工业通风1.docx

1、工业通风1前言在工业生产过程中散发的各种污染物（颗粒物、污染蒸汽和气体）以及余热和余湿，如果不加控制，会使室内外环境空气受到污染和破坏，危害人类健康且影响生产过程的正常进行。因此，控制工业污染物对室内外空气坏境的影响和破坏，减少或杜绝其对人类健康的危害是当前急需解决的问题。工业有害物对人体的危害程度取决于下列因素：有毒气体的毒性大小：即有毒气体本身的物理、化学性质对人体产生有害作用的程度。有毒气体的含量：即有毒气体的浓度大小。有毒气体与人体持续接触的时间。作业环境条件与劳动强度。个体的年龄、性别和体质情况。而在产生污染粉尘或污染气体的有限的工业生产车间内，保持室内外空气的流通以及将污染物及时收

2、集起来或及时排出，显得尤为重要。以下为人体在各种状态下的呼吸的空气量：如果不能保证工作车间的及时通风，就会造成不同程度的缺氧状态。缺氧状态后果：将引起呼吸困难，工作效率降低，出现各种不适症状，严重缺氧将导致死亡。氧体积浓度17%：静止状态时无影响，工作时喘息，呼吸困难，心跳加快。 浓度15% ：呼吸及心跳急促，耳鸣目眩，感觉及判断能力减弱，肌肉功能破坏，失去劳动能力。浓度10-12% ：失去理智，时间稍长即有生命危险。浓度6-9% ：失去知觉，呼吸停止，心脏在数分钟内尚能跳动，如不及时抢救就会导致死亡。在工业生产中，在个产尘点布置排风罩，通过管道气路将含尘气体输送至除尘装置，在其中进行气固分离

3、后，将粉尘收集在除尘装置内，同时将洁净的气体通过管路排出的整套设备即是通风除尘设备，除尘器是除尘设备的核心装置。在本设计要求中由于需要对小型工件喷涂铝粉，因此车间空气中会产生大量的铝粉颗粒，影响操作工人的视线，使喷涂工艺的效果无法正常实现，同时铝粉属于可吸入粉尘，一旦经呼吸系统吸入体内，就会对人体造成极大。因此，针对这种情况需要设计除尘装置对生产中产生的铝粉进行收集。目 录第一章 设计基本内容及相关知识第一节 设计基本内容与要求1.1设计基本内容1.2 通风系统的确定1.3 通风管道的水力计算第二节 工业粉尘及其危害2.1 工业粉尘的概念2.2 工业粉尘的危害第二章 相关计算与仪器选型第一节

4、除尘器的选型1.1 除尘器的效率1.2 除尘器的选择1.3 重力沉降室优缺点及旋风除尘器选型第二节 喷涂车间通风除尘系统排风量的计算第三节 重力沉降室的长度计算第四节 通风管道水力计算 第三章 风机的选型第一节 风机的分类第二节 风机选型步骤第三节 本设计的风机选型第四节 设计中的注意事项总结主要参考文献摘要考虑到实际生产过程粉尘的特点以及构件进出空间的限制，比较各种类型的除尘器，选择最合理的通风除尘方案，进行通风除尘系统的设计。对于本设计，考虑到小型构件喷涂车间铝粉粉尘粒径在100um左右及空间要求，因此采用重力沉降室作为除尘器，并根据要求确定其大小尺寸，同时考虑系统的除尘效率，还应再增加一

5、个普通型的旋风除尘器。根据该车间的产尘特点采用上吸式集气罩局部除尘法，集气罩排风量过大，采用倾斜管道布置。根据设计要求及相关标准合理布置管道，找出最不利环路和总排风量和阻力，并选择合适的风机。该设计方案实施后，除尘效果明显。关键词：喷涂铝粉 惯性除尘器 旋风除尘器 风机ABSTRACTConsidering the traits of powder in the practicality process of producing and the limit of structures passing in and out, through comparing to all kinds of d

