通风工程课程设计

《通风工程》课程设计说明书

学 院 建筑工程学院 专 业 建筑环境与设备工程 学 号 姓 名

二零一四年六月

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目录

1 设计目的和任务 .................................................................................................. - 4 -

1.1设计目的和任务 ........................................................................................................................... - 4 - 1.2 设计题目和内容 .......................................................................................................................... - 4 - 1.3 课程设计内容 .............................................................................................................................. - 5 - 1.4 基本要求 ...................................................................................................................................... - 5 -

2 通风与除尘系统设计 .......................................................................................... - 5 -

2.1除尘管道设计 ............................................................................................................................... - 5 - 2.2风管的选择 ................................................................................................................................. - 12 - （1）风管材料的选择 ................................................................................................................. - 12 - （2） 风管断面形状的选择 ....................................................................................................... - 12 - 2.3弯头的确定 ................................................................................................................................. - 12 - 2.4三通的确定 ................................................................................................................................. - 12 - 2.5除尘器的选用 ............................................................................................................................. - 12 -

3计算结果分析 ..................................................................................................... - 13 - 4 通风系统的空间布置 ........................................................................................ - 13 -

4.1确定系统 .................................................................................................................................... - 13 - 4.1.1系统划分的原则 ................................................................................................................. - 13 - 4.1.2划分系统 ............................................................................................................................. - 13 - 4.2局部排风罩的选择 .................................................................................................................... - 14 - 4.2.1局部排风罩的设计原则 ..................................................................................................... - 14 - 4.2.2局部排风罩的种类 .................................................................................................................. - 14 - 4.2.3选定局部排风罩 ................................................................................................................. - 14 - 4.3排风口位置的确定 ..................................................................................................................... - 15 -

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5 附录 ............................................................................................................................................... - 15 - 1.管内风速 ........................................................................................................................................ - 15 - 2.局部阻力系数值 ............................................................................................................................ - 16 -

6参考资料 ............................................................................................................. - 16 -

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1 设计目的和任务

1.1设计目的和任务

通过设计进一步消化和巩固本课程所学的内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行系统设计的初步能力。通过设计了解工程设计的内容，方法及步骤，培养学生确定工业通风除尘系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、实用技术资料、编写设计说明书的能力。

1.2 设计题目和内容

1. 有一通风除尘系统如下图所示，风管全部用钢板制作，管内输送含有轻矿物粉尘的空气，气体温度为常温。各排风点的排风量和各管段的长度如下图所示，该系统采用袋除尘器进行排气净化，除尘器的阻力为△P=1200Pa。请对该系统进行设计计算, 包括风管断面尺寸和阻力,并选择风机和电机。

图1通风除尘系统图

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1.3 课程设计内容

（1）除尘管道设计（管道摩擦阻力、局部阻力计算，管道压力分布分析计算，管道尺寸计算，均匀送风管道的计算）；

（2）排风罩设计（排风罩的形式确定、排风量计算）； （3）除尘器选择（除尘器的效率、阻力、处理风量的计算）； （4）通风机选择（通风机风量、风压、功率、效率的确定）；

学生根据给定设计材料，分析后，合理安排设计内容，进行以上4方面的设计，最终完成整个系统的通风与除尘设计。

1.4 基本要求

（1）设计之前，仔细阅读设计大纲和课程设计任务书，明确设计目的和任务； （2）弄清设计材料中尘源分布及特点；

（3）计算、设备选型必须有科学依据或依照专门的设计规范； （4）设计图纸必须清晰、整洁，符合工程图的基本要求；

（5）独立编写设计说明书，字数不低于2000字，并列出参考文献资料目录。

2 通风与除尘系统设计

2.1除尘管道设计

⑴ 对各管进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量。

⑵ 选定最不利环路，本系统选择1—3—5—除尘器—6—风机—7为最不利环路。 ⑶ 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断面尺寸和单位长度摩擦阻力。

