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摘要
本次课程设首先是将车间划分成两个区域。然后计算出各设备排风罩的排风量，计算系统的排风量及阻力，进行除尘器和风机的选择，绘制通风系统布置图。
考虑到车间粉尘污染的特点以及进出空间的限制，比较各种类型的除尘器，选择了最合理的通风除尘方案，进行了通风除尘系统的设计。
关键词：风量；风压；排风罩；除尘
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第I页
----------------------------------------------------------------------------------- 某综合车间局部通风除尘系统设计
目录
1前言 (1)
2排风量计算 (3)
2.1设备参数 (3)
2.2各设备排风量计算 ................................................................................... 错误！未定义书签。
2.3各管路排风量计算 (7)
3各通风系统的排风量和阻力计算 (1)
3.1第一工作区排风量和阻力计算 (1)
3.1.1绘制轴测图 (1)
3.1.2确定管径和单位长度的摩擦阻力 (1)
3.1.3确定各管段的局部阻力系数 (2)
3.1.4计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力 (4)
3.1.5对并联管路进行阻力平衡计算 (4)
3.1.6除尘器及风机的选择 (6)
3.1.7管道计算汇总 (7)
3.2第二工作区排风量和阻力计算 (8)
3.2.1绘制轴测图 (8)
3.2.2确定管径和单位长度摩擦力 (8)
3.2.3确定各管段的局部阻力系数 (9)
3.2.4计算各管段的延程摩擦阻力和局部阻力 (10)
3.2.5对并联管路进行阻力平衡计算 (10)
3.2.6除尘器及风机的选择 (12)
3.2.7管道计算汇总 (12)
4总结 (13)
附录I (14)
附录II (15)
参考文献 (16)
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第II页
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1前言
人类在生产和生活的过程中，需要有一个清洁的空气环境（包括大气环境和室内空气或境）。因此，就要在生产和生活的过程采用通风和除尘技术。
通风工程在我国实现四个现代化的进程中，一方面起着改善居住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。
工业通风是控制车间粉尘、有害气体或蒸气和改善车间内微小气候的重要卫生技术措施之一。其主要作用在于排出作业地带污染的或潮湿、过热或过冷的空气，送入
外界清洁空气，以改善作业场所空气环境。
工业通风按其动力来源分为自然通风和机械通风。自然通风依靠室内外空气温度差所形成的热压和室外风力所形成的风压而使空气流动；机械通风则依靠通风机所形
成的通风系统内外压力差而使空气沿一定方向流动。
净化工业生产过程中排放出的含尘气体称为工业除尘。
风机生产行业引进国外技术，改变了以往风机全压偏小、不适用于除尘系统的状况。新产品不但全压满足除尘工程的需求，而且噪声低、机械效率高、振动小，并有
较好的防磨措施。
除尘系统风量调节技术的应用越来越普遍。以往仅靠液力耦合器使风机变速，现在已有多种变频调速器，适用于不同规格的电机，因而风量调节更易实现。除尘系统
风量调节，离不开流量监测，已开发出含尘气体流量连续监测装置，具有不堵、阻力
小、应用方便等特点，在除尘系统运行中发挥了很好的作用。
有些生产过程如原材料加工、食品生产、水泥等排出的粉尘都是生产的原料或成品，回收这些有用原料，具有很大的经济意义。在这些部门，除尘设备既是环保设备
又是生产设备。
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第1页
----------------------------------------------------------------------------------- 工业防尘技术的前景是广大的：1、工业防尘法规更完善，执法更强化。进入21世纪，我国经济将继续高速发展，公众对工作和生活环境的要求将更高，有关法规更
趋完善，执法力度将更为加强。工业防尘技术必须在高效、低耗、可靠、方便等方面
达到一个新的水平。2、加强工业防尘技术标准的建设。目前，许多防尘设施不规范，
标准化程度差，质量不高，达不到预期效果。在尘源控制方面，尤显薄弱，工业防尘
技术标准化问题，已直接影响工业防尘工作的进行。3、工业防尘技术将与生产工艺
