通风工程课设

目录
1概述 (3)
1.1目标厂房基本情况 (3)
1.2设计要求 (4)
1.3设计依据和原则 (5)
2除尘系统设计选择 (5)
2.1排风（吸气）罩的设计选择 (5)
2.1.1排风罩的选择 (5)
2.1.2排风罩口位置的确定 (6)
2.2风管的设计选择 (6)
2.2.1风管断面形状的选择 (6)
2.2.2风管材料的选择 (6)
2.2.3分管弯头的选择 (6)
2.2.4三通连接器的选择 (6)
3风管通风量的计算 (6)
3.1 A处罩口所需通风量的计算 (6)
3.2 B处罩口所需通风量的计算 (7)
3.3 C处罩口所需通风量的计算 (7)
3.4 D处罩口所需通风量的计算 (8)
3.5通风系统总排风量的计算 (8)
4通风系统水力计算 (8)
4.1通风除尘系统示意图 (8)
4.2最不利管路的确定 (9)
4.3确定管径和摩擦阻力 (9)
4.4确定各管段局部阻力系数 (9)
4.4.1管段1 (9)
4.4.2管段2 (9)
4.4.3管段3 (10)
4.4.4管段4 (10)
4.4.5管段5 (10)
4.4.6管段6 (11)
4.4.7管段7 (11)
4.4.8管段8 (11)
4.4.9管段9 (12)
4.5管道水力计算 (12)
5并联管路阻力平衡 (14)
5.1节点A (14)
5.2节点B (14)
5.3节点C (14)
5.4系统总阻力 (15)
6除尘器和风机的选择 (15)
6.1除尘器的选择 (15)
6.2风机的选择 (15)
7对比与总结 (15)
参考文献 (16)
1概述
工业通风的任务是控制生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温、高湿，创造良好的生产环节和保护大气环境。

工业通风就是利用技术手段将车间内被生产活动所污染的空气排走，把新鲜的或经专门处理的清洁空气送入车间内。

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。

本次课程设计针对的厂房会产生大量的有害粉尘，严重威胁工作人员的生命健康安全，因此要对其进行分析处理，设计合理有效的除尘系统。

进行此次设计主要依据有毒害气体国家排放标准对该厂房进行局部除尘设计，科学有效的降低厂房内有害无粉尘浓度，使其达到或低于国家标准，让员工有较好的工作环境。

1.1目标厂房基本情况
某一工厂厂房平面布置图如图2所示，该厂房高为8米，生产车间的有害物分布如图所示。

风管采用钢板制作，排除各种有害物，大气温度为常温。

A处有一个污染源，需要安设排风罩，其尺寸为200*500mm的矩形外部吸气罩（四周无边），为了能够有效的排出此污染物，要求在距罩口500mm处，造成Vx=0.25m/s的吸入速度，其局部阻力系数为ζ=1.0(对应接管动压)。

在B处有一金属熔化炉，炉内金属温度为500℃，周围空气温度为20℃，管内温度为60℃，散热面为水平面，直径B=0.8m。

在热设备上方0.6m处设一个接受罩。

在C处有一个振动筛，如图3所示，振动筛的平面尺寸为E=800mm，L=700mm，粉状物料用手工投向筛上时的发散速度为V1=0.25m/s，周围干扰气流速度V0=0.2 m/s，为了排除粉尘在其旁边按一尺寸为600*300mm的侧吸罩C，其局部阻力系数为ζ=1.0(对应接管动压)。

D处有一包装机，包装口宽0.8 m，口高1.5 m。

包装机结构如图4所示。

图2 振动筛示意图
图3 包装机结构图
1.2设计要求
整个系统要求包括排风罩、管道，除尘器、风机和电机等部分组成。

该通风系统设计应包括以下内容：
（1）风管的布置及风管断面形状和材料的选择；
（2）设计B处的接受罩、C和D的局部排风罩；
（3）通风系统的水力计算；
（4）画出通风系统示意图（不要画在专业图纸上）；
（5）除尘器和风机的布置和选型；
（6）画出接受罩和局部排风罩的结构尺寸图；
（7）画出整个通风系统的平面图和剖面图；
（8）设计两种方案并比较优劣。

