教学大纲-工业通风与除尘

1-3-13-1《工业通风与除尘》教学大纲

XXXX大学资源环境与安全大类安全类

安全技术与管理（专科）

《工业通风与除尘》课程教学大纲

一、课程的性质和任务

随着我国工业生产和科学技术的快速发展，环境问题已越来越引起人们的普

遍关注和重视。而工业生产过程中散发的各种粉尘和有害有毒气体已成为污染工

作场所空气和室内外大气的主要污染物，也是引起尘肺等各种职业病的主要原因。

工业通风与除尘的任务是有效控制污染源散发的粉尘和有害有毒气体，使工作场

所粉尘和有害有毒气体浓度控制在允许标准浓度规定值以下，同时将被污染的气

流清除至排放标准规定值后排放至室外，以保证室内外环境的卫生条件，保障广

大职工和居民的身体健康。本课程力求阐明工业通风与除尘的基本规律和基本理

论，理论联系实际，并通过实例和实物照片，图文并茂，反映本门课程内容的先

进性和实用性。

二、相关课程的衔接

学习本课程应具备高等数学、物理学等基本知识，本课程的后续课程是施工

技术等。

三、教学的基本要求

教学要求中，有关定义、定理、性质等概念的内容按“基本了解、了解、理

解”三个层次要求；有关计算、公式运用等方法和内容按“基本掌握、掌握、熟练

掌握”三个层次要求：有关实验按“观察、学会”两个层次要求C

I

注重讨论、发挥学生的主体作用，采用启发式教学：教学活动关注的重点从

结果转向过程。激发思维，师生互动，增强学生学习的主动性、积极性和创造性；

采用开放式教学：课上课下融合，培养学生发散思维，增大学生的学习自主权;

通过课程理论教学与上机实践，互联网资源的检索应用，认知实感，课外作业、

论文提交、多媒体教学等手段，重思路、重观点、重方法，在传授知识过程中重

视能力培养。

四、教学方法与重点、难点

本课程是安全工程专业的专业选修课。该课程的主要任务是控制生产过程中

产生的粉尘、有害气体、高温、高湿，创造良好的生产环境和保护大气环境。通

过本课程学习，使学生系统地掌握工业通风与工厂防尘的基本概念、基本原理、

设计方法和应用技术，掌握国内外常用的较为成熟的通风除尘技术，了解近年来

在通风与防尘领域内取得的新经验、新成果和新进展。注重培养和提高学生运用

基本理论和方法解决实际问题的能力，具备独立为企业车间进行通风系统设计的

能力。

五、建议学时分配

教学内容讲课学时

第1章5学时

第2章5学时

第3章5学时

第4章6学时

第5章6学时

第6章6学时

第7章6学时

2

第8章6学时

合计45学时

六、课程考核

本课程考核采用“形成性考核”与“终结性考试”相结合的方式。“形成性

考核”为网上形考，成绩占课程总成绩的80%,“终结性考试”为网上考试，考

核学生对本课程所学知识的掌握程度，占总成绩的20%。

七、教材及主要参考书

1.教材：蒋仲安，杜翠凤，牛伟.工业通风与除尘[M].冶金工业出版社，

2010.

2.参考书：

（1）马中飞，沈恒根.工业通风与除尘[M].中国劳动社会保障出版社，

2009.

（2）浑宝炬，郭立稳.矿井通风与除尘[M].冶金工业出版社,2007.

（3）王志.工业通风与除尘[M].中国标准出版社,2015.