更紧密结合。首先，积极促进生产工艺及设备的改进，努力实现本质无害化，达到事
半功倍之效；其次，工业防尘技术应力求促进产品产量和质量的提高；再者，应更方
便操作和维修。4、工业防尘将紧密结合节能。通过工业防尘技术的实施，使生产工
艺简化，生产能耗降低；促进二次能源的回收；在保证防尘效果的同时，尽量减少处
理风量，降低系统阻力，从而降低自身能耗等等。
本次课程主要是运用通风除尘技术知识对某综合车间局部通风除尘系统进行设计。选取通风管道、除尘器及风机。
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第2页
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2排风量计算
2.1设备概述
通风管道设计计算主要包括以下步骤（通风除尘）：1、确定通风除尘系统方案，绘制管路系统轴测图；2、对管路系统分段，注明管段长度、风量管部件位置等进行
编号；3、假定管路系统不同管段的风速；4、根据假定速度和已知管段的风量确定各
管段管径，计算管路阻力；5、通风除尘系统中的各并联支管的阻力平衡计算，其差
值不宜大于10％；一般通风系统管路阻力不超过15％；6、计算系统管路总阻力；7、
除尘设备和通风机的选择。
本次课程设计的车间包括两个工作区，两个工作区内的主要设备如表2.1所示。
车间的高度为6.6米。工作温度为20℃，在20℃时空气密度为1.2Kg/m3。根据以上
步骤，分别对第一工作区和第二工作区进行了管道设计。
当车间内有不同的送、排风要求，或者车间面积较大，送、排风点较多时，为了便于运行管理，常分设多个送、排风系统。划分的原则：
1、空气处理要求相同时、室内参数要求相同的，可划为一个系统。
2、同一生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为一个系统。
3、同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不大时，宜合为一个系统。
4、有毒和无毒的生产区，宜分开设置通风系统和净化系统。若不要求回收，并
且混合后不会爆炸或者混合后不会导致风管内结露的，可以合为一个系统。
5、排风量大的排风电位于风机附近，不和远处排风量小的排风点和为同一个系
统
根据以上原则、各工艺设备产生的有害物成分，及厂区平面布置图，将1 、2 、
3 ,号设备划分为第一区，
4 、
5 、6号设备划分为第二区，各设备参数见表2.1。
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第4页
表2.1
2.2各设备排风量计算
1号整体密闭罩
由表2.1知，设备1为振动筛，其尺寸为1000×800×700，排风罩形式为整体密闭罩，有害物矿物粉尘。
密闭罩排风量：L=L 1+L 2
式中 L —防尘密闭罩的排风量，m 3/s
L 1—物料与工艺设备带入罩内的空气量，m 3/s L 2—由孔口或不严密缝隙吸入的空气量，m 3/s
先计算通过孔口，缝隙吸入罩内的空气量L 2。罩缝总面积0.2m 2，缝隙孔口的风速0.4~0.6m/s ，我们取0.5m/s ，
则根据Bev-noulli 方程，则：
L 2=VF=0.5×0.2=0.1m 3/s ， L1=0.5m 3/s 密闭罩排风量为:L=L 1+L 2=0.1+0.5=0.6m 3/s.
2号矩形伞形罩排风量
由表2.1知，设备2为加热炉，其尺寸为1500×1000×1500 mm ，排风罩形式为矩形伞形罩，有害物成分是余热，烟尘。
加热炉的排风罩是热源上方的接收式排风罩，在计算排风量前要判断该罩是否为低悬罩。低悬罩的判断公式为： P A H 5.1 (2.1)
编号
设备工艺
尺寸（mm ）
排风罩形式 有害物成分
设计参数
1 振动筛
1000×800×
700 整体密闭罩 矿物粉尘
罩缝隙总面积0.2m 2 渗入风速0.4～0.6m/s 诱导气流0.5m 3/s 顶部接管标高1.5m 局部阻力系数为0.6 2 加热炉 1500×1000×
1500 矩形伞型罩 余热、烟尘 有害物距罩口1.0m 热源温度7000C 3 圆锥破碎机 Ф900×800 圆形罩 矿物粉尘 有害物距罩口1.5m 4 镀铬 600×700 （工作口） 通风柜 氢氟酸蒸汽 顶部接管标高1.7m 常温 5、6
酸洗
900×800×
1200
槽边排风罩
25%盐酸
温度60o C
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式中：H--为罩口到污染源的距离，m ；
A P --为热源的水平投影面积，m 2。
由公式（2.1）得： 1.5 1.5 1.5*1 1.8371P A ==>，所以该罩为低悬罩。
3/1t A ?=α （2.2）
t F Q ?=α （2.3）
2
33104.0Z Q L z = （2.4）
