工业通风与除尘课程设计讲解

工业通风与除尘2

——直流式空调系统课程设计

院系:华北科技学院安全工程学院

专业班级:安全工程安全B125

学号:

指导老师:

设计时间:2023.12.29—2023.01.09

评阅老师:

评语:

序言

工业通风是通风工程的重要部分，其重要任务是，控制生产过程中产生H勺粉尘、有害气

体、高温、高湿，发明良好的生产环境和保护大气。做好工业通风工作，首先可以改善生产

车间及其周围H勺空气条件，防止职业病的I产生、保护人民健康、提高劳动生产率；另首先可

以保证生产正常运行，提高产品质量。伴随工业的不停发展，散发H勺工业有害物的种类和数

量日益增长，大气污染已经成为了一种全球性的问题。怎样做好工业通风，职业安全健康管

理以及环境保护是我们安全工作人员口勺一项重要职责。

本次课程设计为工业通风中的宜流式空调系统设计，重要要将抛光车间产生H勺大量镁粉

尘通过合理有效口勺除尘系统来净化空气，提高工作区及其周围环境的空气质量。车间中的粉

尘浓度抵达一定值也许会导致爆炸，严重影响人们日勺生产生活和社会的安定友好。因此需采

用有效的通风措施在有害物产生地点把它们搜集起来，通过净化处理排至室外，使车间内有

害物浓度低至国家卫生原则规定的最高容许浓度如下。

目录

•一、本次设计的目的和任务

1.1设计题目

1.2设计背景

1.3直流式空调系统简介

•二、粉尘源分布状况分析

•三、除尘管道设计；

3.1风道设计的基本原则

3.2风道设计的基本任务

3.3系统轴测图绘制与编号

3.4沿程阻力与局部阻力计算

3.5支路计算与阻力平衡

3.6系统总阻力的计算

•四、排风罩设计;

