通风除尘课程设计

工业通风与除尘课程设计

小组成员：熊静宜 3

李润婉 3

吴博 3

李晗 3

雒智铭 3

专业班级：安全12-5

指导老师：鲁忠良

完成日期：目录

1 引言

2 第一工作区的通风除尘系统设计计算

各设备排风罩的排风量计算

焊接平台1排风量计算

焊接平台2排风量计算

焊接平台3排风量计算

加热炉排风量计算

系统排风量及阻力计算

通风除尘系统布置简图

管段阻力计算

管道压力平衡核算

选择通风机和除尘器

3 第二工作区的通风除尘系统设计计算

各设备排风罩的排风量计算

镀铬1排风量计算

镀铬2排风量计算

镀铬3排风量计算

酸洗排风量计算

系统排风量及阻力计算

通风除尘系统布置简图

管段阻力计算

管道阻力平衡校核

风机的选择

管道计算汇总

1 引言

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，把车间内悬浮的粉尘捕集除去，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。

本课程设计目的和任务在于对一个金属制造加工生产车间进行全面通风以及针对焊接台加热炉镀槽酸洗工艺进行局部通风的设计以期达到车间厂房的通风与除尘。本设计的大体思路是，了解各工艺所产生的有害气体成分并选择局部通风方式。之后对参数进行设计计算需风量并进行相关管道计算，最后选择合适的通风机对厂房进行有效通风。

2 第一工作区的通风除尘系统设计计算

2.1 各设备排风罩的排风量计算

第一工作区各设备工艺的参数如表所示。

表2.1 第一工作区各设备工艺的参数表

2.1.1 焊接平台1排风量计算

设备1为焊接平台，尺寸：6009001000??，有害物的成分为焊烟，采用侧吸罩。侧吸罩为外部吸气罩的一种，它的作用：由于工作条件的限制，生产设备不能密闭时，将其设置于有害源附近，依靠罩口的抽吸作用，在有害物散发地点造成一定的气流运动，把有害物吸入罩内。

本次设计中采用工作台上有法兰形式的侧吸罩，由于有害物距罩口，根据污染物放散情况选取最小控制风速，s m V x /4.0=把该罩想象为600×600的假想罩

a/b=600/600= x/b=600/600= 查得 v x /v b =

所以，罩口平均风速 s m v v x /07.313.0/4.013.0/0=== 则实际排风量

h

Fv L /m 159107.34.036.0360036003

1=???== （）

2.1.2 焊接平台2排风量计算

设备2为焊接平台，尺寸：6009001000??，采用侧吸罩。设备2参数

同设备1，所以设备2的排风量计算同设备1，

h m L L /1591312==

2.1.3 焊接平台3排风量计算

设备3为焊接平台，其尺寸为6009001100??。排风罩形式为矩形伞型罩，热源

的温度为C 0

600，有害物距罩口的距离为,其中

m A P 49.1)9.01.1(5.15.12

1=??=

其中，A P 为热源的水平投影面积，单位为3m .

由于P A 5.1>8.0=H ，所以接受罩选择为低悬罩。对于设备热源的对流散热量通过公式计算得：

t F Q ?=α （） 式中 F ——热源的对流放热面积，m 2; t ?——热源表面与周围空气温差，℃； α——对流放热系数， α=A t

?3

1　

（） 式中 A ——系数，水平散热面A=；垂直散热面A=。 代入数据得：

Q=)9.01.1()20600(7.13

4??-?=s kJ /14.8。

室内温度设为20℃ 在H/B= ～的范围内，在不同高度上热射的流量可通过公式得：

2

33

1

004.0Z Q L = （）

式中Q ——热源的对流散热量，s kJ /；

1.26B H Z += （）

H ——热源至计算断面距离，m ；

B ——热源水平投影的直径或长边尺寸，m 。

由于低悬罩位于收缩断面附近，罩口断面上的热射流横断面积一般是小于（或等于）热源的平面尺寸，横向气流影响较大的场合，按下式确定：

H a A 5.01+= （） H b B 5.01+= （） 通过计算可得矩形伞型罩的排风量：

h m s m F V L L /2189/608.05.09.01.11.13.1388.033''