6、ust catchers, then choosing the most reasonable ventilation and dust removal scheme is selected to design the whole system.In this design, considering the size of aluminum powder is in 100 about um and the space requirements, so the gravity settlement room as a filter, and determine the size accordi

7、ng to the requirements, while considering the efficiency of dust removing, a cyclone dust collector should be added to the system. According to the traits of this workshop producing dust on the suction style set gas mask local dust removal method, set gas mask exhaust air is too large, the tilt pipi

8、ng layout. According to the design requirements and the related standard reasonable layout of pipeline, and find out the most unfavorable loop and total exhaust air and resistance, and choose the right fan. The design scheme is put into practice and the dust removal effect is remarkable.KEY WARDS: S

9、andblast aluminum dust Inertial dust removal cyclone dust collector Fan第一章 设计基本内容及相关知识第一节 设计基本内容与要求1.1设计基本内容某喷涂车间于小型工件上喷涂铝粉，粉尘粒径约为100um，气体含尘浓度1g/m3,而要求排放粉尘浓度小于100mg/m3。操作台共12台，3台一排对称分布，每台间距2m，拟采用上吸气式集气罩，已知操作台面距罩口H=0.4m，控制风速取为vx=0.3m/s。操作台面可视为污染源散发面，长为0.8m，宽为0.5m，高为1.2m，车间长18m，宽12m，高为5m。车间内大气参数按20时查表

10、。1.2通风系统的确定1、确定防尘方法。根据产尘特点与设备的布置，如对产尘设备密闭方法、局部集气罩的形式与位置等要考虑周全。42、确定集气罩吸气量及通风系统的风量，除尘系统管网的布置形式，确定风管局部构件（如三通、弯头等）的形式及风管材料。3、根据所处理空气和粉尘性质以及对排出空气的要求选择或设计除尘器。1.3通风管道的水力计算1、绘制通风系统轴侧图对各管段进行编号，标注长度和风量。2、选择风管内气体流速。3、根据各管段的风量和所选的气流速度，确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力。4、对并联管路必须进行阻力平衡，计算系统的总阻力。5、计算系统的总阻力和总风量，流体的性质选择风机。6、将

11、以上计算结果汇总，表中只需结果，不需步骤。7、计算中所用到的公式、数据等的出处等的参考文献目录号必须标出，便于以后审查。第二节 工业粉尘及其危害2.1工业粉尘的概念工业粉尘是指企业在生产工艺过程中排放的颗粒物 ，如钢铁企业的耐火材料粉尘、焦化企业的筛焦系统粉尘、烧结机的粉尘、石灰窑的粉尘、建材企业的水泥粉尘等。2.2工业粉尘的危害由于现代工业的快速发展，我国工业粉尘状况趋向于粉尘的化学成分、粉尘的颗粒度和粉尘的浓度更加严重地危害人体健康，具体表现为：1、粉尘化学成分对机体的有害程度有毒的金属粉尘和非金属粉尘(铬、锰、镉、铅、汞、砷等)进人人体后，会引起中毒以至死亡吸人铬尘能引起鼻中隔溃疡和穿孔

12、，使肺癌发病率增加；吸人锰尘会引起中毒性肺炎；吸人镉尘能引起肺气肿和骨质软化等。无毒性粉尘对人体危害也很大。长期吸人一定量的粉尘，粉尘在肺内逐渐沉积，使肺部产生进行性、弥漫性的纤维组织增多，出现呼吸机能疾病，称为尘肺。吸人一定量的二氧化硅粉尘，使肺组织硬化，发生矽肺。另外，以二氧化硫烟气为主的有毒粉尘成为影响我国空气环境的主要因素。2、粉尘的分散度趋向于更加危害人体健康粉尘的分散度是指粉尘颗粒大小的组成。不同大小的粉尘在呼吸系统各部位的沉积情况各不相同。一般直径在100以上的尘粒很快在空气中沉降，无害于人体的健康。10以上的粉尘被阻留于呼吸道之外，5 到10 的尘粒大部分通过鼻腔、气管上呼吸道

