管段5及6的计算风量为L=（2400×3）×1.05=7560m3/h=2.1m3/s。
管段1根据L1=2400m3/h（0.67m3/s）、v1=18m/s，由图3查出管径和单位长度摩擦阻力。
所选管径应尽量符合通风管道统一规格。
即D1=220mmRm1=18Pa/m
同理可查的管道4、5、6的管径及比摩阻，结果见水力计算表5。
（4）确定管段2、3的管径及单位长度摩擦阻力，结果见水力计算表5。
（5）查表确定各管段的局部阻力系数。
表3除尘风管最小风速（m/s）
粉尘类型
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
木屑、刨花
干燥粗刨花、大块干木屑
潮湿粗刨花、大块湿木屑
棉絮
麻
石棉粉尘
10
12
14
18
8
11
12
12
14
16
20
10
13
18
其他粉尘
轻质干粉尘（木工磨床粉尘、烟草灰）
煤尘
焦炭粉尘
谷物粉尘
8
11
14
10
10
13
18
12
图3通风管道单位长度摩擦阻力线算图
1）管段1
矩形伞形罩α=40º，ζ=0.13
90°弯头（R/D=1.5）两个，ζ=0.17×2=0.34
135°弯头（R/D=1.5）一个，ζ=0.21
四通（1-4），如图4。
图4合流四通
根据V2/V1=1查表可知ζ=0.2
所以Σζ=0.13+0.34+0.21+0.2=0.88
2）管段4
90°弯头（R/D=1.5）两个，ζ=0.17×2=0.34
除尘器进口渐扩管：
进口尺寸390×400mm，变径管长度为60mm。
tg
0.17，α≈10º，
=1.38。
所以ζ=0.025。
所以Σζ=0.34+0.025=0.365
3）管段5
除尘器出口渐缩管：
出口尺寸505×400mm
≈0.9，所以ζ=0.01
90°弯头（R/D=1.5）两个，ζ=0.17×2=0.34
风机进口渐扩管：
先近似选出一台风机，风机进口直径为550mm，变径管长度100mm。
tg
≈0.35，α≈20º，
≈1.31，ζ=0.063
所以Σζ=0.01+0.34+0.063=0.413
4）管段6
风机出口渐扩管：
出口尺寸385×440mm，
=1.06，ζ≈0
带扩散管的伞形风帽（
），ζ=0.60
所以Σζ=0.6
5）管段2
管段2与管段1一样，故Σζ=0.88
6）管段3
矩形伞形罩α=40º，ζ=0.13
90°弯头（R/D=1.5）两个，ζ=0.17×2=0.34
四通（3-4），如图4和表4，ζ=0
所以Σζ=0.13+0.34=0.47
（6）计算各管道的沿程摩擦阻力和局部摩擦阻力。
计算结果见表5。
（7）对并联管路进行阻力平衡
汇合点：
，
为使管段1、2、3达成平衡，改变管段3的管径，增大其阻力。
根据式子
——调整后的管径，mm；
——原设计的管径，mm；
——原设计的支管阻力，Pa;
——要求达到的支管阻力，Pa。
符合风管统一规格，其对应的阻力为：
此时处于平衡状态。
（8）计算系统的总阻力
=315.07+146.96+48.48+82.24+1200=1792.75Pa
表5抛光间管道水力计算表
管段编号
风量
（m3/h）
长度
L
（m）
管径
D
（㎜）
流速
v
m/s
动压
Pd
（Pa）
局部阻力系数
∑ξ
局部阻力Z
（Pa）
比摩阻
Rm
摩擦阻力
⊿Pm
管段阻力
（Pa）
备注
1
2400
8
220
18
194.4
0.88
171.07
18
144
315.07
4
7200
8
380
18
194.4
0.365
70.96
9.5
76
146.96
5
7560
4
480
12
86.4
0.413
35.68
3.2
12.8
48.48
6
7560
9.5
480
12
86.4
0.6
51.84
3.2
30.4
82.24
2
2400
8
220
18
194.4
0.88
171.07
18
144
315.07
3
2400
4
220
18
194.4
0.47
91.37
18
72
163.37
阻力不平衡
3
190
29
313.23
除尘器
1200
（9）选择风机
风机风量
风机风压
选用C4-73-11No.4.5型风机
风机转速n=3150r/min皮带传动
配用Y160M1-2型电动机，电动机功率N=11kW