003==??-?+=+=）（。

2.1.4 加热炉排风量计算

设备4为焊接平台，尺寸：150010001500??，有害物的成分为余热、烟尘，验公式：

物为余热和烟尘根据经采用矩形伞形罩，有害 5.1837.10.15.15.15.1=>=?=H A p ，所以采用低悬罩进行排风。这样该罩的排风量计算方法与中相同，由公式，，，，，可计算得此排风

罩的排风量

()h m s m L /3450/96.00.15.15.17.15.069.0334==?-??+=

2.2 系统排风量及阻力计算

2.2.1 通风除尘系统布置简图

图2.1 第一工作区通风除尘系统布置简图

2.2.2 管段阻力计算

1.风速及管径的计算 管段1风速及管径计算如下：

已知s m V /20=；h m L /15913= 确定管道直径 D=V

L

π41000

（） 代入数据计算得： mm

D 167= 查管径和单位长度摩擦阻力和通风管道径规格选取管道直径。

m Pa R m /30= 最后确定mm D 170=

将mm D 170=代入公式（）中 得出s m V /56.17'= 同理可计算得其他风速及管径计算列于表

表 风速及管径计算汇总表

2.阻力计算1 （1）管段1阻力的计算

已知s m L /44.03= m Pa R m /30= mm D 170= s m V /56.17'= 侧吸罩16.0=ξ（查表）

090弯头5.1/=D R 一个，查表17.0=ξ

直流三通()51→根据521F F F ≈+ α=30°

89.0)180

170(2

51==F F 72.0608

.044.051==L L 查得ζ14.015= ∑=++=47.014.017.016.0ξ

动压Pa V Pd 01.18556.172.12

1

2122'=??==

ρ ρ取3/2.1m kg 摩擦阻力Pa l R m 12043011=?=

局部阻力∑=?=?Pa Pd 95.8601.18547.0ξ

1 此部分计算所需数据见表

（2）管段2阻力的计算

已知s m L /44.03= m Pa R m /30= mm D 170= s m V /56.17'= 侧吸罩16.0=ξ

090弯头5.1/=D R 一个，查表17.0=ξ

直流三通()52→根据521F F F ≈+ α=30°

89.0)180

170(2

52==F F 72.0608

.044.052==L L 查得ζ14.025= ∑=++=47.014.017.016.0ξ

动压Pa V Pd 01.18556.172.12

1

2122'=??==

ρ ρ取3/2.1m kg 摩擦阻力Pa l R m 12043022=?=

局部阻力∑=?=?Pa Pd 95.8601.18547.0ξ总阻力

（3）管段3阻力的计算：

Pa

P Pa

V Pd F F

L L d R Pa l R P o m m 75.29473.34286.086

.05.02.016.05

.073.3429.232.12

1

2141

.0280180,5.0228.1608.02.05.112016.06.732.3233

3

222

6363

333=?=?=Z =++===??===??? ??=======?=?=?∑∑ξξξρξξ局部阻力查表得：合流三通支管动压根据。

）弯头（；矩形伞形罩各管件局部阻力系数，摩擦阻力

（4）管段4阻力计算：

Pa

l R P m l Pa V P m m 573193423057.192.12

1

2144442244=?=?=?==??==

摩擦阻力长度为段根据给定尺寸，确定管动压ρ 96

.06.02.016.059.0380250,35.0188.296.02.05.1/120;16.02

7474

=++=0.6

==??

