工业通风与除尘优秀课程设计.doc

工业通风和除尘课程设计

所在学院 建筑工程学院
专 业 安全工程
班 级 安全112班
姓 名 丁沐涛
学 号
指导老师 韩云龙
年 月 日

摘要
喷涂车间在进行生产过程中，散发粉尘假如不加以控制，会使室内空气受到污染和破坏，危害职员健康，影响生产正常进行。所以有效地控制生产过程中粉尘对室内空气影响和破坏是个很关键问题。工业通风就是研究这方面问题一门技术。本设计为喷涂车间铝粉处理通风除尘系统设计。首先依据铝粉粒径大小和性质选择适宜集气罩和除尘器。然后依据规范和要求进行管道部署。依据工艺计算集气罩尺寸和排风量。确定管径并进行水力计算。最终选择风机型号和功率。
关键词：喷涂；通风；除尘；设计；水力计算
Abstract
In the production process of spray workshop,if not control the emission dust,it can make indoor air environment pollution and destraction ,harmful to works’health,affect the normal production.Therefore,effective control of production process of harmful effect of indoor air and damage is a very important problem.Industrial ventilation is studying this issue of a technology.The design is a ventilation and dust removal system design of aluminum powder treatment in spray workshop.Firstly,select the Appropriate hood and duster,according to the nature and size of the aluminum powder.Secondly,finish piping layout according to the requirement and standard.Calculate the size of the hood and air volume according to the craftwork.Determine the Pipe diameter and conduct the hydraulic calculation .Select the type and power of the fan at last.
Keywords:spray；ventilation；dust removal；design；hydraulic calculation

目录
摘 要··········································1
1. 序言··········································3
2. 基础资料······································3
2.1课程设计题目······························3
2.2课程设计资料······························3
3.通风系统确实定································3
3.1确定防尘方法······························3
3.2计算风量和确定构件材料····················4
3.2.1计算集气罩吸风量和系统通风量·········4
3.2.2风管确实定···························4
3.2.3局部构件确实定·······················5
3.3选择除尘器································5
4. 通风管道水力计算····························5
5. 设计心得······································11
6. 参考文件······································12
7.附录1系统轴测图······························13
8.附录2平面部署图······························14