(所绘制的图形要求用CAD)
1.3设计依据和原则
工业通风的设计过程在遵循基本的设计规范之外，应当遵循的三项基本原则：以人为本、系统化、环保原则，在设计中体现重视人的生命健康安全及保证排放的污染物浓度在环境标准以内。

其中，系统化原则是设计原则的核心，空气处理要求相同，室内参数要求相同的，可化为统一系统。

对下列情况应单独设置排风系统：两种或两种以上的有害物质混合后会引起燃烧或爆炸；两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘；放散剧毒物质的房间和设备。

除尘系统的划分
（1）划分系统时要考虑输送气体的性质、工作班次、相互距离等因素。

设备同时运转，而粉尘性质不同时，只要允许不同的粉尘混合或者粉尘无回收价值，可合为一个系统。

（2）应把同一生产工序中同时操作的产尘设备排风点合为一个系统。

（3）从除尘设计的角度分析，对于破碎、筛分、配料等工艺过程。

一般均以料仓作为区分是否属于同一工序的标志。

（4）排出水蒸气的排风点不能和产尘的排风点合成一个系统，以免堵塞管道。

（5）温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致管道内结露时，不宜合为一个系统。

（6）如果排风量打的排风点位于风机附近，不宜和远处的排风量小的排风点合为一个系统。

因为增加这个排风点，会使整个系统阻力增大，增加运行费用。

本次设计题目点出：排除各种有害物，大气温度为常温。

则在设计之时可将车间内的四个产尘点在最后混合成一个系统进行设计。

依据以人为本原原则、环保原则满足使用者的生理及心理的需求，依据法律法规保护人身健康、保护周边环境，是通风系统设计的根本原则。

2除尘系统设计选择
2.1排风（吸气）罩的设计选择
2.1.1排风罩的选择
（1）A处：尺寸为200×500mm的矩形外部吸气罩（四周无边）；
（2）B处：是金属熔化炉，生产过程中产生高温含尘烟气，炉内金属温度为500℃，可见在高温炉的生产过程中产生热气流，会带动污染物（粉尘）一起运动。

对于这种情况，应尽可能把排风罩设在污染气流的前方，让它直接进入罩内。

所以，应采用热源上部接受式排风罩。

散热面为水平面，直径为0.8m；
（3）C处：尺寸为600×300mm的侧吸罩；
（4）D处：由D处的包装机结构图可知：由于空间的限制，安装高低悬罩
均不合适，应选用侧吸罩。

2.1.2排风罩口位置的确定
（1）采用侧吸罩，罩口位置设在距离污染源500mm处；
（2）热源接受罩罩口设在金属熔化炉上方0.6m；
（3）侧吸罩罩口设置在设备前方2m；
（4）矩形罩口侧吸罩前方600mm。

2.2风管的设计选择
2.2.1风管断面形状的选择
风管断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。

但是圆形风管管件的放样、制作较矩形风管困难，布置时不易与建筑、结构配合，明装时不易布置得美观。

一般，当风管中流速较高，风管直径较小时，通常使用圆形风管,所以此处选用圆形风管。

2.2.2风管材料的选择
用作风管的材料一般有薄钢板、耐热耐磨合金钢、硬聚乙烯塑料板、胶合板、纤维板、矿渣石膏板、砖及混凝土等。

A、C、D处产生的含尘气体、粉尘温度不高，故要求风管材料耐磨损，采用一般钢管即可，厚度为3～5mm。

B处金属熔化炉，会产生高温对风管要求较高，且其中又含有粉尘，需要耐磨耐高温，如果达到600-950℃，则可选用耐热耐磨合金钢；一般钢管也能够承受较高温度并且具有耐磨性能。