13、时被这些器官的纤毛和分泌粘液所阻留，经咳嗽、喷嚏等保护性反射而排出。小于5的尘粒则会深入和滞留在肺泡中(部分04以下的粉尘可以在呼气时排出)。粉尘越细，在空气中停留的时间越长，被吸人的机会就越多，粉尘越细，比表面积(单位重的表面积)越大，在人体内的化学活性越强，对肺的纤维化作用越明显微细粉尘具有很强的吸附能力。很多有害气体、液体和金属元素，都能吸附在微细粉尘上而被带入肺部，从而促使急性或慢性病的发生。0.4-5的粉尘产生量有着明显增加的趋势；3、粉尘浓度的危害粉尘的光学性质和能见度、粉尘的自燃性和爆炸性均向着不利方向发展，据有关报道，全国近年来由于粉尘积累和变化，城市上空能见度普遍下降，发生粉

14、尘引起的爆炸事件有着上升趋势。第二章 相关计算与仪器选型第一节 除尘器的选型1.1除尘效率根据设计要求知：气体含尘浓度为1g/m3,而要求排放粉尘浓度小于100mg/m3则需要除尘器所要达到的除尘效率为：=（1-0.1）100%/1=90%1.2除尘器的选择粉尘的物理化学特性是除尘方案确定的重要依据，为了正确选择、安装、应用，维护除尘设备，必须了解所要处理的粉尘物理化学特性。在粉尘的物理特性中粉尘的粒径大小是最关键的特征数据。一般除尘器与粉尘粒径大小的适用关系如下表：除尘器类型粒径大小/um重力沉降室50惯性除尘器20-50旋风除尘器普通规格20-200高级规格5-30湿式除尘器水浴除尘器1-

15、10文氏管除尘器0.5-10滤袋除尘器0.2-10电除尘器0.2-5根据铝粉粒径在100um左右和工作空间的限制，则最合适除尘器应选择重力沉降室除尘器。但是由于重力除尘器效率较低，所以无法达到预期的除尘目的，因此在重力除尘器作为预除尘的前提下，还应再增加一个普通型的旋风除尘器。这样整个系统就构成了一个一级为重力除尘器，二级为旋风除尘器的两级除尘系统，除尘效果就会达到预期的目的。1.3重力沉降室优缺点及旋风除尘的选型1重力沉降室的优缺点优点：结构简单、投资少、易维护管理、压损小（50130Pa）。缺点：占地面积大、除尘效率低（仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子） 2旋风除尘的选型

16、一般使用经验法1)、计算所要求的除尘效率2)、选择除尘器的型式 根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素进行确定 3)、根据允许的压力降确定进口气速，或取为 1025 m/s，由 可得 4)、根据处理气量和入口风速计算除尘器的进口面积A，入口宽度b和高度h 5)、确定各部分几何尺寸旋风除尘的比例尺寸如下表：第二节 喷涂车间通风除尘系统排风量的计算按设计要求拟采用局部除尘上吸气式集气罩控制风速Vx=0.4m/s操作台面的尺寸：长0.8m 宽0.5m 操作台面距罩口距离H=0.4m则罩口尺寸：长边A=0.8+0.40.42=1.12m 短边B=0.5+0.40

17、.42=0.82m罩口周长：P=2（1.12+0.82）=3.88m则得单个产尘点所需排风量为：L=KPHVx=1.43.880.40.4=0.869 m3/s由于该喷涂车间内有12个操作台，则有12个产尘点，故系统所需总的排风量为：L总=12 L=120.869=10.428m3/s考虑到除尘器及风管漏风，则管段10及11的计算风量，即系统实际所需总风量为：L总，实=1.0510.428=10.949 m3/s第三节 重力沉降室的长度计算当t=20时：空气密度u=1.7910-5Pa.s，g=1.205kg/m3,粉尘粒径d p=100um，粉尘密度p=2700kg/m3,设重力沉降室宽B=