1. 序言
通风工程在中国实现四个现代化进程中，首先起着改善居民建筑和生产车间空气条件，保护人民健康，提升劳动生产率关键作用，其次在很多工业部门又是确保生产正常进行，提升产品质量所不可缺乏一个组成部分。它起着改善车间生产环境，确保工人从事生产所必需劳动条件，保护工人身体健康作用，是控制工业毒物，防尘，防毒，防暑降温工作中主动有效技术方法之一。它关键任务是控制生产过程中产生粉尘、有害气体、高温、高湿，发明良好生产环境和保护大气环境。
本设计为喷涂车间除尘系统，粉尘关键危害有：飘逸在大气中粉尘往往含有很多有毒成份，如铬，锰，镉，铅，汞，砷等。当人体吸入粉尘后，小于5μm微粒，极易深入肺部，引发中毒性肺炎或矽肺，有时还会引发肺癌。沉积在肺部污染物一旦被溶解，就会直接侵入血液，引发血液中毒，未被溶解污染物，也可能被细胞所吸收，造成细胞结构破坏。另外，粉尘还会沾污建筑物，使有价值古代建筑遭受腐蚀。降落在植物叶面粉尘会阻碍光合作用，抑制其生长。
2. 基础资料
2.1课程设计题目
喷涂车间通风除尘系统设计
2.2课程设计资料
某喷涂车间于小型工件上喷涂铝粉，粉尘粒径约为10um，气体含尘浓度为2g/m3，而要求排放粉尘浓度小于100mg/m3。操作台共3台，每台间距2m，拟采取上吸气式集气罩，已知操作台面句罩口H=0.5m，控制风速取为Vx=0.4m/s。操作台面可视为污染源散发面，长为1m，宽为0.8m，高为1.2m，车间长18m，宽为12m，高为5m。车间内大气参数按20℃时查表。
3. 通风系统确实定
3.1确定防尘方法
因为粉尘粒径约为10um，轻易被人吸入，短期大量接触会刺激呼吸道粘膜和
眼睛，长久吸入会使肺部纤维化而造成尘肺病，所以对其设置除尘设备是有必需。因为有三台操作台，间距2m，局部集气罩采取上吸式集气罩。
排风罩设计应遵照标准：
(1)尽可能靠近污染物发生源减小吸气范围，便于捕集和控制
(2)吸气气流方向尽可能和污染气流运动方向一致
(3)已被污染吸入气流不许可经过人呼吸区
(4)排风罩应尽可能结构简单，造价低，便于拆卸维修
(5)配置应和生产工艺协调
(6)避免横向干扰气流
3.2计算风量和确定构件材料
3.2.1计算集气罩吸风量和系统通风量
集气罩吸风量L=KPHVx
已知H=0.5m Vx=0.4m/s 操作台尺寸a=1m b=0.8m
K通常取1.4
集气罩尺寸为
长边A=a+0.4H×2=1.0+0.4×0.5×2=1.4m
短边B=b+0.4H×2=0.8+0.4×0.5×2=1.2m
P=(A+B) ×2=(1.4+1.2) ×2=5.2m
L=1.4×5.2×0.5×0.4=1.456m3/s
因为共有3个工作台，所以系统通风总量L’=3×L=3×1.456=4.368m3/s=15724.8m3/h
所以除尘器选择型号为DS/A-10×9袋式除尘器【1】
3.2.2风管确实定
（1）风管断面形状确实定
风管断面形状有圆形和矩形两种。因为圆形断面风管阻力小，强度大，所以本设计采取圆形断面。
（2）风管材料选择
通常通风系统采取0.5～1.5mm钢板，因为粉尘中含有大量铝粉，会对管壁产生磨损，且铝粉喷涂不会对管道造成腐蚀，所以本设计采取1.5mm一般钢板来作为风管制作材料。
3.2.3局部构件确实定
（1）弯头确实定
部署管道时，应尽可能取直线，降低弯头。圆形风管弯头曲率半径通常大于1～2倍管径。因为管道内有大量铝粉冲刷磨损，所以要对弯头加以耐磨处理。
（2）三通确实定
三通内流速不一样两股气流碰撞，和气流速度改变时形成涡流是造成局部阻力原因。为减小三通局部阻力，应避免射流现象，还应注意支管和干管连接，减小支管和干管之间夹角，本设计采取30°夹角。
3.3选择除尘器
已知进入除尘器粉尘浓度C1=2g/m3，要求排放浓度C2=100mg/m3，所以能够得出除尘器最低除尘效率η=（C1-C2）/C1=(2-0.1)/2=0.95
因为粉尘空气动力学当量直径为10um，且除尘效率要求比较高，所以重力沉降和惯性除尘器，和旋风除尘器全部极难满足除尘要求，本设计采取是袋式除尘器，所以除尘器选择型号为DS/A-10×9袋式除尘器【1】
4. 通风管道水力计算
（1） 对各管段进行编号，标出各段长度和各排风点排风量。
（2） 选择最不利环路，本系统选择1—2—4—6—除尘器—7—风机—8为最不利环路。
（3） 依据各段风量及选定流速，去顶最不利环路上各管段断面尺寸和单位长度摩擦阻力。
依据孙一坚《工业通风》第四版（以下简称《工业通风》），表6-4输送含铝粉等金属粉尘空气时，风管内最小风速为，垂直风管为13m/s，水平风管为15m/s。