出于经济实用且此处的炉内温度只有500℃，在一般钢管承受高温范围之内，则选用一般钢管即可，厚度也为3～5mm。

2.2.3分管弯头的选择
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应大于（1～2）倍管径。

故此处取90°弯头。

由于管道中含尘气流对弯头的冲刷磨损，极易磨穿、漏风，影响正常的集尘效果，因此要对弯头加以耐磨设施。

2.2.4三通连接器的选择
三通内流速不同的两股气流汇合时的碰撞，以及气流速度改变时形成涡流时造成局部阻力的原因。

为减小三通的局部阻力，应避免引射现象，还应注意支管和干管的连接，减小其夹角，支管与总管的夹角取30°；同时，还应尽量使支管和干管内的流速保持相等。

三通弯头一样，三通管件也应加耐磨设施。

3风管通风量的计算
3.1 A处罩口所需通风量的计算
A处排风罩是尺寸为200×500mm的矩形外部吸气罩（四周无边），可将其看成400*500mm的假想罩，而放在工作台上的实际罩口尺寸只是假想罩的一半。

故计算如下：
a b =400500
=0.8 x b =500500
=1 查表得：V x V 0
=0.12 罩口上平均风速为：V 0=V x 0.12=0.250.12=2.08m/s 罩口处排放量为：L A =V 0F =2.08×(0.5×0.2)=0.208m 3/s
即A 处的通风量为：0.208m 3/s
3.2 B 处罩口所需通风量的计算
B 处采用热源上部接受式排风罩。

故计算如下：
由于1.5√A P =1.5×(π4×0.82)12=1.06m
此值大于H ，所以该接受罩应采用低悬罩。

又热源的对流散热量为：Q =α∆tF =1.7×(500−20)43×π4×0.82=3.212KJ/s 热射流收缩断面上的流量为：
L 0=0.167Q 13B 32=0.167×3.21213×0.832=0.176m 3/s
又由于横向气流影响小，所以排风罩口尺寸应比热源尺寸扩大150~200mm ，则低悬罩圆形罩口尺寸为：D =B +200=800+200=1000mm
假设V ′为扩大面积上空气的吸收速度，则一般V ′=0.5~0.75m/s ，此处取V ′=0.5m/s
则B 处排风罩的通风量为：L B =L 0+V ′F ′=0.176+0.5×(12−0.82)×π4=0.317m 3/s
3.3 C 处罩口所需通风量的计算
C 处采用尺寸为600×300mm 的侧吸罩，三侧法兰的边宽取1000mm ，U=0，H=0。

污染气体的散发量为：L 0=ELV 1=0.8×0.7×0.25=0.14m 3/s
查文献可得，极限流量比为：
K L =[1.5(F 3E )−1.4+2.5][γ1.7+0.2][(H E )1.5+0.2][0.3(U E
)2
+1]=[1.5×(10.8)−1.4+2.5][(0.80.7)1.7+0.2][(00.8
)1.5
+0.2][0.3×(00.8
)2
+1]=1.047 又干扰气流速度为：V 0=0.2m/s ，根据文献中安全系数表，取安全系数m=8
则C处罩口所需通风量为：L C=L0(1+mK L)=0.14×(1+8×1.047)= 1.313m3/s
3.4 D处罩口所需通风量的计算
由D处的包装机结构图可知：由于空间的限制，安装高低悬罩均不合适，应选用侧吸罩。

又由于矩形罩口较圆形罩口更容易设计和生产，故这里选择罩口尺寸为600×300mm的侧吸罩，并要求在距罩口600mm处产生V x=0.25m/s的吸入速度，可将该罩看成400*500mm的假想罩，而放在工作台上的实际罩口尺寸只是假想罩的一半。

故计算如下：
a b =
600 600
=1
x b =
600 600
=1
查表得：V x
V0
=0.13
罩口上平均风速为：V0=V x
0.13=0.25
0.13
=1.92m/s
罩口处排放量为：L D=V0F=1.92×(0.6×0.3)=0.346m3/s
即D处的通风量为：0.346m3/s
3.5通风系统总排风量的计算
L=L A+L B+L C+L D=0.208+0.317+1.313+0.346=2.184m3/s
=7862.4m3/ℎ
4通风系统水力计算
4.1通风除尘系统示意图
图4 通风除尘系统示意图
4.2最不利管路的确定
由图4确定1-5-7-除尘器-8-风机-9和4-6-7-除尘器-8-风机-9为最不利管道。