根据表6-4（除尘风管的最小风速），输送含有水泥粉尘的空气时，风管内最小风速为：垂直风管12m/s，水平风管18m/s

3 考虑到袋式除尘器的反吹风量1740m/h及风管漏风率按10%计算，管段6及7计算风3量为（800+1500+400）×1.1+1740=8670 m/h

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管段1

3根据L1?800m3/h（0.22m/s）、v1?20m/s 由附录6可查出管径和单位长度摩

擦阻力。所选管径应尽量符合附录8的通风管道统一规格。

D1?120mm Rm1?53Pa/m

同理可查得管段3、5、6、7的管径及比摩阻，具体结果见表1 ⑷ 确定管段2、4的管径及单位长度摩擦阻力，见表1 ⑸ 查附录5，确定各管段的局部阻力系数。 ①管段1 摩擦阻力

?pm,1?Rm,1l1?53?11Pa=583Pa

局部阻力

设备密闭罩 ??1

90?弯头（R/D?1）1个 ??1

合流三通（1—3）见图2

根据F1?F2?F3 ??30 V3F3 V1F1 F2?0.023?????0.7 F3?0.035?L21500??0.7 查得 ?1??0.12 V2F2 L323002???1?0.25?0.12?1.13 图2 合流三通示意图

管内动压 pd,1??2v12?1.2?202Pa?240Pa 2?pz,1???pd,1?1.13?240Pa=271.2Pa

管段1的阻力 ?p1??pm1??pz1??583?271.2?Pa=854.2Pa

② 管段2 摩擦阻力

?pm,1?Rm,2l2?27?6Pa=583Pa

局部阻力

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矩形伞形罩 ??60 ??0.16

90?弯头（RD?1）2个 ??0.25?2?0.5

合流三通（2—3）见图2 查得

?2?1

???0.16?0.5?1?1.66

管内动压 pd,2??22v2?1.2?18.82?212.1Pa 2?pz,2???pd,2?1.66?212.1Pa=352Pa

管段2的阻力 ?p2??pm,2??pz,2??162?352?Pa=514Pa

③ 管段3 摩擦阻力

?pm,3?Rm,3l3??21?5?Pa=105Pa

局部阻力

合流三通（3—5）见图3

F3?F4?F5 a?45?

F4?0.062?????0.60 V5F5 V3F3 F5?0.102?L44000??0.60 查得 ?3?0.5 L563002???0.5 VF

44管内动压 pd,3??22v3?1.2?182Pa?194.4Pa 2?pz,3???pd,3?0.5?194.4Pa=97.2Pa

管段2的阻力 ?p3??pm,3??pz,3??105?97.2?Pa=202.2Pa

④管段4 摩擦阻力

?pm,4?Rm,4l4??13?6?Pa=78Pa

局部阻力

设备密闭罩 ??1

90?弯头（RD?1）1个 ??0.25

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合流三通（4→5）见图3 查得 ?4?0.4

???1?0.25?0.4?1.65

管内动压 pd,4??22v4?1.2?182Pa?194.4Pa 2?pz,4???p4?1.65?194.4Pa =97.2Pa

管段4的阻力

?p4??pm,4??pz,4??78?320.76?Pa=398.76Pa

⑤ 管段5

除尘器进口变径管（渐扩管）

除尘器进口尺寸318?552mm，变径管长度360mm，

tan??1552?318?0.325 ??18

2360??0.04

???0.04

管内动压 pd,5??22v5?1.2?162Pa?153.6Pa 2?pz,5???p5?0.04?153.6Pa =6.14Pa

管段5的阻力

?p5??pm,5??pz,5??27.2?6.14?Pa=33.34Pa

⑥ 管段6 摩擦阻力

?pm,6?Rm,6l6??7.4?4?Pa=29.6Pa

局部阻力

除尘器出口变径管（渐缩管）

除尘器进口尺寸318?8552mm，变径管长度L?300mm,

tan??1552?318?0.39 ??21.3

2552 ??0.1

90?弯头（RD?1）2个 ??0.25?2?0.5

???0.1?0.5?0.6

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管内动压 pd,6??22v6?1.2?16.72Pa?167.3Pa 2?pz,6???p6?0.6?167.3Pa =100.4Pa

