工业通风与除尘专业课程设计.doc

工业通风与除尘课程设计

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
指引教师 韩云龙
年 月 日

摘要
喷涂车间在进行生产过程中，散发粉尘如果不加以控制，会使室内空气受到污染和破坏，危害职工健康，影响生产正常进行。因而有效地控制生产过程中粉尘对室内空气影响和破坏是个非常重要问题。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解决通风除尘系统设计。一方面依照铝粉粒径大小和性质选取适当集气罩和除尘器。然后依照规范和规定进行管道布置。依照工艺计算集气罩尺寸和排风量。拟定管径并进行水力计算。最后选取风机型号和功率。
核心词：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. 前言··········································3
2. 基本资料······································3
2.1课程设计题目······························3
2.2课程设计资料······························3
3.通风系统拟定································3
3.1拟定防尘办法······························3
3.2计算风量和拟定构件材料····················4
3.2.1计算集气罩吸风量和系统通风量·········4
3.2.2风管拟定···························4
3.2.3局部构件拟定·······················5
3.3选取除尘器································5
4. 通风管道水力计算····························5
5. 设计心得······································11
6. 参照文献······································12
7.附录1系统轴测图······························13
8.附录2平面布置图······························14

1. 前言
通风工程在国内实现四个当代化进程中，一方面起着改进居民建筑和生产车间空气条件，保护人民健康，提高劳动生产率重要作用，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一种构成某些。它起着改进车间生产环境，保证工人从事生产所必须劳动条件，保护工人身体健康作用，是控制工业毒物，防尘，防毒，防暑降温工作中积极有效技术办法之一。它重要任务是控制生产过程中产生粉尘、有害气体、高温、高湿，创造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，粉尘重要危害有：飘逸在大气中粉尘往往具有许多有毒成分，如铬，锰，镉，铅，汞，砷等。当人体吸入粉尘后，不大于5μm微粒，极易进一步肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，有时还会引起肺癌。沉积在肺部污染物一旦被溶解，就会直接侵入血液，引起血液中毒，未被溶解污染物，也也许被细胞所吸取，导致细胞构造破坏。此外，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伙用，抑制其生长。
2. 基本资料
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，而规定排放粉尘浓度不大于100mg/m3。操作台共3台，每台间距2m，拟采用上吸气式集气罩，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. 通风系统拟定
3.1拟定防尘办法
由于粉尘粒径约为10um，容易被人吸入，短期大量接触会刺激呼吸道粘膜和
眼睛，长期吸入会使肺部纤维化而导致尘肺病，因而对其设立除尘设备是有必要。由于有三台操作台，间距2m，局部集气罩采用上吸式集气罩。
排风罩设计应遵循原则：
(1)尽量接近污染物发生源减小吸气范畴，便于捕集和控制
(2)吸气气流方向尽量与污染气流运动方向一致
(3)已被污染吸入气流不容许通过人呼吸区
(4)排风罩应尽量构造简朴，造价低，便于拆卸维修
(5)配备应与生产工艺协调
(6)避免横向干扰气流
3.2计算风量和拟定构件材料
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普通取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
由于共有3个工作台，因此系统通风总量L’=3×L=3×1.456=4.368m3/s=15724.8m3/h
因此除尘器选用型号为DS/A-10×9袋式除尘器【1】
3.2.2风管拟定
（1）风管断面形状拟定
风管断面形状有圆形和矩形两种。由于圆形断面风管阻力小，强度大，因此本设计采用圆形断面。
（2）风管材料选取
普通通风系统采用0.5～1.5mm钢板，由于粉尘中具有大量铝粉，会对管壁产生磨损，且铝粉喷涂不会对管道导致腐蚀，因此本设计采用1.5mm普通钢板来作为风管制作材料。
3.2.3局部构件拟定
（1）弯头拟定
布置管道时，应尽量取直线，减少弯头。圆形风管弯头曲率半径普通不不大于1～2倍管径。由于管道内有大量铝粉冲刷磨损，因而要对弯头加以耐磨解决。
（2）三通拟定
三通内流速不同两股气流碰撞，以及气流速度变化时形成涡流是导致局部阻力因素。为减小三通局部阻力，应避免射流现象，还应注意支管与干管连接，减小支管和干管之间夹角，本设计采用30°夹角。
3.3选取除尘器
已知进入除尘器粉尘浓度C1=2g/m3，规定排放浓度C2=100mg/m3，因此可以得出除尘器最低除尘效率η=（C1-C2）/C1=(2-0.1)/2=0.95
由于粉尘空气动力学当量直径为10um，且除尘效率规定比较高，因此重力沉降和惯性除尘器，以及旋风除尘器都很难满足除尘规定，本设计采用是袋式除尘器，因此除尘器选用型号为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） 选取最不利环路，本系统选取1—2—4—6—除尘器—7—风机—8为最不利环路。
（3） 依照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。
依照孙一坚《工业通风》第四版（如下简称《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
依照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。所选管径应尽量符合附录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） 拟定管道3及5管径及比摩阻
管段3及5与管段1相似，因而
D3=D5=D1=360mm，Rm3=Rm5=Rm1=5.5Pa/m
（5）查《工业通风》【1】附录10，拟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
依照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。计算成果见下表：
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达到阻力平衡，变化管段3管径，增大器阻力。
D’3=D3()0.225 =360()0.225=308mm
依照通风管道统一规格，取3=300mm，其相应阻力为：
=72()0.225=75Pa
==47％
此时任处在不平衡状态。如取D3=280mm，同样处在不平衡状态。因而取D3=300mm，在运营时在辅以阀门调节，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％
符合规定
（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） 选取风机
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
选用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
本次设计耗费近两周时间，历经了各种困难问题，终于完毕了。设计最繁琐管道设计需要有足够耐心和细心，不可以急于求成，一旦失去耐心，错误便会趁虚而入。平时学习工业通风，做几种题目就可以应付，可是轮到自己设计，发既有诸多方面是平日学习里局限性。这次设计尚有某些局限性和错误恳请教师批评指正。

参照文献
[1]《工业通风》第四版，孙一坚，北京；中华人民共和国建筑工业出版社，
[2]《通风除尘设备设计手册》，胡传鼎，化学工业出版社