? ??======∑ξξξ所以查得ξ根据查表得：合流三通支管）弯头（一个矩形伞形排风罩各管件局部阻力系数，F F

L L d R o Pa P Pa P m 27822157422123096.04444=+=Z +?=?=?=Z ∑管段阻力为：故局部阻力ξ

（5）管段5阻力计算：

00

.000

.0605.22423475.192.12

1

215552255===?=?=?=??==

∑ξξρ合流三通直管，各管件局部阻力系数，摩擦阻力动压Pa l R P Pa V P m m

Pa P Pa P m 600605023400.05555=+=Z +?=?=?=Z ∑管段阻力为：故局部阻力ξ

（6）管段6阻力计算：

33.25979.202.15.02

1

3

.03

.05.675.415226666=??==

-=-==?=?=?∑V P Pa l R P m m ρξξ合流三通直管各管件局部阻力系数，摩擦阻力

Pa P Pa P m 3.108.775.6768.7733.2593.06666-=-=Z +?-=?-=?=Z ∑管段阻力为：故局部阻力ξ

（7）管段7阻力计算：

090弯头5.1/=D R 三个17.0=ξ

除尘器34.0=ξ

∑=+?=85.034.0317.0ξ

动压Pa V Pd 96.2333.192.12

1

2122'=??==

ρ 局部阻力∑=?=?Pa Pd 87.19896.23385.0ξ

Pa l R P m m 4267777=?=?=?摩擦阻力

（8）管段8阻力计算：

090弯头5.1/=D R 两个34.0217.0=?=ξ

∑=34.0ξ

动压Pa V Pd 96.23332.192.12

1

2122'=??==

ρ 摩擦阻力Pa L R m 4267=?=

局部阻力∑=?=?Pa Pd 55.7996.23334.0ξ

（9）管段9阻力计算： 摩擦阻力Pa L R m 140207=?=

Pa P D h 2.14096.2336.06

.06

.05.0/990=?=?=Z ===∑∑ξξξ局部阻力）带扩散管的伞形风帽（

阻力计算归纳到表中 表 各管段阻力情况

2.3 管道压力平衡核算

（1）节点A 压力平衡计算:

%10%095.206,95.2061

2

121>=??-?=?=?P P P Pa P Pa P

符合要求

（2）节点B 压力平衡计算

%

15%3735.368,95.2666095.2065

13

5135151>=??-?=?=+=?+?=?---P P P Pa P Pa P P P

为使两管达到阻力平衡，改变管1-5的管径，增大其阻力。

mm P

P D D 15835.36895.266170225

.0225

.0515

15151=?

?

?

??=????

??'??='----

根据管径统一规格取mm D 1603=

校核：%

10%8.4%10035.3682.35135.3682.35117016095

.2665

1351225

.01225

.01

51515

151<=?-=?''?-?=??? ??=

???

? ??'?=

''?------P P P Pa

D D P P 故合适，取mm D 1603=。

（3）节点C 压力平衡计算:

%

10%1.2%10045.376297

45.376'',297'';45.376463446363＜=?-=??-?=?=?+?=?--P P P Pa P Pa P P P 故符合要求。

将以上数据归纳到表中 表 第一工作区计算结果汇总

2.4 选择通风机和除尘器

（1）除尘器的选择

本系统的主要有害物为矿物粉尘、烟尘、金属粉尘，按照要求选取袋式除尘器，，从上部排风根据风量s m /3选择DS/A 型袋式除尘器，Ds ／A 型袋式除尘器采用负压、内滤；在滤袋上部用机械振动方式清灰，自动进行，下部灰斗处进风，型号DS/A —8*7滤袋数为56，过滤面积562M ，处理风量（h m /3）6700~10000，效率为%。 （2）风机的选择

风机风量：11)1(总L K L f +==×（1+）=s m /3

其中1K 是为了考虑系统漏风所附加的安全系数一般取。

风机风压：Pa P P f 8.2098)2.01(=?+=

其中2K 是为考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数，除尘管道一般取2K 取~。根据风压和风量选用4-72-11N08C 型通风机,选取的转速2900rpm,功率15Kw,重量125Kg.

3 第二工作区的通风除尘系统设计计算

3.1 各设备排风罩的排风量计算

第一工作区各设备工艺的参数如表所示。

表3.1 第二工作区各设备工艺的参数表

3.1.2 镀铬1排风量计算

设备5为镀铬，尺寸：),(700600工作口?有害物的成分为氢氟酸蒸汽，采用通风柜进行通风。因为在常温下进行，故为冷过程通风柜。根据公式：

β??+=F v L L （）

2

.1,/5.102.11.1/,0230==≈-=----βββs m v L m F s m v s

m L 。查得：。安全系数，；工作孔或缝隙的面积，；工作孔上的控制风速，；，柜内的污染气体发生量式中

根据公式，h m s m L /2721/756.02.17.06.05.10331==???+=）（

3.1.3 镀铬2排风量计算

设备6同设备5，其排风量为：

h m s m L /2721/756.0332==

3.1.4 镀铬3排风量计算

设备7同设备4，其排风量为：

h m s m L /2721/756.0333==

3.1.5 酸洗排风量计算

设备8为酸洗工艺mm 1200800900??，有害物成分为25%盐酸，采用槽边排风罩。油污B=900>700，所以选用双侧高截面排风罩，选择防腐材料制作。

根据公式：，取断面尺寸,250250mm F E ??