管段6的阻力

?p6??pm,6??pz,6??29.6?100.4?Pa=130Pa

⑦ 管段7摩擦阻力

?pm,7?Rm,7l7??7.4?8?Pa=59.2Pa

局部阻力

根据设计经验，初步选择4-68No.5A风机,风机的出口尺寸为420?480mm

D7?480mm

?0.422F7?4?0.69 扩散角度按设计定为10? ??0.1 F出0.42?0.48带扩散管的伞形风帽（h/D0?0.5） ??0.60

????0.6?0.1?0.7

管内动压 pd,7??22v7?1.2?16.72Pa?167.3Pa 2?pz,7???p7?0.7?167.3Pa =117.1Pa

管段7的阻力 ?p7??pm,7??pz,7??59.2?117.1?Pa=176.31Pa

⑸ 对各并联管路进行阻力平衡 节点A

?P1?854.2Pa ?P2?514Pa

?P854.2?5141??P2??39.8%?10%

?P852.41为使管段1、2达到阻力平衡，要修改原设计管径，重新计算管段阻力，改变管段1的管径。

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表一 管道水力计算表

管段 编号 33流量 （m/h）(m/s) 长度 l (m) 管径 D (mm) 流速 v (m/s) 动压 P (Pa) 局部阻力系数 Σξ 局部阻力Z （Pa） 单位长度摩擦阻力Rm (Pa/m) 摩擦阻力Rml (Pa) 摩擦阻力Rml+Z (Pa) 1 3 5 6 7 2 4 （1） 800(0.22) 2300(0.64) 6300(1.75) 8670(2.40) 8670(2.40) 1500(0.42) 4000(1.11) 800(0.22) 11 5 4 4 8 6 6 11 6 120 210 360 420 420 170 280 135 320 20.0 18.0 16.0 16.7 16.7 18.8 18.0 17.0 14.2 240.0 194.4 153.6 167.3 167.3 212.1 194.4 173.4 130.0 1.13 0.50 0.04 0.60 0.70 1.66 1.65 1.13 1.45 271.2 97.2 6.1 100.4 117.1 352.0 320.8 195.9 175.4 53.0 21.0 6.8 7.4 7.4 27.0 13.0 31.0 6.5 583.0 105.0 27.2 29.6 59.2 162.0 78.0 341.0 39.0 854.2 202.2 33.3 130.0 176.3 514.0 398.8 199.2 214.4 1200 （4） 4000(1.11) 除尘器