八、教学内容

第一章绪论

教学内容

1.工业有害物的种类和来源；

2.工业有害物的危害；

3.气象条件对人体生理的影响；

4.空气中有害物的含量与相关标准；

5.工业有害物的综合防治措施。

教学要求

3

1.了解工业有害物的种类和来源及其危害；

2.了解人体散热方式及其影响因素；

3.了解大气环境质量控制标准；

4.学习控制有害物产生的措施。

本章重点难点

1.粉尘对人体的影响是很严重的，是造成尘肺、硅肺病的根源。影响尘肺

病的发生发展的因素主要有粉尘的化学成分、粒径和分散度，以及接触时间、劳

动强度和身体健康状况等。粒径不同的粉生在呼吸道各部位的沉积情况各不相同。

2.工业有害物不仅会危害室内空气环境，如不加控制地排入大气，会造成

大气、水和土壤污染，将在更广阔的范围内破坏人类生存的环境。

3.人体能量代谢过程是体内生物化学过程，而散热过程则是物理过程。在

正常情况下，人体依靠自身的调节机能，使产热和散热保持动平衡状态。

4.人体在新陈代谢过程中要向外界散热。人体内有两个控制体温的机理：

一是体内的新陈代谢过程所产生的能量会增加或减少；二是通过改变皮肤表面

的血液循环，控制人体散热量。显然，人的活动强度大，新陈代谢率高，人体的

散热量相应增大。在正常情况下，人体依靠自身的调节机能使自身的得热和散热

保持平衡。因此，人的体温是稳定的，保持在36.5~37℃之间。

第二章通风方法

教学内容

1.控制有害物的通风方法；

2.局部通风；

3.全面通风；

4.置换通风；

5.事故通风。

4

教学要求

1.掌握有害物在室内的传播机理与控制有害物的通风方法；

2.了解局部排风和局部送风系统原理；

3.学习如何计算全面通风换气量；

4.了解评价通风效果的指标。

本章重点难点

1.粉尘、有害气体都要经过一定的传播过程扩散到周围空气中，在与人体

相接触中，进入呼吸系统、皮肤等人体器官，造成对人体的危害。使有害物从静

止状态变成悬浮于周围空气中的作用，称为有害物的尘化和传播。引起尘化作用

的气流称为尘化气流。

2.局部通风可分为局部送风和局部排风两大类，它们是利用局部气流，使

局部工作地点不受有害物的污染，造成良好的空气环境。即通过局部通风排风系

统直接排除有害物源附近有害物质。其优点是排风量小、控制效果好。凡是散发

有害物质（蒸气、气体和粉尘）的场合，结合生产工艺，应优先考虑。

3.全面通风设计过程中，应注意以下几点：

（1）散发热、湿或有害物的车间，当不能采用局部通风时，或采用局部通

风仍不能满足卫生要求时，应采用（辅助）全面通风。

（2）全面通风设计时应尽量采用自然通风，以节约能源和投资。当自然通

风达不到卫生要求时，则应采用机械通风或自然与机械相结合的联合通风。

（3）设置集中供暖且有排风的生产厂房及辅助建筑物，应考虑自然补风的

可能性。当自然补风达不到室内卫生和生产要求或在技术经济上不合理时，宜设

置机械通风系统。

4.置换通风是通过把较低风速（湍流度）的新鲜空气送人人员工作区：利

用挤压的原理把污染空气挤到上部空间排走的通风方法，它能在改善室内空气品

质的基础上与辐射吊顶（地板）技术结合实现节能的目的。

5

第三章排风扇

教学内容

1.排风罩的分类和设计原则；

2.排风罩的气体流动特性；

3.密闭罩；

4.柜式排风罩；

5.外部.罩；

6.接受罩；

7.槽边排风罩；

8.吹吸罩。

教学要求

1.了解排风罩的分类及特点及设计原则；

2.学习排风罩的气体流动特性；

3.掌握密闭罩的工作原理、柜式排风里的工作原理和外部罩的工作原理；

4.掌握热源上部接受罩排风量的计算方法；

5.掌握排风罩的风量计算；

6.学习吹吸罩的工作原理和设计计算方法。

本章重点难点

1.设计排风罩时，应遵循以下原则：

（1）排风罩应尽可能包围或靠近有害物发生源，使有害物局限于较小的空

间，尽可能减小其吸气范围，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。设计时要充分考虑操作

人员的位置和活动范围。

6

（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。要与工

艺密切配合，使局部排风罩的配置与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作。

（5）要尽可能避免或减弱干扰气流（如穿堂风、送风气流对吸气流的影响）。

排风罩的结构虽不十分复杂，由于各种因素的相互制约，要同时满足上述要求并

非容易。设计人员应充分了解生产工艺、操作特点及现场实际。

2.当吸气口面积和空气黏性可忽略不计时，可将吸气口视为空间点汇。如

果空气从各个方向均匀地流向吸气口，不受任何固体边壁的影响，则气流的等速

