综合车间局部通风除尘系统设计说明书.doc

摘要
本次课程设首先是将车间划分成两个区域。然后计算出各设备排风罩的排风量，计算系统的排风量及阻力，进行除尘器和风机的选择，绘制通风系统布置图，绘制通风系统轴侧图。
考虑到车间粉尘污染的特点以及进出空间的限制，比较各种类型的除尘器，选择了最合理的通风除尘方案，进行了通风除尘系统的设计。
关键词：风量；风压；排风罩；除尘

某综合车间局部通风除尘系统设计

目 录
1前言 1
2排风量计算 3
2.1设备参数 3
2.2各设备排风量计算 4
2.3各管路排风量计算 7
3各通风系统的排风量和阻力计算 9
3.1第一工作区排风量和阻力计算 9
3.1.1绘制轴测图 9
3.1.2确定管径和单位长度的摩擦阻力 9
3.1.3确定各管段的局部阻力系数 10
3.1.4计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力 12
3.1.5对并联管路进行阻力平衡计算 13
3.1.6除尘器及风机的选择 15
3.1.7管道计算汇总 16
3.2第二工作区排风量和阻力计算 17
3.2.1绘制轴测图 17
3.2.2确定管径和单位长度摩擦力 17
3.2.3确定各管段的局部阻力系数 18
3.2.4计算各管段的延程摩擦阻力和局部阻力 19
3.2.5对并联管路进行阻力平衡计算 19
3.2.6除尘器及风机的选择 19
3.2.7管道计算汇总 20
4总结 21
附录I 22
附录II 23
参考文献 24

1前言
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空气或境）。因此，就要在生产和生活的过程采用通风和除尘技术。
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。
工业通风是控制车间粉尘、有害气体或蒸气和改善车间内微小气候的重要卫生技术措施之一。其主要作用在于排出作业地带污染的或潮湿、过热或过冷的空气，送入外界清洁空气，以改善作业场所空气环境。
工业通风按其动力来源分为自然通风和机械通风。自然通风依靠室内外空气温度差所形成的热压和室外风力所形成的风压而使空气流动；机械通风则依靠通风机所形成的通风系统内外压力差而使空气沿一定方向流动。
净化工业生产过程中排放出的含尘气体称为工业除尘。
风机生产行业引进国外技术，改变了以往风机全压偏小、不适用于除尘系统的状况。新产品不但全压满足除尘工程的需求，而且噪声低、机械效率高、振动小，并有较好的防磨措施。
除尘系统风量调节技术的应用越来越普遍。以往仅靠液力耦合器使风机变速，现在已有多种变频调速器，适用于不同规格的电机，因而风量调节更易实现。除尘系统风量调节，离不开流量监测，已开发出含尘气体流量连续监测装置，具有不堵、阻力小、应用方便等特点，在除尘系统运行中发挥了很好的作用。
有些生产过程如原材料加工、食品生产、水泥等排出的粉尘都是生产的原料或成品，回收这些有用原料，具有很大的经济意义。在这些部门，除尘设备既是环保设备又是生产设备。

工业防尘技术的前景是广大的：1、工业防尘法规更完善，执法更强化。进入21世纪，我国经济将继续高速发展，公众对工作和生活环境的要求将更高，有关法规更趋完善，执法力度将更为加强。工业防尘技术必须在高效、低耗、可靠、方便等方面达到一个新的水平。2、加强工业防尘技术标准的建设。目前，许多防尘设施不规范，标准化程度差，质量不高，达不到预期效果。在尘源控制方面，尤显薄弱，工业防尘技术标准化问题，已直接影响工业防尘工作的进行。3、工业防尘技术将与生产工艺更紧密结合。首先，积极促进生产工艺及设备的改进，努力实现本质无害化，达到事半功倍之效；其次，工业防尘技术应力求促进产品产量和质量的提高；再者，应更方便操作和维修。4、工业防尘将紧密结合节能。通过工业防尘技术的实施，使生产工艺简化，生产能耗降低；促进二次能源的回收；在保证防尘效果的同时，尽量减少处理风量，降低系统阻力，从而降低自身能耗等等。
本次课程主要是运用通风除尘技术知识对某综合车间局部通风除尘系统进行设计。选取通风管道、除尘器及风机。