2

.0)2(

2A

B AB v L x = （） s m v m B m A x /，边缘控制点的控制风速；槽宽，；槽长，式中，---

h

m s m L s

m v x /2310/64.0)6.1/9.0(8.09.05.02/5.03

32

.0==????==求得排风量查得

3.2 系统排风量及阻力计算

3.2.1 通风除尘系统布置简图

图3.1 第二工作区通风除尘系统布置简图

3.2.2 管段阻力计算

在第二工作区内，设除尘风管垂直管最小风速s m V /10=，水平管最小风速s m V /12=，空气密度2.1=ρ。

()Pa P Pa

P F F L L d R Pa l R P m l Pa V P s m S L V m Pa R mm D mm

V L D D V L s m V h m L m o o m m 49.446.3389.1016.33487.07

.043.017.01.043.04562.0380340,117.05.1901.089.103.33.33.31489.82.12

121/9.83.0463.0/3.3,3403101014.336002721

436004/10,/2721111

1

2

5212111122

1

121

1

1111111131=+=Z +?=?=?=Z =++====??

? ??======?=?=?==??===??

?

???=====???==

==∑∑管段阻力为：故局部阻力直管查表得：合流三通

，

。根据）弯头（，

通风柜，各管件局部阻力系数：摩擦阻力长度为段根据给定尺寸，确定管动压实际流速，查取结合通风管道统一规格求管径和流速，根据处理风量ξξξαξξρππ

2.管段2阻力计算：

Pa

l R P m l Pa

P s m V m Pa R mm D mm

D s m V h m L m m m 89.103.33.33.3248/9.8/3.3,340310/10,/272122222222232=?=?=?========摩擦阻力长度为段根据给定尺寸，确定管动压实际流速查得，取结合通风管道统一规格

各管件局部阻力系数：通风柜ξ=，120o弯头（R/d=）ξ=,合流三通支管ξ=，

44.014.02.01.0=++=∑ξ，故局部阻力Pa P Z 214844..022=?=?∑=ξ

Pa P Pa

P F F L L d

R Pa l R P m l Pa

P s m V m Pa R mm D mm

D s m V h m L m o

m m m 2.34212.133214844.044

.02.014.01.014

.044.0450340,34.088.163.02.05.11201.02.1343.33.3348/9.8/3.3,340310/10,/2721333

3

2

6363

33333333333=+=Z +?=?=?=Z =++===??

? ??=======?=?=?========∑∑管段阻力为：故局部阻力查表得：合流三通直管。根据

）弯头（通风柜各管件局部阻力系数，摩擦阻力长度为段根据给定尺寸，确定管动压实际流速查得，取结合通风管道统一规格ξξξξξ

4.管段4阻力计算：

m Pa R mm D mm V L D s

m V h m L m /4,30028610

14.336002310

436004/10,/2310444434===???==

==，查取结合通风管道统一规格π

2

.05.1/120;

17.0),5.19034.1164444556.92.12

1

21/6.934.0487

.04444224424

4

4=====?=?=?==??==

=??

? ???==ξξρπ）弯头（一个弯头（，两个槽边排风罩各管件局部阻力系数，摩擦阻力长度为段根据给定尺寸，确定管动压实际流速d R d

R Pa

l R P m l Pa V P s

m S L V o o m m

P

P L L F F 8.965576.176

.112.02.017.0234.112.0,27.015

.387

.0,29.0)630300(4

4

74274=?=?=Z =-+?+=-=====∑∑ξξξ局部阻力根据

查表得：合流三通支管

Pa P a m 8.1128.9616444=+=Z +?管段阻力为：故

Pa

P Pa P Pa l R P m l Pa V P s

m S L V m Pa R mm D mm

V L D s

m V h m L L L m m m m 8.329.259.659.257435.035

.035

.09.633.235741.112.12

1

21/1.114.0426

.1/3.2,4004001214.336005442

436004/12,/544255555555225525

5

555553215=+=Z +?=?=?=Z ===?=?=?==??==

=??