1.26Z H B =+ （
2.5）
F v L L z ''+= （2.6） 式中：α--对流放热系数，J/m 2s ℃；
A--系数，水平散热面为1.7；
△t--热源表面与周围空气的温度差，℃； F--热源的对流放热面积，m 2； Q--热源的对流热量，kJ/s ； B--热源水平投影的长边尺寸，m ； L 0--罩口断面上热射流流量，m 3/s ；
v′--扩大面积上的空气吸入速度，v′=0.5-0.75m/s ； F′--罩口的扩大面积，m 2。
由公式（2.2）计算得： 3
/1t A ?=α1/31.7680 6.16=?=
由公式（2.3）计算得： t F Q ?=α 6.16 1.56806283.2/J s =??=
由公式（2.4）、（2.5）计算得： 2
33
104.0Z Q L z =1333
2
0.04*6.282.890.36/m s == 由于受横向气流影响较小，排风罩口的尺寸应比热源尺寸扩大200mm ，即：矩形伞型罩的长宽分别为1700 mm 和1200 mm 。通常v ＇=0.5~0.75m/s
由公式（2.6）计算得： F v L L z ''+= 3号圆形罩
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由表2.1知，设备3圆锥破碎机，其尺寸为?900×800 mm ，排风罩形式为圆形罩，有害物成分是矿物粉尘。
加热炉的排风罩是热源上方的接收式排风罩，在计算排风量前要判断该罩是否为低悬罩。低悬罩的判断公式为： P A H 5.1≤ (2.1) 式中：H--为罩口到污染源的距离，m ；
A P --为热源的水平投影面积，m 2。 H=1.5(
4
π
×0.452)=0.2384<1.5m,所以圆形罩为高悬罩，则， Z=H+2B d z =0.43Z 0.88
Z —假想点热源至计算断面的有效距离，m 。 H —热源至计算断面的距离，m 。 B —热源水平投影直径或长边尺寸，m 。 Z=H+2B=1.5+2×0.45=2.4m
dz=0.43Z 0.88=0.43×2.16065132=0.929m 确定罩口尺寸：
D=dz+0.8H=0.929+0.8×1.5=2.129m 确定高悬罩的排风量 L=V ＇F ＇,V=0.5~0.75m/s
L=0.6×4π×(2.1292 -0.9292)=1.50m 3/s
4号通风柜排风量
由2.1表可知，工艺为镀铬，工作口尺寸600×700，有害为氢氟酸蒸汽。
根据公式： β??+=F v L L 1 （2.7）
式中-L 通风柜的排风量，s m /3
；
-v 工作孔上的控制风速，通常在1.0~1.5s m /之间，本次取1.25s m /；
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-F 工作孔或缝隙的面积，2
m ；
-β安全系数，1.1~1.2；
-1L 柜内的污染气体发生量，当β取最大值时，1L 近似为0；
计算得到，4号通风柜排风量
根据公式（2.7）得： =L 0 1.250.60.7 1.20.63+???=m 3/s 5，6号槽边排风罩排风量
由表2.1知，设备,5，6的工艺为酸洗，酸洗槽的尺寸为900×800×1200，排风罩形式为槽边排风罩，有害物成分是25%盐酸，温度60度
槽边排风罩分为单侧和双侧两种，单侧适用于曹宽B ≤700mm ，B>700mm 时用双侧因为本设备槽宽B=800>700，所以槽边排风罩选为双侧。
根据国家标准设计，条缝式槽边排风罩的断面尺寸（E×F ）共三种，250×200mm ，250×250mm ，200×200mm 。本设计选用E×F=250×250mm 。E=250mm 的称为高截面。
高截面双侧排风（总风量）计算公式1为：
s m A
B AB v L x /)2(
23
2.0= （2.8） 式中：A —槽长，m ；
B —槽宽，m ；
V x —边缘控制点的控制风速，m/s 。本设计中为0.4 m/s 。2 由公式（2.8）得高截面双侧排风（总风量）为：
0.20.230.8
2(
)2*0.9*0.8*()0.46/20.9
x B L v AB m s A ===。
1 在《工业通风》中第47页中查得。
2
在《工业通风》中第228页，附录5 镀槽边缘控制点的吸入速度V x 中查得。
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2.3各管路排风量计算
将第一区设备用管道连接，对各管段进行编号。如图2.1
图2.1 管道连接图
1号管路排风量即为1号排风罩排风量s
m L 3
160.0=。
同理s
m
L 3
298.1=，s
m
L 3
350.1=。
3号管路风量为排入风量之和即： s
m L L L 3
21449.2=+=。
同理s
m
L L L 3
43599.3=+=。