4.1设计原则

4.2排风形式

4.3排风量计算

•五、除尘器选择（处理风量的计算）；

5.1除尘器选择原则

5.2处理风量的计算

•六、通风机选择

6.1选择原则

6.2通风机选择

•七、通风除尘系统的平常安全管理措施

•八、设计心得体会

•九、参照文献及附表

一、本次设计的目的和任务

1.1设计题目

2.如图1所示的直流式空调系统，已知每个风口的风量为1500痛加，空气

处理装置的阻力（过滤器50Pa,表冷器150Pa,加热器70Pa,空气进出口及箱体

内附加阻力35Pa）为305Pa；空调房间内的正压为lOPa,管道材料为镀锌钢板。

设计风道尺寸并计算选择通风机。

其中：A、D-百叶风口；B、C-多叶调整阀；F-风机；AHU—一般型空调箱，新风

回风均有的

直流式系统：又称全新风空调系统。空调器处理口勺空气为全新风，送到各房间进

热湿互换后所有排放到室外，没有回风管。这种系统卫生条件好，能耗大，经济

性差，用于有有害气体产生日勺车间，试验室等。

1・2版计背景

制鞋厂必需的工业胶水中，大都具有正己烷、二氯乙烷、二甲苯等化学原料。

人们中毒后，会严重损伤神经系统和呼吸、肾脏功能，如不及时急救，便会给患

者落下后遗症，导致终身遗憾。并且工人在操作喷漆时所用口勺有机溶剂中，也具有正

己烷、二氯乙烷、二甲苯等成分，以致导致工业中毒。赞厂存在苯、甲苯、二甲苯、1,2-

二氯乙烷、正己烷等多种职业危害原因

案例去年，郊区某鞋厂十多名从业人员工业中毒后，经权威部门检测，

导致中毒的化学原料“元凶”，为具有正己烷、二氯乙烷等成分的工业胶水。目

前正在住院治疗的王女士，她操作喷漆时的有机溶剂中，也具有正己烷、二氯乙

烷、二甲苯等成分，以致导致工业中毒。

根据上述事故背景及所学知识，在制鞋厂中，设计、铺设该直流式空调系统,

设计风道尺寸及进行通风机选择。

表9-3空调系统中的空气流速（m/s）

部位低速风道高速风道

推荐风速最大风速推荐风最大风

居住公共工业居住公共工业速速

新风入口2.52.52.54.04.56.03.05.0

风机入口3.54.05.04.55.07.08.516.5

风机出口5-86.5-108-128.57.5-118.5-1412.525

主风道3.5~4.55-6.56~94-65.5-86.5-1112.530

水平支风道3.03.0~4.54~53.5-4.040-6.55〜91022.5

垂直支风道2.53.O-3.54.03.25-440-6.05~81022.5

送风口1~2I.5-3.53~42.0~3.03.0~5.03~54.0

1.3直流式空调系统简介

直流式空调系统

就是采用直流调速技术的空调系统，也就是我们通俗地称为直流变频空调。

直流变频压缩机转子采用稀土永磁材料制作而成，其工作原理为：定子产生旋转磁场与转子

永磁磁场直接作用，实现压缩机运转。可以通过变化送给电机的直流电压来变化电机的转速，

直流变频压缩机不存在定子旋转磁场对转子的电磁感应作用，克服了交流变频压缩机的电磁

噪音与转了损耗,具有比交流变频压缩机效率高与噪音低特点，直流变频压缩机效率比交流

变频压缩机高10%-30%,噪音低5分贝-10分贝。

所谓的“变频空调”是与老式的“定频空调”相比较而产生的概念。众所周知，我国的电网

电压为220伏、50赫兹，在这种条件下工作的I空调称之为“定频空调”。由于供电频率不

能变化，老式的定频空调的压缩机转速基本不变，依托不停地“开、停”压缩机来调整室内

温度，其•开••关之间轻易导致室温忽冷忽热，并消耗较多电能。而与之相比的“变频空调”

变频器变化压缩机供电频率，调整压缩机转速，依托压缩机转速的快慢抵达控制室温的目的，

室温波动小、电能消耗少，其舒适度得到较大提高。运用变频控制技术口勺变频空调，可根据

环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式，使居室在短时间内迅速抵达所需要温度，并

在低转速、低能消耗状态下以较小的温差波动，实现了迅速、节能和舒适控温效果

三、除尘管道设计

3.1风道设计的基本原则

风道布置直接与工艺、土建、电气、给排水等专业关系亲密，应互相配合、协调一致。

1.空调系统的风道在布置时应考虑使用H勺灵活性。

2.风道的布置应符合工艺和气流组织日勺规定。

3.风道的布置应力争顺直，防止复杂日勺局部管件。

4.风管上应设置必要的调整和测量装置（如阀门、压力表、温度计、风量测定孔、

采样孔等）或预留安装测量:装置口勺接口。

5.风道布置应最大程度地满足工艺需要，并且不阻碍生产操作。

6.风道布置应在满足气流组织规定H勺基础上，抵达美观、实用的原则。

3.2风道设计的基本任务

3.2.1风管材料的选择

1.用作风管H勺材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃钢板、胶合板、铝板、砖及混凝

土等。薄钢板有一般薄钢板和镀锌薄钢板两种，厚度一股为0.5~1.5mm左右。

2.需要常常移动的风管：大多采用柔性材料制成多种软管，如塑料软管、金属软管、

橡胶软管等。

3.对于有防腐规定H勺空调工程，可采用硬聚氯乙烯塑料板或玻璃钢板制作口勺风管。硬聚

氯乙烯塑料板表面光滑，制作以便，但不耐高温，也不耐寒，在热辐射作用下轻易脆裂。因

此，仅限于室内应用，且流体温度不可超过-10~+60℃。

4.以砖、混凝土等材料制作风管，重要用于与建筑、构造相配合的场所。为了减少阻力、

减少噪声，可采用减少管内流速、在风管内壁衬贴吸声材料等技术措施。

5、采用组合式风柜全风系统。一般风量比较大风压较高，送风距离长，采用钢板和玻

璃钢比很好，强度较高。

6、采用吊装风柜或管道式分体空调。采用更合风管比很好，安装简朴，速度快，重量

轻。

7、采用风机盘管。这样的I商场一般层高不大，用复合风管和钢板均可。

8、钢板风道加工比较麻烦，安装后还要保温，施工速度比较慢。可以考虑采用卷板，

共板法兰加工提高生产速度。

9、复合风管强度太低，低速低压时使用比很好。假如需要加内支撑，施工速度会很慢。

10、玻璃风管重要是加工麻烦，一旦方案修改，就废了。现场加工又难以保证质量。运

送费也是必须要考虑的。

11、此外考虑到排风排烟一般采用钢板或玻璃钢H勺比很好，从施工管理方面考虑，尽量

减少材料种类。

综合上述，本设计采用镀锌薄钢板，该种材料做成的风管长处是使用寿命长,

其材料来源广泛，摩擦阻力小，风道制作迅速以便，一般可在工厂预制后送至工

地，也可在施工现场临时制作，易于工业化加工制作、以便安装、能承受较高的

温度，便于维修更换，经济。

多种材料的粗糙度表

风管材料粗糙度(mm)