?

???==

===???====+=∑∑管段阻力为：故局部阻力合流三通直管，各管件局部阻力系数，摩擦阻力长度为段根据给定尺寸，确定管动压实际流速，查取结合通风管道统一规格ξξξρππ

6.管段6阻力计算：

mm

V L D s

m V h m L L L 49012

14.336008163436004/12,/8163663536=???====+=π m l Pa V P s

m S L V m Pa R mm D m 36848.112.12

1

21/8.1149.046

.1/2,4906226626

6

666==??==

=??

?

???==

==长度为段根据给定尺寸，确定管动压实际流速，查取结合通风管道统一规格ρπ

35

.035

.0632666===?=?=?∑ξξ合流三通直管各管件局部阻力系数，摩擦阻力Pa l R P m m

Pa

P Pa P m 4.354.29664.298435.06666=+=Z +?=?=?=Z ∑管段阻力为：故局部阻力ξ

mm

V L D s m V h m L L L 60910

14.3360010503

436004/10,/10503773467=???====+=π Pa

l R P m l Pa V P s

m S L V m Pa R mm D m m m 2.1067.16760102.12

1

21/1063.0415

.3/7.1,6307777227727

7

777=?=?=?==??==

=??

?

???==

==摩擦阻力长度为段根据给定尺寸，确定管动压实际流速，查取结合通风管道统一规格ρπ

Pa

P Pa P F F mm l mm D d R m o o 8.664.562.1074.566094.094

.06.017.017.06

.03.3,03.0300

630

65021tan 03.1)630/650(,

300,650:17.05.1/90777727

1=+=Z +?=?=?=Z =++====-?=======∑∑管段阻力为：故局部阻力，风机进口直径先近似选出一台风机，。风机进口渐扩管）弯头（两个各管件局部阻力系数，ξξξααξ

8.管段8阻力计算：

mm

V L D s m V h m h m L 62410

14.3360011028

436004/10,/11028/05.110503878338=???==

==?=π的计算风量为风，管考虑到除尘器及风管漏 s

m S L V m Pa R mm D m /4.965.0431

.3/5.1,65028

8

888=??

?

???==

==π实际流速，查取结合通风管道统一规格

Pa

l R P m l Pa V P m m 30205.1207534.92.12

1

2188882288=?=?=?==??==

摩擦阻力长度为段根据给定尺寸，确定管动压ρ

Pa

P Pa P D h F F

m 8.428.311288.31536.06

.06

.05.0/0

08.2)450/650(8888028=+=Z +?=?=?=Z ===≈==∑∑管段阻力为：故局部阻力）带扩散管的伞形风帽（，各管件局部阻力系数出ξξξξ

3.2.3 管道阻力平衡校核

1.节点A 阻力平衡校核:

%

15%2989.31,49.441

2

121>=??-?=?=?P P P Pa P Pa P

为使1、2管达到阻力平衡，改变管2的管径，增大其阻力。

mm P P D D 31549.4489.31340225

.0225

.0222

=?

?

? ??=???

? ??'??='根据管径规格取mm D 3202

=''。 校核：

%15%11%10049.442.3949.442.3934032089

.311

21225

.01225

.01

222

2<=?-=?''?-?=??? ??=

???

? ??'?=

''?P P P Pa

D D P P 故合适，取mm D 3202= 2.节点B 阻力平衡校核:

%

15%8.58||

89.31,8.768.3249.445

13

5135151>=??-?=?=+=?+?=?---P P P Pa P Pa P P P

为使两管达到阻力平衡，改变管3的管径，增大其阻力。

mm P P D D 2788.7689.31340225

.0225

.03333

=?

?

? ??=???

? ??'??='

根据管径统一规格取mm D 2803=