2排风量计算
2.1设备概述
通风管道设计计算主要包括以下步骤（通风除尘）：1、确定通风除尘系统方案，绘制管路系统轴测图；2、对管路系统分段，注明管段长度、风量管部件位置等进行编号；3、假定管路系统不同管段的风速；4、根据假定速度和已知管段的风量确定各管段管径，计算管路阻力；5、通风除尘系统中的各并联支管的阻力平衡计算，其差值不宜大于10％；一般通风系统管路阻力不超过15％；6、计算系统管路总阻力；7、除尘设备和通风机的选择。
本次课程设计的车间包括两个工作区，两个工作区内的主要设备如表2.1所示。车间的高度为6.6米。工作温度为20℃，在20℃时空气密度为1.2Kg/m3。根据以上步骤，分别对第一工作区和第二工作区进行了管道设计。
当车间内有不同的送、排风要求，或者车间面积较大，送、排风点较多时，为了便于运行管理，常分设多个送、排风系统。划分的原则：
1、空气处理要求相同时、室内参数要求相同的，可划为一个系统。
2、同一生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为一个系统。
3、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。
4、有毒和无毒的生产区，宜分开设置通风系统和净化系统。若不要求回收，并且混合后不会爆炸或者混合后不会导致风管内结露的，可以合为一个系统。
5、排风量大的排风电位于风机附近，不和远处排风量小的排风点和为同一个系统
根据以上原则、各工艺设备产生的有害物成分，及厂区平面布置图，将1、2、3、4号设备划分为第一区，5、6号设备划分为第二区，各设备参数见表2.1。

表2.1参数表
区域
设备编号
设备工艺
尺寸
排风罩形式
有害物成分
设计参数
第一
工作
区域
1、2
焊接平台
1000×800×600
侧吸罩
焊烟
有害物距罩口0.4
热源温度600℃
3
焊接平台
1100×900×600
矩形伞形罩
焊烟
有害物距罩口0.7
热源温度600℃
4
金属喷镀
800×800
（工作口）
通风柜
金属粉尘
顶部接管标高1.5
控制风速1~1.5
温度300℃
第二
工作
区域
5
镀 铬
600×600
（工作口）
通风柜
氢氟酸蒸汽
顶部接管标高1.6
常温
6
酸 洗
1000×800×1200
槽边排风罩
25%盐酸
温度60℃
2.2各设备排风量计算
1、2号侧吸罩排风量
由表2.1知，设备1为焊接平台，其尺寸为1000×800×600 mm，排风罩形式为侧吸罩，有害物成分是焊烟。根据经验，设侧吸罩的罩口尺寸为400×800 mm。
有害物距罩口的距离即为控制点至吸气口的距离x,即x=400mm；并取最小控制风速 在《工业通风》中第36页，控制点的控制风速VX表中查得。
Vx=0.3m/s。因此x/b=400/400=1.0，b/a =400/800=0.5，查得 在《工业通风》中第35页，矩形吸气口速度计算图中查得。
Vx/V0=0.15,罩口平均风速V0= Vx/0.15=0.3/0.15=2 m/s。
所以，实际排风量L1=FV0=0.4×0.8×2=0.64m3/s。
3号矩形伞形罩排风量
由表2.1知，设备3为焊接平台，其尺寸为1100×900×600 mm，排风罩形式为矩形伞形罩，有害物成分是焊烟。
焊接平台的排风罩是热源上方的接收式排风罩，在计算排风量前要判断该罩是否为低悬罩。低悬罩的判断公式为： (2.1)

式中：H--为罩口到污染源的距离，m；
AP--为热源的水平投影面积，m2。
由公式（2.1）得： ，所以该罩为低悬罩。
（2.2）
（2.3）
（2.4） （2.5）
（2.6）
式中：α--对流放热系数，J/m2s℃；
A--系数，水平散热面为1.7；
△t--热源表面与周围空气的温度差，℃；
F--热源的对流放热面积，m2；
Q--热源的对流热量，kJ/s；
B--热源水平投影的长边尺寸，m；
L0--罩口断面上热射流流量，m3/s；
v′--扩大面积上的空气吸入速度，v′=0.5-0.75m/s；
F′--罩口的扩大面积，m2。
由公式（2.2）计算得：
由公式（2.3）计算得：
由公式（2.4）、（2.5）计算得：
由于受横向气流影响较小，排风罩口的尺寸应比热源尺寸扩大200mm，即：矩形伞型罩的长宽分别为1300 mm和1100 mm。
由公式（2.6）计算得：
4号通风柜排风量