18、5m，沉降室内流速为：v0=1.12m/s 则沉降室的高度为： H= L总/B v0=10.43/(1.125)= 1.86m考虑到实际情况，取沉降室高H为2m。沉降室的雷诺系数为：Rep= v0g d p/u=1.121.20510010-6/1.7910-5=7.54沉降速度：vs=0.25（pg）0.67d p（up）-0.33=0.25（27009.8）0.6710010-6（1.7910-52700）-0.33=0.62 m/s则沉降室长度：A=H v0/ vs=21.12/0.62=3.6m取沉降室长度为5m。第四节 通风管道的水力计算由于设计要求12台操作台每3台一排对称布置，所

19、以需要每2排一组分别对称布置在除尘器两边，因此只需进行一组水利计算即可。以下是通风管道的水力计算步骤：（1） 根据设计要求绘制该喷涂车间通风除尘系统的系统图。（2） 对各个管段进行编号，标出各管段长度及各排风点的排风量。（3） 选定系统的最不利环路，该系统为1-2-3-7-8-重力沉降室除尘器-旋风除尘器（普通型）-10-风机-11。（4） 根据各管段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。（5） 根据书上表6-4，输送含有钢铁粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管为13m/s、水平风管为15m/s。对于管段1根据L1=0.869 m3/s，v1=15m/s，

20、由附录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的通风管道统一标准。则D1=250mm Rm1=13.5Pa/m同理可查得其他管段的管径及比摩阻。具体见水利计算表。（6） 查附录9确定各管段的局部阻力系数。1） 管段1矩形伞形罩：a=40 ： 0.1390弯头（R/D=1.5）：1个， =0.17则：1=0.13+0.17=0.30Z1=1v12g /2=0.301521.205/2=40.67 Pa2） 管段2矩形伞形罩：a=40 ： 0.13直流三通（1-2）F1/ F2=（250/360）2 =0.48L1/ L2=0.869/1.738=0.5 查得： =-0.3则：2=

21、0.13+（-0.3）= -0.17Z2=2v22g /2=-0.171521.205/2=-19.60 Pa3） 管段3矩形伞形罩：a=40 ： 0.13直流三通（2-3）F2/ F3=（360/400）2 =0.81L2/ L3=1.738/2.607=0.67查得： 0.0690弯头（R/D=1.5）：1个 =0.17则：3=0.13+0.06+0.17=0.36Z3=3v32g /2=-0.361521.205/2=41.51 Pa4） 由于对称性，则管段4与管段1，管段2与管段5相关计算相同.5） 管段6矩形伞形罩：a=40 ： 0.13直流三通（2-3）F2/ F3=（360/40

22、0）2 =0.81L2/ L3=1.738/2.607=0.67查得0.06则：6=0.13+0.06 =0.19Z3=3v32g /2=-0.191521.205/2=21.91 Pa6） 管段7直流三通（3-7）F6/ F7=（400/450）2 =0.80L6/ L7=2.607/5.214=0.5查得0.21则：7=0.21Z7=7v72g /2=0.211521.205/2=23.06 Pa7） 管段8圆形三通（合流）（7-8）L7/ L8=5.214/10.428=0.5查得0.0390弯头（R/D=1.5）：1个 =0.17重力沉降室除尘器进口变径管（渐缩管）除尘器进口尺寸为30

23、0mm800mm，变径管长度为500mmtana=（1000-800）/（2500）=0.2则 a=11.3 则 0.10则：8=0.03+0.10+0.17=0.30Z8=8v82g /2=0.301321.205/2=30.55Pa8）管段9重力除尘器出口变径管（渐缩管）除尘器出口尺寸为300mm800mm，变径管长度为400mmtana=（950-800）/（2400）=0.19则 a=10.62 则 0.10旋风除尘器（普通型）进口变径管（渐缩管）除尘器进口尺寸为300mm800mm，变径管长度为500mmtana=（950-800）/（2500）=0.15则 a=8.5则 0.10则