面为一系列以吸气口为中心的同心球面。根据连续方程，通过任意等速面的空气

流量应等于点汇的有排风量。

3.密闭罩把有害物源全部密闭在罩内，在罩上设有工作孔，从罩外吸入空

气，罩内污染空气由上部排风口排出。它只需较小的排风量就能有效控制有害物

的扩散，排风罩气流不受周围气流的影响。它的缺点是，影响设备检修，有的看

不到罩内的工作状况。

4.柜式排风罩根据操作空间大小要求不同，可做成小型通风柜或大型的室

式通风柜。小型通风柜适用于化学实验室及小零件喷漆等。大型的室式通风柜,

操作人员在柜内工作，主要用于大件喷漆及粉料装袋等。防止柜内有害物从敞开

面向外扩散的作用力，是在敞开而上形成•定的控制风速。控制风速的形成可以

依靠抽吸作用，也可以依靠吹吸联合作用来实现。通风柜孔口的风速分布状况对

排除有害物的效果有很大影响，如果风速分布不均匀，有害物就有可能从风速低

的部位向室内扩散。因此，在确定通风柜的结构形式及参数时，应尽可能使孔口

风速分布均匀。

5.槽边排风罩是外部排风罩的一种特殊形式：专门用于各种工业榷（如酸

洗槽、电镀槽、中和槽、盐浴炉池等）。它的特点是不彩响工艺操作，有害气体

在进入人的呼吸区之前就被檐边上设置的条缝形吸气口抽走。

6.外部罩控制有害物的扩散时，由于流向罩口的空气速度衰减很快，因此

7

要在较远的控制点造成必要的吸入速度，需要的排风量就较大，而且易受干扰气

流的影响。为此，可以采用在一侧吸气的同时.，在另一侧设喷吹气流，形成气幕，

组成吹吸罩以提高其控制有害物的效果。在同样的控制效果下，采用吹吸式通风

罩，风量可以大大减小，控制点至排风口的距离愈大，效果愈明显。

第四章粉尘净化原理及装置

教学内容

1.粉尘的物理化学性质；

2.粉尘的粒径和粒径分布；

3.除尘器性能及分类；

4.机械式除尘器；

5.湿式除尘器；

6.袋式除尘器；

7.静电除尘器；

8.颗粒层除尘落。

教学要求

I.学习粉尘的物理化学性质、了解粉尘的粒径和粒径分布；

2.了解除尘器性能及分类。

本章重点难点

1.粉尘有许多特性，与粉尘控制技术有关的主要特性有粉尘中游离二氧化

硅含量、密度、安置角（安息角）、黏附性、湿涧性、磨损性、荷电性和比电阻

等。

2.粉尘颗粒的大小（粒径）是粉尘重要的物理性质之一，许多性质都与其

有关。如粉尘对人体的危害在很大程度上取决于粒径的大小；对粉尘的捕集、从

空气中清除粉尘等都要考虑粉尘粒径的大小。因此，粉尘的粒径是通风除尘技术

8

的基础特性。

3.除尘器是从含尘气流中将粉尘颗粒予以分离的设备，也是通风除尘系统

中的主要设备之一，它的工作好坏将直接影响到排往大气中粉尘浓度，从而影响

周围环境的卫生条件。除尘器的类型众多，在选择除尘器时，必须从各类除尘器

的除尘效率、阻力、处理风量、漏风量、耗钢量、一次投资、运行费用等指标加

以综合评价后才确定。

4.机械式除尘器是利用重力、惯性力及离心力等机械作用，使含尘气流中

的粉尘被分离捕集的除尘装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。

5.湿式除尘器也称洗涤器，它是利用液体来净化气体的装置。湿式除尘的

机理可概括为两个方面：一是尘粒与水接触时直接被水捕获；二是尘粒在水的作

用下凝聚性增加。这两种作用而使粉尘从空气中分离出来。

6.颗粒层除尘器具有高温、耐磨损、耐腐蚀、不燃不爆、除尘能力不受粉

尘比电阻影响等特点，克服了袋式除尘器和电除尘器的一些缺点，被认为是一种

很有发展前途的工业高温除尘器。目前，颗粒层除尘器的不足之处是它的压力损

失较大和清灰装置较复杂。

第五章有害气体净化原理

教学要求

1.学习有害气体的净化原理；

2.学习吸收与吸附原理及其装置。

教学内容

1.概述；

2.吸收与吸附原理；

3.吸收与吸附装置；

4.其他气体净化方法。

9

本章重点难点

1.物理吸收一般没有明显的化学反应，可以看做是单纯的物理溶解过程，

例如用水吸收氨。物理吸收是可逆的，解吸时不改变被吸收气体的性质。化学吸

收则伴有明显的化学反应，例如，用碱溶液吸收二氧化硫。化学吸收的效率要比

物理吸收高，特别是处理低浓度气体时。要使有害气体浓度达到排放标准要求,

一般情况下，简单的物理吸收是难以满足要求的，常采用化学吸收。由于化学吸

收的机理较为复杂，本章主要分析物理吸收的某些机理，有关化学吸收的机理可

参考有关资料。

2.研究吸收过程的机理是为了掌握吸收过程的规律，并运用这些规律去强

化和改进吸收操作。由于吸收过程涉及的因素较为复杂，目前尚缺乏统一的理论

足以完善地反映相间传质的内在规律。双膜理论适用于一般的吸收操作和具有固

定界面的吸收设备（如填料塔等）。

3.为了强化吸收过程，提高吸收效率，降低设备的投资和运行费用，吸收