根据公式： （2.7）
式中通风柜的排风量，；
工作孔上的控制风速，通常在1.0~1.5之间，本次取1.25；
工作孔或缝隙的面积，；
安全系数，1.1~1.2；
柜内的污染气体发生量，当取最大值时，近似为0；
计算得到，通风柜的排风量0.96。
5号通风柜排风量
根据公式（2.7）得：
6号槽边排风罩排风量
由表2.1知，设备6的工艺为酸洗，酸洗槽的尺寸为1000×800×1200，排风罩形式为槽边排风罩，有害物成分是25%盐酸。
槽边排风罩分为单侧和双侧两种，单侧适用于曹宽B≤700mm，B>700mm时用双侧因为本设备槽宽B=800>700，所以槽边排风罩选为双侧。
根据国家标准设计，条缝式槽边排风罩的断面尺寸（E×F）共三种，250×200mm，250×250mm，200×200mm。本设计选用E×F=250×250mm。E=250mm的称为高截面。
高截面双侧排风（总风量）计算公式 在《工业通风》中第47页中查得。
为：
（2.8）
式中：A—槽长，m；
B—槽宽，m；
Vx—边缘控制点的控制风速，m/s 。本设计中为0.4 m/s。 在《工业通风》中第228页，附录5 镀槽边缘控制点的吸入速度Vx中查得。

由公式（2.8）得高截面双侧排风（总风量）为：

。
2.3各管路排风量计算
将第一区设备用管道连接，对各管段进行编号。如图2.1

图2.1 管道连接图
1号管路排风量即为1号排风罩排风量。
同理，，。

3号管路风量为排入风量之和即： 。
同理，。
8号管路和9号管路排风量相同为除尘器排入风量的1.05倍。
将第二区设备用管道连接，对各管段进行编号。如图2
.2

图2.2管道连接图
同理，，，
。

3各通风系统的排风量和阻力计算
3.1第一工作区排风量和阻力计算
3.1.1绘制轴测图
标出各管段长度和各排风点的排风量，轴测图详见附录I。
3.1.2确定管径和单位长度的摩擦阻力
在第一工作区内，设除尘风管垂直管最小风速，水平管最小风速，空气密度。
管段1：
通风管路为圆形钢板制风管
根据公式：
（3.1）
（3.2）
（3.3）
式中 管道内的风量，；
管道直径，；
管道截面积，；
管道内的风速，；

由公式3.3得，根据通风管道统一规格，取，则实际流速，根据，可确定单位长度摩擦阻力系数。

同理，可计算并查出管段2、3、4、5、6、7、8、9的管径、实际流速、单位长度摩擦阻力及各管段摩擦阻力。其结果见表3.2。
3.1.3确定各管段的局部阻力系数
管段1：
设备侧吸罩，，查得；
90°弯头（R=1.5d）两个；
；。
直流三通（1-3），，；
。
管段2：
设备侧吸罩，，查得；
90°弯头（R=1.5d）一个；
120°弯头（R=1.5d）一个；

合流三通（2-3），，；
。
管段3：

直流三通（3-5），，。
管段4：
设备矩形伞形罩，，查得；
120°弯头（R=1.5d）一个；

合流三通（4-5），，；

管段5：

直流三通（5-7），，。
管段6：
90°弯头（R=1.5d）一个；
120°弯头（R=1.5d）一个；

合流三通（6-7），，；
。
管段7：
90°弯头（R=1.5d）两个；
。
管段8：
90°弯头（R=1.5d）一个。
管段9：
在排尘管出口有一个带扩散管的伞形风帽（h/D=0.5），查得：。
3.1.4计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力
根据公式
（3.4）
式中 ——局部阻力系数；
——风管内空气的平均流速，；
——空气的密度，；
——风管长度，m；
可算出局部阻力，具体数据见表3.2。

3.1.5对并联管路进行阻力平衡计算
汇合点A：
对汇合点A（见附录I）进行阻力平衡计算，=189.53，=150.8。依据公式：
（3.5）
（3.6）
式中 调整后的管径，㎜；
原设计的管径，㎜；
原设计的支管阻力，；
要求达到的支管阻力，。