6号管路和7号管路排风量相同为除尘器排入风量的 1.05倍。
s
m
L L L 3
57619.405.1===
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将第二区设备用管道连接，对各管段进行编号。如图2.2
图2.2管道连接图
同理s m
L 3
146.0=s
m
L 3
246.0=,s
m
L 3
263.0=,s
m
L L L 3
32409.1=+=，
s
m
L L L 3
41555.1=+=,s
m
L L 3
3463.105.1==。
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3各通风系统的排风量和阻力计算
3.1第一工作区排风量和阻力计算 3.1.1绘制轴测图
标出各管段长度和各排风点的排风量，轴测图详见附录I 。 3.1.2确定管径和单位长度的摩擦阻力
在第一工作区内，设除尘风管垂直管最小风速s m V /14=，水平管最小风速
s m V /16=，空气密度2.1=ρ。
管段1：
通风管路为圆形钢板制风管 根据公式：
A v L ?= （3.1）
42
D A π=
（3.2）
v
L
D ?=
4
π
（3.3）
式中 -L 管道内的风量，s m /3
；
-D 管道直径，m ；
-A 管道截面积，2m ； -v 管道内的风速，s m /；
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由公式3.3得m D 233.0=，根据通风管道统一规格，取mm D 250=，则实际流速
s m v 22.12=，根据s
m L 3
60.0=，s m v 22.12=可确定单位长度摩擦阻力系数
m
p R a
m 25
.6=。
Pa
l R P m
l Pa V P s m S L V m 606.925.66.9160.8922.122.12
121/22.1222.0460.0111122
1
121
1
1=?=?=?==??===??
?
???==
摩擦阻力长度为段根据给定尺寸，确定管动压实际流速ρπ 同理，可计算并查出管段2、3、4、5、6、7的管径、实际流速、单位长度摩擦阻力及各管段摩擦阻力。其结果见表3.2。 3.1.3确定各管段的局部阻力系数 管段1：
设备整体密闭罩，（查文献【2】），查得0.1=ζ； 90°弯头（R=1.5d ）两个17.0=ζ；
14504502
42=??
?
??=F F ；795.049.298.142==
L L 。 直流三通（1-4）， 30=α，15.0-15=ζ；
02.115.017.00.1=-+=∑ζ。
管段2：
设备矩形伞形罩， 60=α，查得16.0=ζ； 120°弯头（R=1.5d ）一个2.0=ζ；
14504502
42=???
??=F F ；795.049.298.14
2==
L L
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第3页
合流三通（2-4）， 30=α，45.024=ζ；
81.045.02.016.0=++=∑ζ。
管段3：
设备圆形罩， 60=α，查得09.0=ζ；
403.06304002
53=??
?
??=F F 376.099.35.153==
L L 合流三通（3-5）， 30=α，55.035=ζ。
84.055.02.009.0=++=∑ζ
管段4：
403.06304002
53=??
?
??=F F 376.099.35.153==
L L 直流三通（4-5）， 30=α，1.045-=ζ； 管段5：
90°弯头（R=1.5d ）两个17.0=ζ；
34.0217.0=?=∑ζ
管段6：
90°弯头（R=1.5d ）一个17.0=ζ； 管段7：
在排尘管出口有一个带扩散管的伞形风帽（h/D=0.5），查得：6.0=ζ。
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第4页
3.1.4计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力 根据公式
2
2ρζv Z = （3.4）
式中 ζ——局部阻力系数；
v ——风管内空气的平均流速，s m ； ρ——空气的密度，3
2.1m kg =ρ；
l ——风管长度，m ；
可算出局部阻力Z ，具体数据见表3.2。
3.1.5对并联管路进行阻力平衡计算 汇合点A ：
对汇合点A （见附录错误！未找到引用源。）进行阻力平衡计算，1?P =151.39a P ，
2?P =90.09a P 。依据公式：
%1001
2
1??P ?P -?P =
? （3.5）
225
.0)(
P
P D D '??=' （3.6） 式中 D '调整后的管径，㎜；
D 原设计的管径，㎜；