设备必须达到以下基本要求：

（1）气液之间有较大的接触面积和一定的接触时间；

（2）气液之间扰动强烈，吸收阻力低，吸收速率高；

（3）气液逆流操作，增大吸收推动力：

（4）气体通过时阻力小；

（5）耐磨、耐腐蚀、运行安全可靠；

（6）构造简单，便于制作和检修。

第六章通风管道的设计计算

教学内容

1.风管内空气流动的阻力：

2.管道系统的压力分布；

10

3.通风除尘管道系统的设计计算；

4.通风系统的布置及部件；

5.均匀送风与均匀吸风管道的设计计算。

教学要求

1.了解风管内空气流动的阻力分类；

2.了解管道系统的压力分布；

3.学习风管布置的一般原则和设计计算方法；

4.学习通风系统的相置及除尘系统的防爆；

5.了解均匀送风管道的设计原理。

本章重点难点

1.通风管道设计的主要内容包括风管的布置、管径的确定、管内气体流动

时能量消耗的估算以及为保护通风除尘系统的正常运行所必须采用的风管附件

的设置等。

2.风管内空气流动的阻力有两种：一种是由于空气本身的黏滞性及其与管

壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力；另一种是空气流

经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集

中的能量损失，称为局部阻力。

3.在进行通风管道系统的设计计算前，必须首先确定各排风点的位置和排

风量、管道系统和净化设备的布置、风管材料等设计计算的目的是，确定各管段

的管径（或断面尺寸）和阻力，保证系统内达到要求的风量分配，并为选择风机

和绘制施工图提供依据。

4.风管布置的一般原则

（1）净化系统的风道布置要力求简单。风管应尽可能垂直或倾斜敷设，倾

斜风管的倾斜角度（与水平面的夹角）应不小于粉尘的安息角。排除一般粉尘宜

11

采用40。~60。°当管道水平敷设时，要注意风管内风速的选取，防止粉尘在风管

内沉积；

（2）连接吸尘用排风罩的风管宜采用竖直方向敷设。分支管与水平管或主

干管连接时，一般从风管的上面或侧面接入，三通夹角宜小于30。；

（3）通风管道一股应明设，尽量避免在地下敷设。当必须敷设在地下时，

应将风管敷设在地沟里；

（4）通风管道一般采用圆形断面。管径设计宜选用《全国通用通风管道计

算表》中推荐的统一标准，标准中圆管直径指的是外径；

（5）为减轻含尘气体对风机的磨损，一般应将除尘器置于通风机的吸入段。

风管与通风机的连接宜采用柔性连接以减少振动等。

5.通风管道的断面形状有圆形和矩形两种。在同样断面积下，圆形风管周长

最短，最为经济。由于矩形风管四角存在局部涡流，在同样风量下，矩形风管的

阻力要比圆形风管大。因此，在一般情况下（特别是除尘风管）都采用圆形风管，

只是有时为了便于加工和建筑配合才采用矩形断面。

第七章通风机

教学要求

1.学习通风机的分类与工作原理；

2.了解通风机的性能参数和通风机的特性曲线；

3.学习通风机性能的相似换算；

4.了解通风机在管网中的工作及调节。

教学内容

1.通风机的工作原理和分类；

2.通风机的性能参数与曲线；

3.通风机的相似理论；

4.通风机在管网中的工作及调节；

5.通风机的命名和选择。

本章重点难点

1.离心式通风机的主要结构部件为叶轮、机壳、进气口、出气口。叶轮安

装在蜗壳内，当叶轮旋转时，气体经过进气2口轴向吸入，然后气体约转90。流

经叶轮叶片构成的流道间（简称叶道），而蜗壳将叶轮甩出的气体集中、导流，

从通风机出气口6或出口扩散筒7排出。

2.风量Q、风压P、转速t及功率N及效率n是表示通风机性能的主要参

数，称做通风机的性能参数。

3.通风机在某一个特定的通风管网中工作时，其风机的实际工作特性（即

实际运行时的风量、风压、功率、效率等参数）不仅取决于风机本身的特性，而

旦还与所在管网的特性有关。

4.通风机的调节是为了改变通风机的风量，以满足实际工作的需要，故通

风机的调节又称风量调节。改变通风机的风量，即要改变工况点，由前面分析可

知，工况点是通风机性能曲线与管网性能曲线的交点，那么，无论是改变通风机

的压力曲线或是管网性能曲线都可以实现通风机的调节。

5.目在我国通风机行业对于离心式通风机的全称包括名称、型号、机号、

传动方式、旋转方向利出口位置6个部分。

第八章通风净化系统测试技术

教学内容

1.粉尘特性的测定；

2.通风系统风压、风速、风量的测定；

3.粉尘粒径与粒径分布的测定；

4.粉尘浓度的测定；

13

5.气体含量测定方法；

6.通风除尘系统的测定。

教学要求

1.学习粉尘特性的测定；

2.学习测定断面和测点的布置；

3.了解粉尘粒径与粒径分布的测定；

4.掌握工作区粉尘浓度的测定及气体含量测定方法。

本章重点难点