4.3确定管径和摩擦阻力
根据各管道的风量及选定的流速，确定最不利环路上各管段的管径大小和单位长度摩擦阻力。

输送含有轻矿物粉尘的空气时，风管内最低空气流速为：垂直风管12m/s，水平风管14m/s。

考虑到除尘器及风管漏风，漏风率一般为3%~5%，这里取5%，则管段8及9计算风量为：
L=7862.4×(1+5%)=8255.52m3/ℎ=2.29m3/s 对于管段1：
根据L1=L A=0.208m3/s，V1=14m/s，由附录9可查出管径和单位长度摩擦阻力：
D1=138mm；R m1=20Pa/m
同理可查得管段2、3、4的管径及比摩阻并确定管段5、6、7的管径及单位长度摩擦阻力，见管道水力计算表1。

4.4确定各管段局部阻力系数
由附录10可以查得各个部位的局部阻力系数。

4.4.1管段1
侧吸罩：ξ=1.0
90°弯头（R/D=1.5）一个，ξ=0.17
直流三通（1—5）（见图4-2）：
根据F1+F2≈F5且α=30°
F2 F5=(
185
220
)2=0.707
L2 L5=
0.317
0.525
=0.604
查得：ξ1−5=0.84
∑ξ=1+0.17+0.84=2.01
图4-2 直流三通示意图1 4.4.2管段2
接受罩：α=120°，ξ=0.27
直流三通（2-3）（见图4-2）：ξ2−5=−0.35
150°弯头（R/D=1.5）一个，ξ=0.22
∑ξ=0.27−0.35+0.22=0.14 4.4.3管段3
侧吸罩：ξ=1.0
直流三通（3-6）（见图4-3）：
150°弯头（R/D=1.5）一个，ξ=0.22
根据F3+F4≈F6且α=30°
F3 F6=(
350
370
)2=0.895
L3 6=
1.313
=0.791
查得：ξ3−6=0.52
∑ξ=1+0.22+0.52=1.74 4.4.4管段4
侧吸罩：ξ=1.0
90°弯头（R/D=1.5）一个，ξ=0.17
直流三通（4-6）（见图4-3）：
根据F3+F4≈F6且α=30°
查得：ξ4−6=1.53
∑ξ=1+0.17+1.53=2.7
图4-3 直流三通示意图2 4.4.5管段5
圆形三通（5-7）（见图4-4）：
合流（R0/D7=2）。

L5 L7=
0.525
2.184
=0.240
查得：ξ5−7=0.01
∑ξ=0.01
图4-4 合流圆形三通示意图4.4.6管段6
圆形三通（6-7）（见图4-4）：
合流（R0/D7=2）。

L6 L7=
1.659
2.184
=0.760
查得：ξ6−7=0.03
∑ξ=0.03 4.4.7管段7
除尘器进口变径管（渐扩管）
除尘器进口尺寸600mm，变径管长度500mm，
tan a=1
2
×
600−500
500
=0.2
a=7.13°
ξ=0.02
90°弯头（R/D=1.5）2个，ξ=0.17
∑ξ=0.02+0.17×2=0.36 4.4.8管段8
除尘器出口变径管（渐缩管）
除尘器进口尺寸600mm，变径管长度L=300mm，
tan a=1
2
×
600−500
500
=0.1
a=5.71°
ξ=0.1
90°弯头（R/D=1.5）2个，ξ=0.17
风机进口渐扩管
先近似选出一台风机，风机进口直径D=600mm，变径管长度l=300mm
F 进F8=(
600
500
)2=1.44
tan a=1
2
×
600−500
300
=0.17
a=9.65°
ξ=0.03
∑ξ=0.1+0.17×2+0.03=0.47 4.4.9管段9
风机出口突缩管
风机出口尺寸600mm，D9=500mm
F 出F9=(
600
500
)2=1.44
ξ=0.2
带扩散管的伞型风帽（h/D0=0.5）：
ξ=0.6
∑ξ=0.2+0.6=0.8 4.5管道水力计算
管道水力计算表如下：
表4-1 管道水力计算表
5并联管路阻力平衡
5.1节点A
∆p 1=396.38P a ∆p 2=44.86P a
∆p 1−∆p 22=396.38−44.86
=88.68%>10%
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。

