课程设计说明书题目名称：工业通风与除尘课程设计系部：安全工程系专业班级：安全工程15-3学生姓名：买迪娜热西丁学号： 14指导教师：李祥春程刚完成日期：新疆工程学院课程设计评定意见设计题目工业通风与除尘课程设计系部安全工程系专业班级安全工程15-3 学生姓名买迪娜热西丁学生学号 14评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日摘要本次课程设计以水泥破碎车间的工作区域为研究对象。
就讨论如何设计一套合理的工业通风系统，来实现对工作区域的物料破碎机在生产过程中所产生的粉尘的收集、除尘等，以防止尘粒扬起影响操作工身体健康。
本次课程设计参考了大量资料，本着简单、经济、有效的原则，从系统的确定，排风罩、除尘器的选择，风管布置及材料的选择，到管径、风机的确定，设计了一整套可行的通风系统设计方案。
本次课程设计以将书本上的知识综合运用到实践中来为目的，改善作业工人的作业环境，对某些职业病的预防及产生起一定的积极作用。
关键词：水泥破碎；物料破碎；简单高效；通风除尘目录1. 设计概况 (1)设计任务 (1)有害物质的危害性质 (1)2. 通风量的计算 (3)3.通风管道的选择 (5).管道材料的选择 (5).管道形状的选择 (5)通风管道摩擦阻力无因次系数 (5)4通风管道的布置及通风摩擦阻力的计算 (7)通风管道的布置 (7)各管道参数（L、S、U、D、 、r R） (7)5. 选择风机 (11)6. 选择除尘器 (12)7. 总结 (13)参考文献 (14)1.设计概况设计任务该车间工作区域分布主要由三个工作区组成，车间高度，平面图如下图所示，该车间工作温度20℃，空气密度为m3，大气压为。
请结合课程设计指导步骤，对该系统进行管道设计并选择通风机。
图车间平面图水泥破碎车间，每个作业场所有一台物料破碎机，每台物料破碎机主要有害物质为矿石粉末（石灰石、黏土、铁矿石及煤粉），粉尘的产生量是：25mg/s。
要求粉尘的浓度不超过4mg/m3，试进行通风与除尘设计。
有害物质的危害性质（一）粉尘的概念粉尘泛指因机械过程（如破碎、筛分、运输等）和物理化学过程（如冶炼、燃烧、金属焊接）而产生的、粒径一般在1㎜以下的微细固体颗粒。
（二）粉尘的来源（1）固体物质的机械加工和粉碎，如采矿、选矿、耐火材料车间的矿物质破碎过程和各种研磨加工过程；（2）粉状物料的混合、筛分、包装及运输，如水泥、面粉等的生产和运输过程；（3）物质的燃烧,如煤燃烧时产生的烟尘量，占燃煤量10％以上；（4）物质被加热时产生的蒸气在空气中的氧化和凝结，如矿石烧结、金属冶炼等过程中产生的锌蒸气，在空气中冷却时，会凝结、氧化成氧化锌固体微粒。
（三）粉尘的危害（1）粉尘爆炸在生产过程中，空气中粉尘浓度达到爆炸界限的情况并不常见，但由于违章放炮、斜巷跑车和局部火灾或瓦斯爆炸等引起煤尘爆炸的事故却屡有发生。
从下面几起事故可见粉尘爆炸对安全生产的影响。
（2）降低能见度作业场所高粉尘浓度可降低能见度，作业人员不能清晰地看到周围的事物，很容易在行动和操作时发生错误而引发事故。
（3）设备磨损有些精密仪表及微电机等混入粉尘可造成磨损，减少设备的使用寿命。
大型扇风机叶轮转速很高，通过的风速可达每秒几十米，风流中的粉尘对叶片磨损很严重，一般需要对入风流进行过滤净化。
水泥破碎车间生产作业粉尘危害的特点：破碎车间产尘点多，粉尘浓度高；由于水泥工艺原料种类多，粉尘成分复杂，既有含游离二氧化硅高的粉尘也有游离二氧化硅含量较低的水泥粉尘和混合粉尘；工作人员接尘作业时间长； 粉尘作业危害程度级别高。