为使管段1、2达到阻力平衡，改变管段2的管径，增大其阻力。
根据公式（3.6）：
根据通风管道统一规格，取。算出其对应的阻力:

根据公式（3.5）： ，符合要求。

汇合点B：

根据公式（3.6）：
根据通风管道统一规格，取。算出其对应的阻力:

根据公式（3.5）: ，符合要求。
汇合点C：
；

根据公式（3.6）：
根据通风管道统一规格，取。算出其对应的阻力：

根据公式（3.5）：
此时仍处于不平衡状态。如继续减小管径，取，其对应阻力为581Pa，
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。
3.1.6除尘器及风机的选择
选择除尘器时必须全面考虑各种因素的影响，在设计中应考虑以下匹配问题:
（1）除尘器出口净化后气体的粉尘浓度要与环保规定的排放浓度要求相匹配。设计时应根据处理气体的粉尘浓度, 处理量和环保规定的排放要求确定所要求除尘器的除尘效率, 然后选择合适的除尘器类型。在运行中, 还应注意由于运动工况不稳定对除尘效率的影响。
（2）除尘器的性能要与处理的气体特性和粉尘性质相匹配。气体的温度、湿度、腐蚀性、可燃与爆炸性等都直接制约除尘器的使用。如袋式除尘器不能用于处理高温、高湿的气体。粉尘的粒径及其分布、粘结性、湿润性、比电阻、可燃性和浓度等性质直接决定了除尘器的除尘效果和应用。不同的除尘器所能去除的粉尘粒径范围也不同；对于粘结性粉尘不宜采用袋式除尘器；比电阻大的粉尘电除尘效果差；疏水性粉尘不宜采用湿式除尘器；粉尘浓度高时应考虑采用双级除尘。
（3）除尘器的收尘方法要与除下粉尘的处理方法相匹配。例如直接丢弃, 应考虑对环境的二次污染问题。
（4）除尘器的费用要与企业的经济实力相匹配。对于小型生产厂应选用结构简单的、设备费和运动费少的除尘设备。
表3.1    除尘器的性能
除尘器名称
适用的粒径范围
（μm）
效率（%）
阻力
（Pa）
设备费
运行费
重力沉降室
惯性除尘器
旋风除尘器
卧式旋风水膜除尘器
电除尘器
袋式除尘器
文丘里除尘器
>50
20-50
5-15
≥5
0.5-1
0.5-1
0.5-1
<50
50-70
60-90
95-98
90-98
95-99
90-98
50-130
300-800
800-1500
800-1200
50-130
1000-1500
4000-10000
少
少
少
中
在
中上
少
少
少
中
中
中上
大
大
本系统的主要有害物为烟尘、金属粉尘，粒径范围大约在0.5——1μm之间，本
次设计选取袋式除尘器，从上部排风，选择MC84-Ⅰ型脉冲袋式除尘器，箱体下部进风，过滤面积为63mm2 、滤袋数量为84个、过滤风速2-4m/s、脉冲伐数14个、处理风量7550～15100m3/h，阻力为1000Pa。外形尺寸：2490×1555×1350。
计算系统总阻力和风量：

选择风机：
风机风量。
风机风压。
风机:
型号：C4-72NO.5A
主轴转速（r/min）：2900
流量（）：13255
全压（）：2567
功率（Kw）:12.72
轴功率（Kw）:11.07
效率 84.6%
电动机:
型号：
功率（Kw）：15
3.1.7管道计算汇总
将以上计算的数据进行整理、汇总，最后，得到表3.2管道水利汇总表（一区）。具体数据见表。

表3.2管道水利汇总表（一区）
管道编号
流量

长度
m
管径
mm
流速
m/s
局部阻力系数
局部阻力
Pa
单位长度摩擦阻力
Pa/m
摩擦阻力
Pa
管段阻力
Pa
备注
1
0.64
10
220
16.8
1.03
174
16
160
334

2
0.64
6
220
16.8
0.67
113
16
96
209
阻力不平衡
3
1.28
4
320
15.9
-0.01
-1.5
10
40
38.5

4
0.58
4.3
200
18.5
0.86
176.7
20
86
262.7
阻力不平衡
5
1.86
2
360
18.3
0.1
20.1
10
20
40.1

