工业通风与除尘课程设计.doc

工业通风与除尘课程设计

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 119044037
指导老师 韩云龙
年 月 日

摘要
喷涂车间在进行生产的过程中，散发的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，影响生产的正常进行。因此有效地控制生产过程中的粉尘对室内空气的影响和破坏是个非常重要的问题。工业通风就是研究这方面问题的一门技术。本设计为喷涂车间的铝粉处理的通风除尘系统设计。首先根据铝粉粒径的大小和性质选择合适的集气罩和除尘器。然后根据规范和要求进行管道布置。根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。最后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. 前言··········································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.通风系统的确定································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风管的确定···························4
3.2.3局部构件的确定·······················5
3.3选择除尘器································5
4. 通风管道的水力计算····························5
5. 设计心得······································11
6. 参考文献······································12
7.附录1系统轴测图······························13
8.附录2平面布置图······························14

1. 前言
通风工程在我国实现四个现代化的进程中，一方面起着改善居民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。它起着改善车间生产环境，保证工人从事生产所必需的劳动条件，保护工人身体健康的作用，是控制工业毒物，防尘，防毒，防暑降温工作中积极有效的技术措施之一。它的主要任务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。
本设计为喷涂车间除尘系统，粉尘主要危害有：飘逸在大气中的粉尘往往含有许多有毒成分，如铬，锰，镉，铅，汞，砷等。当人体吸入粉尘后，小于5μm的微粒，极易深入肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，有时还会引起肺癌。沉积在肺部的污染物一旦被溶解，就会直接侵入血液，引起血液中毒，未被溶解的污染物，也可能被细胞所吸收，导致细胞结构的破坏。此外，粉尘还会沾污建筑物，使有价值的古代建筑遭受腐蚀。降落在植物叶面的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. 通风系统的确定
3.1确定防尘方法
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造成尘肺病，因此对其设置除尘设备是有必要的。因为有三台操作台，间距2m，局部集气罩采用上吸式集气罩。
排风罩的设计应遵循的原则：
(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与污染气流运动方向一致
(3)已被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区
(4)排风罩应尽量结构简单，造价低，便于拆卸维修
(5)配置应与生产工艺协调
(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
所以除尘器选用型号为DS/A-10×9的袋式除尘器【1】
3.2.2风管的确定
（1）风管断面形状的确定
风管断面形状有圆形和矩形两种。由于圆形断面的风管阻力小，强度大，所以本设计采用圆形断面。
（2）风管材料的选择
一般通风系统采用0.5～1.5mm的钢板，由于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，所以本设计采用1.5mm的普通钢板来作为风管的制作材料。
3.2.3局部构件的确定
（1）弯头的确定
布置管道时，应尽量取直线，减少弯头。圆形风管弯头的曲率半径一般大于1～2倍管径。由于管道内有大量铝粉冲刷磨损，因此要对弯头加以耐磨处理。
（2）三通的确定
三通内流速不同的两股气流的碰撞，以及气流速度改变时形成涡流是造成局部阻力的原因。为减小三通的局部阻力，应避免射流现象，还应注意支管与干管的连接，减小支管和干管之间的夹角，本设计采用30°夹角。
3.3选择除尘器
已知进入除尘器的粉尘浓度C1=2g/m3，要求排放浓度C2=100mg/m3，所以可以得出除尘器的最低除尘效率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，且除尘效率要求比较高，所以重力沉降和惯性除尘器，以及旋风除尘器都很难满足除尘要求，本设计采用的是袋式除尘器，所以除尘器选用型号为DS/A-10×9的袋式除尘器【1】
4. 通风管道的水力计算
（1） 对各管段进行编号，标出各段长度和各排风点的排风量。
（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） 根据各段的风量及选定的流速，去顶最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。
根据孙一坚的《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。

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的计算风为 4.368×3600×1.05=16511.04m3/h

管段1
根据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。所选管径应尽量符合附录11的通风管道统一规格。
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的管径及比摩阻
管段3及5与管段1相同，因此
D3=D5=D1=360mm，Rm3=Rm5=Rm1=5.5Pa/m
（5）查《工业通风》【1】附录10，确定各管段的局部阻力系数。
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
根据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˚）
带扩散管的伞形风帽h/D0=0.5 ζ=0.60
Σζ=0.1+0.6=0.7
（6） 计算隔断的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达到阻力平衡，改变管段3的管径，增大器阻力。
D’3=D3()0.225 =360()0.225=308mm
根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，同样处于不平衡状态。因此取D3=300mm，在运行时在辅以阀门调节，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％
符合要求
（8） 计算系统的总阻力
△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
此次设计花费近两周的时间，历经了各种困难的问题，终于完成了。设计最繁琐的管道设计需要有足够的耐心和细心，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，做几个题目就可以应付，可是轮到自己设计，发现有很多的方面是平日学习里的不足。这次设计还有一些不足和错误恳请老师批评指正。

参考文献
[1]《工业通风》第四版，孙一坚，北京；中国建筑工业出版社，2010
[2]《通风除尘设备设计手册》，胡传鼎，化学工业出版社

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