薄钢板或镀锌薄钢板0.15-0.18

塑料板0.01-0.05

矿渣石膏板1.0

矿渣混凝土板1.5

胶合板1.0

砖砌体3~6

混凝土1~3

木板0.2~1.0

3.2.2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，在相似断面积时圆形风管的阻力小，材料省，占有效空间大强度也大,

其弯头与三通需较长距离；圆形风管直径较小时比较轻易制造，保温也以便，但

圆形风管管件放样、制作相对矩形风管困难，布置时不易与建筑，构造配合，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，一般使用圆形风管。

而矩形风管占由空间较小，易加工、好布置，能充足运用建筑空间，弯头、三通

等部件的尺寸较圆形风管的部件小，且矩形风管易于布置、明装较美观的特点。

因此本设计采用矩形风管，并且矩形风管的高宽比控制在2.5如下。

常用矩形风管的I规格如下表所示。为了减少系统阻力，进行风道设计时，矩形风管的1

高宽比宜不不不大于6,最大不应超过10。

矩形风管规格

外边长（长x宽）（mm）

120x120320x200500x400800x6301250x630

160x120320x250500x5008130x8001250x800

160x120320x320630x2501000x3201250x1000

200x160400x200630x3201000x4001600x500

200x200400x250630x4001000x5001600x630

250x120400x320630x5001000x6301600x800

250x160400x400630x6301000x8001600x1000

250x200500x200800x3201000x10001600x1250

250x250500x250800x4001250x4002023x800

320x160500x320800x5001250x5002023x100()

3.3系统轴测图绘制与编号

3.4沿程阻力与局部阻力计算

部件名称局部阻力系数值

密闭罩1.0

外部吸气罩0.18

60"弯头(R=1.5D)0.16

90。弯头(R=1.5D)0.2

直流三通0.2

支流三通（30°）().18

除尘器出口减缩管().1

风机出口().1

伞形风帽0.7

3・5支路计算与阻力平衡

3.6系统总阻力的计算

§8.4风管内的压力分布

空气在风管中流动时，由于风管阻力和流速变化，风管内的压力是不停变化的。一.单

风机系统

单风机系统是指只设送风机而不设回风机，整个系统内的压力损失所有由送风机来承

担的空调系统，单风机空调系统风管内全压分布示意图如下图所示。

对于单风机系统来说，要注意到零点的位置，若系统排风位于回风的负压区，则排风不

也许通过排风阀排出，必须单设一轴流式排风机，如图中虚线所示。

图8-2单风机空调系统风管内压力分布图

4.计算成果分析

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。起重要目的是，确定各管段的管径和阻力，保证系统内抵达规定的风量分派。

在确定风管断面尺寸时，应当用附录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当按照管内实际流速计算阻力。

为保证各送、排风点抵达预期的风量，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%0

最终确定风机的型号和动力消耗。

•四、排风罩设计（排风罩的J形式确定、排风量计算）；

4.1局部排风罩的设计原则

应遵照型式合适、风量适中、强度足够、检修以便的原则，并满足如下规定:

1、局部排风罩型式确实定，必须在先研究熟悉有害物的特点及其散发状况，理解工艺设备

的构造及使用特点的基础上进行，首先考虑采用密闭罩，另首先考虑采用半密闭罩、上吸罩、

侧吸罩等排风；

2、在不影响操作的前提下，局部排风罩应尽量包围或靠近有害物发生源，使有害物局限较

小的范围，便于捕集与控制；

3、局部排风罩的吸入气流已受到有害物的污染，不容许再通过操作者呼吸区；

4、局部排风罩吸气气流方向应尽量与有害物运动气流一致；

5、一般上吸罩罩口面积不应不不不大于有害物扩散区的水平面积：侧吸罩罩口面积在不影

响操作的状况下，应尽量加大，以扩大排风罩的吸气区域；

6、局部排风罩罩口风速及吸入风速应结合工艺特点，使其满足对应设计规定；

7、局部排风罩在也许日勺状况3应尽量加设罩口围挡，以减少无效气流的干扰；

8、局部排风罩要尽量防止或减弱干扰气流对吸气气流的干扰；

9、排风罩应力争构造简木、、造价低、便于制作、安装与维修

4.2排风形式

4.3排风量计算

•五、除尘器选择；

5.1除尘器的选择原则

1、按处理气体量选型

处理气体1最的多少是决定除尘器大小类型的决定性原因，对大气吊:，一定要选能处理大

气量的除尘器，假如用多种处理小气量的除尘器并联使月往往是不经济H勺；对较小气量要比

较用哪一种类型的除尘器最经济、最轻易满足尘源点H勺控制和粉尘排放H勺环境保护规定。

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估计欧J,因此，在决定设

备的容量时，需保证有一定口勺余量或预留某些也许增长发备的空间。

2、按粉尘的分散度和密度选型

粉尘分散度对除尘器的性能影响很大，而粉尘日勺分散度相似，由于操作条件不同样也有差

异。因此，在选择除尘器的型式时，首要的是确切掌握粉尘的分散度，如粒径多在lOum

以上时可选旋风除尘器。在粒径多为数微米如下，则应选用静电除尘器、袋式除尘器，而详

细选择，可以根据分散度和其他规定，参照常用除尘器类型与性能表进行初步选择；然后再

根据其他条件和简介的除尘器种类和性能确定。

粉尘密度对除尘器的除尘性能影响也很大。这种影响体现最为明显日勺是重力、惯性力和离

心力除尘器。所有除尘器H勺•种共同点是堆积密度越小，尘粒分离捕集就越困难，粉尘日勺二

次飞扬越严重，因此在操作上与设备构造上应采用尤其措施。

3、按气体含尘浓度选型

对张力、惯性和旋风除尘器。一般说来，进口含尘浓度越大，除尘效率越高，可是这样又

会增长出口含尘浓度，因比不能仅从除尘效率高就笼统地认为粉尘处理效果好，对文氏洗管

除尘器、喷射洗涤器等湿式除尘器，以初始含尘浓度在10g/m如下为宜；对袋式除尘器，

含尘浓度愈低，除中性能愈好，在较高初始浓度时。进行持续清灰，压力损失和排放浓度也

能满足环境保护规定。电除尘器初始浓度在30g/m3如下，不加预除出尘器可以使用。

4、粉尘黏附性对选型H勺影响

粉尘和壁面日勺黏附机理与粉尘口勺比表面积和含湿软关系很大。粉尘粒径d越小，比表面

积越大含水量越多，其黏附性也越大。

在旋风除尘器中，粉尘因离心力黏附于壁面上，有发生堵塞的危险；而对袋式除尘器黏附

的粉尘轻易使过滤袋的孔道堵塞，对电除尘器则易使放电极和集尘极积尘。

5、尘比电阻对选型H勺影响

粉尘的比电阻随含尘气体的温度、湿度不同样有很大变化，对同种粉尘，在100〜200C之

间比电阻值最大；假如含尘气体加硫调质则比电阻减少。电除尘器的粉尘比电阻应当在

104〜1011Q-cm范围之内。因此，在选用电除尘器时，需事先掌握粉尘的J比电阻，充足考

虑含尘气体温度的选择和含尘气体性质的调整。

6、含尘气体温度对选型日勺影响

干式除尘器设备原则上必须在含尘气体露点以上口勺温度下进行。在湿式除尘器中，由于水E向

蒸发和排放到大气后的冷凝等原因，应尽量在低温下进行处理。在过滤除尘器中，直接或间

接地处理含尘气体的温度应减少到滤布耐热温度如下。玻璃纤维滤布的使用温度•般在

250C如下；其他滤布则在80—200C之间。在电除尘器中，使用温度可达400℃。同步，要

考虑粉尘日勺比电阻和除尘器构造热膨胀来选择处理含尘气体的温度。