除尘管道最低风速

考虑到除尘器及风管漏风（漏风率为5%），管段7及8计算风为 4.368×3600×1.05=16511.04m3/h

管段1
依据L1=1.456m3/s V1=13m/s，由《工业通风》附录9查出管径和单位长度摩擦阻力。所选管径应尽可能符合附录11通风管道统一规格。
D1=360mm，Rm1=5.5Pa/m
同理，管段2
D2=360mm，Rm2=5.5Pa/m
管段4
D4=500mm，Rm4=5Pa/m
管段6
D6=630mm，Rm6=3.5Pa/m
管段7
D7=670mm，Rm7=2.5Pa/m
管段8
D8=670mm，Rm7=2.5Pa/m
（4） 确定管道3及5管径及比摩阻
管段3及5和管段1相同，所以
D3=D5=D1=360mm，Rm3=Rm5=Rm1=5.5Pa/m
（5）查《工业通风》【1】附录10，确定各管段局部阻力系数。
①管段1
上吸气式集气罩ζ=0.25（ɑ=90˚）
90°弯头（R/D=1.5）:1个，ζ=0.17
Σζ=0.25+0.17=0.42
②管段2 v2F2
直流三通（2→4） v4F4
依据F2+F3≈F4 α=30° ɑ
F3/F4=(360/500)2=0.5184
L3/L4=1.456/2.912=0.5 查得ζ13=0.53
③管段3 v3F3
上吸气式集气罩ζ=0.25（ɑ=90˚）
60°弯头（R/D=1.25)：1个，ζ=0.15
直流三通（3→4）
ζ34=0.14
Σζ=0.25+0.15+0.14=0.54
④管段4
直流三通（4→6）
F4+F5 ≈F6
F5/F6=(360/630)2=0.3265
L5/L6=2.912/4.368=0.67 v4F4 v6F6
查得ζ46=-0.3
⑤管段5
上吸气式集气罩ζ=0.25（ɑ=90˚） v5F5
60°弯头（R/D=1.5)：1个，ζ=0.15
直流三通（5→6）
ζ56=0.6
Σζ=0.25+0.15+0.6=1.0
⑥管段6
除尘器进口变径管（渐缩管）
除尘器进口尺寸为300mm×800mm
ζ=0.10（ɑ≤45˚时）
Σζ=0.10
⑦管段7
除尘器出口变径管（渐扩管）
除尘器出口尺寸为300mm×800mm，变径管长度160mm
tgɑ==0.406
ɑ=22.1˚ ζ=0.6
90˚弯头：(R/D=1.5)2个 ζ=2×0.17=0.34
风机进口渐缩管ζ=0.10（ɑ≤45˚时）
Σζ=0.6+0.34+0.1=1.04
⑧管段8
风机出口渐扩管 风机出口尺寸：410mm×315mm D8=650mm
F8/F出=0.331/0.129=2.5 ζ=0.1（ɑ=10˚）
带扩散管伞形风帽h/D0=0.5 ζ=0.60
Σζ=0.1+0.6=0.7
（6） 计算隔断沿程摩擦阻力和局部阻力。计算结果见下表：
管道水力计算表
管段编号
流量m3/h(m3/s)
长度l（m）
管径D（mm）
流速v（m/s）
动压P4（Pa）
局部阻力系数Σζ
局部阻力Z（Pa）
单位长度摩擦阻力Rm（Pa/m）
摩擦阻力Rml（Pa）
管段阻力Rml+Z（Pa）
备注
1
5241.6（1.456）
1
360
14.3
123.2
0.42
51.7
5.5
5.5
57.2

2
5241.6（1.456）
3.5
360
14.3
123.2
0.53
65.3
5.5
19.25
84.55

4
10483.2（2.912）
3
500
14.8
132
-0.3
-39.6
5
15
-24.6

6
15724.8（4.368）
4
630
14
118.1
0.1
11.8
3.5
14
25.8

7
16511.04（4.586）
3
670
13
101.8
1.04
105.9
2.5
7.5
113.4

8
16511.04（4.586）
5
670
13
101.8
0.7
71.26
2.5
12.5
83.76

3
5241.6（1.456）
1
360
14.3
123.2
0.54
66.5
5.5
5.5
72
阻力不平衡
5
5241.6（1.456）
1
360
14.3
123.2
1.0
123.2
5.5
5.5
128.7

3
5241.6（1.456）
1
300
20.6

143.6

除尘器

1200

（7） 对并联管路进行阻力平衡
1) 汇合点A
△P1+△P2=57.2 +84.55=141.75 △P3=72
==49％>10％
为使管段2、3达成阻力平衡，改变管段3管径，增大器阻力。
D’3=D3()0.225 =360()0.225=308mm
依据通风管道统一规格，取3=300mm，其对应阻力为：
=72()0.225=75Pa
==47％
此时任处于不平衡状态。如取D3=280mm，一样处于不平衡状态。所以取D3=300mm，在运行时在辅以阀门调整，消除不平衡。
2) 汇合点B
△P1+△P2+△P4=57.2+84.55-24.6=117.15Pa
△P5=141Pa
==8.9％<10％
符合要求
（8） 计算系统总阻力
△P=Σ(Rml+Z)=57.2+84.55-24.6+25.8+113.4+83.76+1200=1540Pa
（9） 选择风机
风机风量Lf=1.15L=1.15×16511.04=18987.7m3/h
风机风压Pf=1.15△P=1.15×1540=1771Pa
选择C6-48No10C离心通风机【2】
Lf=25610m3/h Pf=1787Pa
风机转速n=1000r/min 皮带传动（三角带）
配用Y180L-4型电动机，电动机功率N=22kW。
5. 设计心得
此次设计花费近两周时间，历经了多种困难问题，最终完成了。设计最繁琐管道设计需要有足够耐心和细心，不能够急于求成，一旦失去耐心，错误便会趁虚而入。平时学习工业通风，做多个题目就能够应付，可是轮到自己设计，发觉有很多方面是平日学习里不足。这次设计还有部分不足和错误恳请老师批评指正。

参考文件
[1]《工业通风》第四版，孙一坚，北京；中国建筑工业出版社，
[2]《通风除尘设备设计手册》，胡传鼎，化学工业出版社