根据公式（8-20），

??P?D1??D1?1???P2?0.225?854.2??120???514?0.225?135.0mm

根据通风管道统一规格，取D1??130mm。

''Rm,1?31Pa v1?17m/s

其对应的阻力

?854.2??p1??854.2???514?0.225?536.94Pa

?P2??p1?541.0?536.9??0.75%?10%

?P2541.0此时处于平衡状态。 ② 节点B

?P3?202.2Pa

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?P4?398.76Pa

?P4??P3398.76?202.2??49.3%?10%

?P4398.76为使管段2、4达到阻力平衡，改变管段4的管径。 根据公式（8-20），

?P?D4??D4?4??P3?0.225?398.76??280???202.2?0.225?326mm

根据通风管道统一规格，取D4??320mm。

''Rm,4?6.5Pa v4?14.2m/s

其对应的阻力

?398.76?p4??398.76???202.2?0.225?214.4Pa

?p4???p3214.4?202.2??5.7%?10% ?214.4?p4此时处于平衡状态，符合要求。 ⑹ 计算系统的总阻力

由于?p1?536.9Pa，?p2?514Pa ?p1??p2 故核定为管道1—3—5—除尘器—6—风机—7为主管线。该系统的总阻力

?P???Rml?pz??536.9?202.2?33.34?1200?130?176.3?2278.8Pa

⑼ 选择风机

风机风压 pf?KpL?1.2?2278.8Pa?2734.6Pa 风机风量 qV,f?KqqV?1.15?8670m选用4-68No.5A风机，其性能为

3h?9970.5m3h

pf?2900Pa qV,f?12343mh

3风机转速：n=2900r/min。

配用Y160M2?2型电动机，电动机的功率为N?15KW

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2.2风管的选择

（1）风管材料的选择

用作风管的材料有薄钢板、硬聚乙烯塑料板、胶合板、矿渣石膏板、砖及混凝土等。这里选用薄钢板，因为它的优点是易于工业化加工制作、安装方便、能承受较高温度。

（2） 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。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。

2.3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。

?2.4三通的确定

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，所以支管与总管的夹角取a?30；同时，还应尽量使支管和干管内的流速保持相等。通弯头一样，三通管件也应加耐磨设施。

?2.5除尘器的选用

除尘器的选型要考虑多种因素和条件，下面是重要事项：

（1）按处理气体量选型 处理气体量的多少是决定除尘器大小类型的决定性因素，对大气量，一定要选能处理大气量的除尘器，如果用多个处理小气量的除尘器并联使用往往是不经济的。对较小气量要比较用哪一种类型的除尘器是最经济最容易满足尘源点的控制和粉尘排放的环保要求。由于除尘器进入实际运行后，受操作和环境条件影响有时是不易预计的，因此，在决定设备的容量时，需保证有一定的余量或预留一些可能增加设备的空间。

（2）按粉尘的分散度和密度选型 所有除尘器的一个共同点是堆积密度越小，尘粒分离捕集就越困难，粉尘的二次飞扬越严重，所以操作上与设备结构上应采取特别措施。 在本次设计中，需处理的风量较小，选用较为经济实用的旋风除尘器。

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抛光车间粉尘的粒径为0.5～1μm，而袋式除尘器对1.0μm的粉尘，效率高达98%~99%。所以选用袋式除尘器。它的进口尺寸300?800mm，风机进口直径D?500mm,风机出口尺寸410?315mm。且根据该车间内粉尘的特性，布袋应选用抗静电拒水防油型特殊滤料。

3计算结果分析

通风管道的计算是在系统和设备布置，风管材料、各送排风点的位置和风量均已确定的基础上进行的。起主要目的是，确定各管段的管径和阻力，保证系统内达到要求的风量分配。在确定风管断面尺寸时，应该用附录6所列的通风管道统一规格，以利于工业化加工制作。风管断面尺寸确定后应该按照管内实际流速计算阻力。

为保证各送、排风点达到预期的风量，两并联支路的阻力必须保持平衡。对一般的通风系统，两支管的阻力应不超过15%；除尘系统应不超过10%。

4 通风系统的空间布置

4.1确定系统

4.1.1系统划分的原则

当车间内不同地点有不同送风、排风要求，或者车间面积较大，送、排风点较多时，为便于进行管理，常分设多个系统。除个别情况外，通常是由一台风机与其联系在一起的管道设备构成一个系统。系统划分的原则是：

（1）空气处理要求相同、室内参数要求相同的，可划分一个系统。

（2）生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为一个系统。 （3）除尘系统划分应符合下列要求：

1）同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不远时，宜合设一个系统；

2）同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺允许不同粉尘混合回 收或粉尘无回收价值时，也可合设一个系统；

3）温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致风管内结露时，应分设系统。

4.1.2划分系统

三个尘源室内参数要求、生产流程相同，扬尘点相距很近，故可合设一个系统。故将三个尘源、管道、除尘器和风机设为一个系统。

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4.2局部排风罩的选择

4.2.1局部排风罩的设计原则

设计局部排风罩时应遵循以下原则：

（1）局部排风罩应尽可能靠近污染物发生源，使污染物局限于较小空间，尽可 减小其吸气范围，便于捕集和控制。

（2）排风罩的吸气气流方向应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）排风罩应力求结构简单、造价低，便于制作安装和拆卸维修。