D 2′=D 2(∆p 2∆p 1)0.225=185×(44.86396.38
)0.225
=113.31mm
根据通风管道统一规格，取D 2′′
=100mm ，其对应的阻力为：
∆p 2′=44.86×(185100
)0.225
=51.52p a
∆p 1−∆p 2′
∆p 1=396.38−51.52
396.38
=87.00%>10%
此时仍处于不平衡状态。

取D 2=100mm ，在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。

5.2节点B
∆p 4=136.46P a
∆p 3=25.59P a
∆p 4−∆p 33=136.46−25.59
=81.25%>10%
为使管段3、4达到阻力平衡，改变管段3的管径，增大其阻力。

D 3′
=D 3(∆p 34)0.225=350×(25.59)0.225
=240.16mm
根据通风管道统一规格，取D 3′′
=240mm ，其对应的阻力为：
∆p 3′
=25.59×(350)0.225
=27.86p a
∆p 4−∆p 3′
4=136.46−27.86
=79.58%>10%
此时仍处于不平衡状态。

取D 3=300mm ，在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。

5.3节点C
∆p 1+∆p 5=396.38+264.62=661p a
∆p 4+∆p 6=136.46+347.52=483.98p a
(∆p 1+∆p 5)−(∆p 4+∆p 6)∆p 1+∆p 5=661−483.98
661
=26.78%>10%
为使管段5、6达到阻力平衡，改变管段6的管径，增大其阻力。

D 6′=D 6(∆p 4+∆p 6∆p 1+∆p 5)0.225=370×(483.98661
)0.225
=344.94mm
根据通风管道统一规格，取D 6′′
=340mm ，其对应的阻力为：
∆p 4−6′=483.98×(370)0.225
=493.28p a
(∆p 1+∆p 5)−∆p 4−6′
∆p 1+∆p 5=661−493.28
661
=25.17%>10%
此时仍处于不平衡状态。

取D 6=340mm ，在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。

5.4系统总阻力 ∆p =∑(Rml +Z )
=396.38+136.46+264.62+347.52+44.86+25.59+48.1+49.91+93.92=1407.36p a
6除尘器和风机的选择
6.1除尘器的选择 风机风量：
L f =(1+5%)L =1.05×7862.4=8522.52m 3/ℎ
风机风压：
P f =(1+5%)∆P =1.05×1407.36=1477.73P a
选用8-17型号的离心式通风机： h m L f 311476=
m P f 32560=
配Y160M 2-2型号的电动机，电动机功率15Kw 。

6.2风机的选择
选择袋式除尘器
根据风量和压力损失选择： 风量：
L f ′=(1+5%)L =1.05×8522.52=894.87m 3
/ℎ
压力损失：894.87P a
选择型号MC605-I (过滤面积45平方米)
7对比与总结
课程设计完成后，与组员葛云的设计内容进行比较，发现她的管道总阻力较小，管道大多为直管道，避免了交叉，整个系统都处于厂房的中间，使得厂房内更利于通行，而我的设计则是将除尘器和风机放到厂房中间的位置，占用空间较小，并能够保证人员从厂房两侧的门进入可以直接到达最里面的位置。

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。

此次课程设计中存在的不足之处，恳请老师予以批评指正。

参考文献
[1]王新泉.通风工程学北京机械工业出版社2008
[2]孙一坚.工业通风[M] 北京中国建筑工业出版社2005
[3]孙一坚简明通风设计手册中国建筑工业出版社1997
[4]张秀梅,任振华．AutoCAD暖通空调设计与天正暖通[M]．北京：清华大学出版社，2017
[5]徐鑫．暖通空调设计与施工数据图表手册[M]．北京：化学工业出版社，2017
[6]中国劳动保护科学技术学会工业防尘专业委员会编写组．工业防尘手册．北京：劳动人事出版社，1989。