24、：9=0.12=0.2Z8=9v92g /2=0.21521.205/2=23.06 Pa9)管段10旋风除尘器（普通型）出口变径管（渐缩管）除尘器出口尺寸为300mm800mm，变径管长度为400mmtana=（1000-800）/（2400）=0.25则 a=14.04 则 0.1090弯头（R/D=1.5）：2个 =20.17=0.34风机进口渐缩管先拟选一台风机，风机进口直径D1=500mm，变径管长度l=300mmtana=（1000-500）/（2300）=0.83则 a=39.7则 0.10则：10=0.12+0.34=0.54Z10=10v102g /2=0.541321.20

25、5/2=54.98 Pa10)管段11风机出口渐缩管风机出口尺寸420mm315mm，直径D2=420mmtana=（1000-420）/（2315）=0.92则 a=42.6 则 0.10带扩散管的伞形风帽（h/D=0.5）0.60则：11=0.1+0.60=0.70Z10=11v112g /2=0.701321.205/2=71.28 Pa管道水力计算表：管道编号流量（m3/s）长度L(m)管径D(mm)流速V(m/s)局部阻力系数局部阻 力Z(Pa)单位长度摩擦阻力Rm(Pa/m)摩擦阻力Rml(Pa)管道阻力Rml+Z(Pa)备注10.8695250150.1740.6713.5067

26、.50108.1721.738236015-0.17-19.609.0018.00-1.6032.6076400150.3641.518.0048.0089.5175.2144450150.2123.066.5026.0049.06810.42851000130.3030.551.507.5038.05910.4282950150.223.062.805.6028.661010.94941000130.5454.981.305.2057.181110.94981000130.7071.281.305.2076.4840.8695250150.1740.6713.5067.50108.1751.

27、738236015-0.17-19.609.0018.00-1.662.6072400150.1921.916.5013.0034.91阻力不平衡62.60728016.838.85阻力平衡 除尘器11200除尘器21200（7） 对各个并联管路进行阻力平衡由对称性可知，汇合点A、B、D均处于平衡状态。因此，不需要进行阻力平衡。现对汇合点C进行分析。汇合点CP3=89.51pa P6=34.91pa则：（P3-P1）/P3 =(89.51-34.91)/89.51=61%10%为使管路3、6达到阻力平衡，故需要改变管路6的管径，增大其阻力则：D6=D3(P6/P6)0.225=400(34.9

28、1/89.51)0.225=323.6mm又根据通风管道的统一规格，取D6，=320mm此时对应的阻力为：P6，=34.91（400/320)0.225=36.71pa（P3P6，）/P3=14.4%10%此时仍不处于平衡状态，因此继续缩小管道6的管径至280mm，经计算，此时处于平衡状态，在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。第三章 风机的选型 风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。第一节 风机的分类 1.风机按使用材质分类可以分好几种，如铁壳风机（普通风机）、玻璃钢风机、塑料风机、铝风机、不锈钢风机等等。 2.风机分类可以按气体流动的方向，分为离心式、

29、轴流式、斜流式（混流式）和横流式等类型。 3.风机根据气流进入叶轮后的流动方向分为：轴流式风机、离心式风机和斜流(混流)式风机。 4.风机按用途分为压入式局部风机(以下简称压入式风机)和隔爆电动机置于流道外或在流道内，隔爆电动机置于防爆密封腔的抽出式局部风机(以下简称抽出式风机)。 5.风机按照加压的形式也可以分单级、双级或者多级加压风机。如4-72是单级加压，高瑞风机则是多级加压风机 6.风机按照用途划分可以分为：轴流风机、混流风机、屋顶风机、空调风机等。 7.风机按压力可分为低压风机,中压风机,高压风机。 按出口压力（升压）分为：通风机（1.5万Pa），鼓风机（1.535万Pa），压缩机（35万Pa）。 第二节 风机选型步骤风机选型的根本目的是在不同工作条件和不同工作状况下，满足风机装置系统对流量和压力的要求，并且要确保风机能够经济安全的运行。选型目的也就决定了风机选型的基本原则，这些原则更全面也更充分地体现在风机