粉尘性质垂直管水平管粉尘性质垂直管水平管

粉状的J粘土和砂1113铁和钢（屑）1923

耐火泥1417灰土、沙尘1618

重矿物粉尘1416锯屑、创屑1214

轻矿物粉尘1214大块干木屑1415

干型砂1113干微尘810

煤灰1012燃料粉尘14-1616-18

湿土（2%如下水分）1518大块湿木屑1820

铁和钢（尘末）1315谷物粉尘1012

棉絮810麻、短纤维粉尘、杂812

质

水泥粉尘8-1218-22

5.2处理风量的计算

•六、通风机选择

6.1选择原则

,对于一般业务人员，熟悉和掌握有因次性能表选型和风机专门的选型软件

两种措施就可以了。这两种措施简朴轻易操作。选用风机时，首先根据所需要风机的风量、

全压这两个基本参数，就可以通过风机的有因次性能表，确定风机的型号和机号，这时也许

不止一种产品满足规定；这时再结合工艺规定、风机用途、使用场所等，选择风机的机型、

种类以及构造材质等以符合所需的工作条件，尽量靠近工艺规定的流量和压力，力争使风机

的额定流量和额定压力，从而使风机运行时使用工况点靠近风机特性FI勺高效区。详细原则有

下而时8种：

1、在选择通风机前，应理解国内通风机的生产和产品质量状况，如生产口勺通风机品种、

规格和多种产品的特殊用途，新产品H勺发展和推广状况等，还应充足考虑环境保护的规定，

以便择优选用风机。

2、所选用的新风机应考虑充足运用原有设备、适合现场制作安装及安全运行等问题。

3、根据通风机输送气体H勺物理、化学性质H勺不同样，选择不同样用途的J通风机。如输

送有爆炸和易燃气体日勺应选防爆通风机；排尘或输送煤粉时应选择排尘或煤粉通风机：输送

有腐蚀性气体口勺应选择防腐通风机：在高温场所下工作或输送高温气体的应选择高温通风机

等。

4、选择离心式通风机时，当其配用H勺电机功率不不不大于或等于75KW时，可不装设

仅为启动用H勺阀门。当排送高温烟气或空气而选择离心锅炉引风机时，应设启动用的阀门，

以防冷态运转时导致过载，

5、在通风机选择性能图表上查得的二种以上的逋风机可供选择时，应优先选择效率较

高、机号较小：调整范围较大的一种，当然还应加以比较，权衡利弊而决定。

6、对有消声规定的通风系统，应首先选择效率高、叶轮6周速度低的通风机,且使其

在最高效率点工作；还应根据通风系统产生的噪声和振动的传播方式，采用对应的消声和减

振措施。通风机和电动机的减振措施，一般可采用减振基础，如弹簧减振器或橡胶减振器等。

7、假如选定的风机叶轮直径较原有风机的叶轮直径偏大诸多时，为了运用原有电动机

轴、轴承及支座等，必须对电动机启动时间、风机原有部件的强度及轴向临界转速等进行核

算。

8、在选择通风机时，应尽量防止采用通风机并联或串联工作。当不可防止时，应选择

同型号、同性能的通风机联合工作。当采用串联时，第一级通风机到第二级通风机之间应有

一定的管路联结。

6.2通风机选择

空调系统类别风机静压值（Pa）

小型空调系统（空调服务面积3OOm2以内）400-500

中型空调系统（空调服务面积2023m2以内）600-750

大型空调系统（空调服务面积不不大于2023m2）650~1000

高速送风系统（空调服务面积2023m2以内）1000-1500

高速送风系统（空调服务面积不不大于2（）23m2）1500~2500

小型通风系统100~250

一般通风系统300-400

七、通风除尘系统的平常安全管理措施

7.1.平台、梯子及照明

对常常检查维修的地点，应设安全通道。在检查维修处，如有危及安全区I运动物体，

均需设防护罩。人也许进入而又有坠落危险的开口处，应设有盖板或安全栏杆。

除尘设备的I内部应设36V检修照明灯，大、中型除尘器的平台、梯子、储灰仓及输灰

装置处应设220V照明灯。照明灯的最低光照密度101x,合用光源为汞灯或钠灯。

7.2防雷及防静电

此处除尘器在非防雷保护范围区域，设置防雷装置，并且设置设备和金属构造H勺接地以

及管道的接地。

7.3防火防爆

为了防止空气中H勺可燃物含量抵达爆炸极限，碰到电火花