6
0.96
11.6
280
15.6
0.57
83.2
10
116
199.2
阻力不平衡
7
2.86
14
450
18.0
0.34
66.1
7
98
164.1

8
2.96
6
450
18.6
0.17
35.3
8
48
83.3

9
2.96
30
450
18.6
0.6
124.5
8
240
364.5

2
0.64

200
20

319

4
0.58

180
20.8

413

6
0.96

250
19.6

329

除尘器

1000

3.2第二工作区排风量和阻力计算
3.2.1绘制轴测图
标出各管段长度和各排风点的排风量，轴测图详见附录I。
3.2.2确定管径和单位长度摩擦力
在第二工作区内，设除尘风管垂直管最小风速，水平管最小风速，空气密度。
由公式3.3得，根据通风管道统一规格，取，则实际流速，根据，可确定单位长度摩擦阻力系数。

同理，可计算并查出管段2、3、4的管径、实际流速、单位长度摩擦阻力及各管段摩擦阻力。其结果见表3.3。
3.2.3确定各管段的局部阻力系数
管段1：
通风柜的ζ=0.5； 90°弯头（R=1.5d）一个；
； ； 。
合流三通（1-3），，；。
管段2：
设备槽边排风罩，

合流三通（2-3），，；
120°弯头（R=1.5d）一个；
90°弯头（R=1.5d）两个；
。
管段3：
90°弯头（R=1.5d）三个；

。
管段4：
在排尘管出口有一个带扩散管的伞形风帽（h/D=0.5），查得：。
3.2.4计算各管段的延程摩擦阻力和局部阻力
根据公式3.4可算出局部阻力，具体数据见表3.2。
3.2.5对并联管路进行阻力平衡计算
根据公式（3.5）（3.6）得：
为使管段1、2达到阻力平衡，改变管段1的管径，增大其阻力。
根据公式（3.6）：
根据通风管道统一规格，取。算出其对应的阻力

根据公式（3.5）：
符合要求。
3.2.6风机的选择
计算系统总阻力和风量：
选择风机：
风机风量：
风机风压：。
风机型号：C4-72NO.5A
主轴转速（r/min）：1450
流量（）：6064
全压（）：693
功率（Kw）: 1.76
轴功率（Kw）:1.35
内效率 86.1%
电动机：
型号：
功率（Kw）：2.2
3.2.7管道计算汇总
将以上计算的数据进行整理、汇总，最后，得到表3.3 管道水利计算表（二区）。具体数据见表。
表3.3管道水利计算表（二区）
管道编号
流量

长度
m
管径
mm
流速
m/s
局部阻力系 数

局部阻 力
Pa
单位长度摩擦阻力
Pa/m
摩擦阻力
Pa
管段阻力
Pa
备注
1
0.54
9
250
11
0.47
34.1
6
54
88.1
阻力不平衡
2
0.83
8
320
10.3
3.52
224.1
3.8
30.4
254.5

3
1.37
15.6
400
10.9
0.51
36.4
3.5
54.6
91

4
1.44
30
400
11.5
0.6
47.6
4
120
167.6

1，
0.54

200
17.1

237.5

4总结
许多生产过程如水泥、耐火材料、有色金属冶炼、铸造等都会散发大量粉尘，如果任意向大气排放，将污染大气，危害人民健康，影响工农业生产。因此含尘空气必须经过净化处理，达到排放标准才排入大气。通风除尘系统就是净化含尘空气的有效手段。
通风除尘系统的设计合理安排并布置管道，正确计算局部阻力和摩擦阻力以及最后确定风机的风压，这一系列的过程让我对通风除尘系统设计的流程有了一个系统的了解。
通过课程设计达到了对工业通风这们课程的知识的深化的目的，把课程内容贯穿，使它更加系统化，逻辑化。

附录I

附录II

参考文献
[1] 张殿印、王坚. 除尘工程设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2003.6
[2] 孙一坚. 工业通风[M]. 北京：化学工业出版社，2006
[3] 常华. 尘毒治理技术[M]. 沈阳：航空工业出版社，1995
[4] 陆跃庆. 供暖通风设计手册[M]. 北京：中国建筑出版社，1997
[5] 贾永康. 供热通风与空调工程施工技术[M]. 北京：机械工业出版社，2005
[6] 李家瑞. 工业企业环境保护手册[M]. 北京：冶金工业出版社，1993