（5）与工艺密切相结合，使排风罩的配置与生产工艺协调一致，力求不影响工 艺操作。

（6）要尽可能避免或减弱干扰气流。

4.2.2局部排风罩的种类

按照工作原理不同，局部排风罩可分为以下几种形式： 密闭罩；

柜式排风罩（通柜式）；

外部吸气罩（包括上吸式、侧吸式、下吸式用槽边排风罩等）； 接受式排风罩； 吹吸式排风罩

4.2.3选定局部排风罩

由于金属加工车间产生的粉尘大部分为金属粉尘(表3)，且有可能有抛光等作业，综合考虑局部排风罩应该选用外部吸气罩的侧吸式排气罩。见下图：

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4.3排风口位置的确定

排风口设置应满足以下要求：

（1）在一般情况下通风排气立管出口至少应高出屋面0.5m。 （2） 通风排气中的有害物质必须经大气扩散稀释时，排风口应位于建筑物空气动力阴影区和正压区以上。

（3）要求在大气中扩散稀释的通风排气，其排风口上不应设风帽，为防止雨水进入风管可在下部斜设排水口。

因为写字楼高13m将排风口所处的管道设为14m,加上风机的高度，排风口高出地面15m-16m。

5 附录

1.管内风速（m/s）

一般通风系统风管内的风速要求见表二，除尘通风管道内最低空气流速要求见表3。

表二 一般通风系统风管内的风速（m/s）

风管部位 干管 支管

生产厂房机械通风

钢板及塑料风管 砖及混凝土风管

6～14 2～8

4～12 2～6

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民用及辅助建筑物 自然通风 0.5～1.0 0.5～0.7

机械通风 5～8 2～5

2.局部阻力系数值（见表三）

表三 局部阻力系数值

部件名称 密闭罩 外部吸气罩 60°弯头（R=1.5D） 90°弯头（R=1.5D）

直流三通 支流三通（30°） 除尘器出口减缩管

风机出口 伞形风帽

注：除尘器入口和风机入口的局部阻力可忽略不计。

局部阻力系数值

1.0 0.18 0.16 0.2 0.2 0.18 0.1 0.1 0.7

6参考资料

[1] 陆亚俊.暖通空调.中国建筑工业出版社，2010； [2] 蒋仲安.工业通风与除尘[M].冶金工业出版社，2010；

[3] 马中飞编著. 工业通风与除尘. 中国劳动社会保障出版社，2009.1； [4] 苏汝维等编. 工业通风与防尘工程学. 北京：北京经济学院出版社，1991； [5] 孙一坚编.《工业通风（第三版）》.中国建筑工业出版社，2006年。

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2.局部阻力系数值（见表三）

表三 局部阻力系数值

部件名称 密闭罩 外部吸气罩 60°弯头（R=1.5D） 90°弯头（R=1.5D）

直流三通 支流三通（30°） 除尘器出口减缩管

风机出口 伞形风帽

注：除尘器入口和风机入口的局部阻力可忽略不计。

局部阻力系数值

1.0 0.18 0.16 0.2 0.2 0.18 0.1 0.1 0.7

6参考资料

[1] 陆亚俊.暖通空调.中国建筑工业出版社，2010； [2] 蒋仲安.工业通风与除尘[M].冶金工业出版社，2010；

[3] 马中飞编著. 工业通风与除尘. 中国劳动社会保障出版社，2009.1； [4] 苏汝维等编. 工业通风与防尘工程学. 北京：北京经济学院出版社，1991； [5] 孙一坚编.《工业通风（第三版）》.中国建筑工业出版社，2006年。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/c197.html