4.2高温炉通风管道水力计算
高温炉排风量的计算：
H=0.6m，热源截面积1×1m，罩口尺寸1.3×1.3m。
Z=H+1.26B=0.6+1.26×1=1.86m
收缩断面热射流流量
所以总风量
用假定流速法进行通风管道的水力计算如下:
（1）绘制通风系统轴测图，对各管段进行编号，标注长度和各排风点的排风量。
（2）选定最不利环路，本系统选择1-3-除尘器-4-风机-5为最不利环路。
（3）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。
由表3可知输送含有煤尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管为11m/s、水平风管为13m/s。
旋风除尘器要求气密性非常高，所以可以不用考虑除尘器的漏风。
管段1根据L1=1926m3/h（0.535m3/s）、v1=13m/s，由图3查出管径和单位长度摩擦阻力。
所选管径应尽量符合通风管道统一规格。
即D1=240mmRm1=9Pa/m。
对比摩阻进行温度修正：
同理可查的管道3、4、5的管径及进行温度修正后的比摩阻，结果见水力计算表7。
（4）确定管段2的管径及单位长度摩擦阻力，结果见水力计算表7。
（5）查表确定各管段的局部阻力系数。
1）管段1
矩形伞形罩α=60º，ζ=0.16
90°弯头（R/D=1.5）两个，ζ=0.17×2=0.34
圆形三通（1-3）：
如图5。
图5圆形三通
由L3/L=0.5查得，ζ=0.03
所以Σζ=0.16+0.34+0.03=0.53
2）管段3
90°弯头（R/D=1.5）两个，ζ=0.17×2=0.34
除尘器进口渐缩管：
进口尺寸140×400mm
，ζ=0.32
Σζ=0.34+0.32=0.66
3）管段4
除尘器出口渐扩管：
出口直径320mm，变径管长150mm
α=23.5ºζ=0.625
90°弯头（R/D=1.5）三个，ζ=0.17×3=0.51
风机进口渐扩管：
先近似选出一台风机，风机进口直径为550mm，变径管长度100mm。
，α=26.5º
，ζ≈0.12
Σζ=0.625+0.51+0.12=1.255
4）管段5
风机出口渐缩管：
出口尺寸385×440mm
，ζ=0.045
带扩散管的伞形风帽（
），ζ=0.60
Σζ=0.045+0.6=0.645
5）管段2
管段2与管段1一样，故Σζ=0.53
（6）计算各管道的沿程摩擦阻力和局部摩擦阻力。
计算结果见表7。
常温下（20℃）空气密度为1.2kg/m3，高温炉内（500℃）空气密度按下式计算：
所以高温炉内空气密度
。
表7高温炉通风管道水力计算
管段编号
风量（m3/h）
长度L（m）
管径（㎜）
流速V（m/s）
动压Pd（Pa）
局部阻力系数∑ξ
局部阻力Z（Pa）
比摩阻Rm
摩擦阻力⊿Pm
管段阻力（Pa）
1
1926
9.6
240
13
38.025
0.53
20.15
4.04
38.784
58.934
3
3852
5
400
13
38.025
0.66
25.097
2.11
10.55
35.65
4
3852
5
450
11
27.225
1.255
34.17
1.35
6.75
40.92
5
3852
9.5
450
11
27.225
0.645
17.56
1.35
12.825
30.385
2
1926
9.6
240
13
38.025
0.53
20.15
4.04
38.784
58.934
除尘器
700
（7）对并联管路进行阻力平衡
圆形三通汇合点：
由于管段1和管段2管路对称，风量相同，故两者阻力平衡。
（8）计算系统的总阻力
=58.934+35.65+40.92+30.385+700=865.889Pa
（9）选择风机
风机风量
风机风压
选用C4-73-11No.4.5型风机，此型号风机可耐高温，
风机转速n=2000r/min皮带传动
配用Y100L-2型电动机，电动机功率N=3kW。
5结束语
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。
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