2. 通风量的计算依据设计要求可知有害物质作业场所允许浓度为4mg/m3 综上所述取安全系数K=物料破碎机，工作区域以及系统总需风量计算如下：sm s m C C L Q j d /25.6/042533=-=-=台 （2-1）式中：Q ——需要风量，kg ／s 或m ³／s;d L ——生产过程中单位时间内产生的有害气体量，㎏／s 或m ³／s 。
C ——有害气体的安全容许浓度，㎎／m ³;j C ——进风中的有害气体浓度，㎎／m ³；sm s m nQ Q /3325.6/25.61=⨯==台工（2-2）式中：工Q ──每台区域需要风量，m 3/s ；台Q ──每台机床需要风量，m3/s ；n ──机床数量。
sm s m Q /75.18/25.63Q ×333=⨯==工总 （2-3）式中：总Q ──加工车间的需风量，m3/s ；工Q ──每台区域需要风量，m3/s ；s s Q Q /22.5m /1.2m 18.75k 33=⨯=⨯='总总 （2-4）式中：'总Q ──加工车间实际的需风量，kg/s 或m3/s ；总Q ──加工车间的需风量，kg/s 或m3/s ；k ──安全系数。
s s m Q Q /m 5.7/35.22333=='='总工（2-5）式中：'工Q ──每个区域实际需风量，m 3/s ；'总Q ── 加工车间实际的需风量，m 3/s ；s /m 5.715.7n 3=='='工台Q Q（2-6） 式中:'台Q ──每台机床实际需要风量，m 3/s ；'工Q ──每个区域实际需风量，m 3/s ； n ──机床数量根据上式计算，则厂房整体通风量为 ，每台设备的通风量为 。
3.通风管道的选择.管道材料的选择用作风管的材料有薄钢板或镀锌钢板、硬聚乙烯塑料板、胶合板、矿渣石膏板、砖及混凝土等。
在此选择镀锌钢板，其优点有：选用镀锌钢板材料的风管防火不燃烧，制作方便，风管内壁光滑，阻力小，气密性好，承压强度高，抗静压能力强，易搬运，受碰撞不会导致破损。
其缺点有：无消声性能，必须加装消声器，导热系数大，无保温性能，需另外加包保温层，不适宜在空气潮湿性大的环境使用，在此种环境使用易腐蚀生锈，制作和安装周期长，速度慢，难度大，操作噪音大，使用寿命短。
.管道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、强度大，圆形风管直径较小时比较容易制作，但圆形管管件的放样、制作较矩形风管困难；布置时不易与建筑、结构配合。
当风管中流速较高时，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。
通风管道摩擦阻力无因次系数管壁的粗糙度分为绝对粗糙度和相对粗糙度，绝对粗糙度K 是指管壁凹凸不平的平均高度，相对粗糙度是指绝对粗糙度K 与管径D 的比值。
尼古拉兹在各种不同粗糙度的管道上进行实验，发现摩擦阻力无因次系数λ与流体流动状态和管壁的粗糙度有关。
紊流粗糙区的λ可用经验公式计算:25.0K 11.0⎪⎭⎫⎝⎛=D λ （3-1）式中: λ──摩擦阻力无因次系数；K──风管内壁当量绝对粗糙度，mm ； D──圆形风管直径，mm 。
由于本次设计选用的是钢板，所以依据表得：风管的粗糙度K=，即风管的摩擦阻力无因次系数为25.00.1511.0⎪⎭⎫⎝⎛=D λ。
表 各种材料制作的风管的粗糙度风管材料粗糙度K(mm)薄钢板或镀锌钢板塑料板矿渣石膏板矿渣混凝土板胶合板砖砌体混凝土木板～～3～6 1～3 ～4通风管道的布置及通风摩擦阻力的计算通风管道的布置各通风管道的布置如下图所示:图通风管道布置图各管道参数（L、S、U、D、 、r R）管道内的风速参考值如表,所示表一般通风系统风管内的风速（m/s）风管部位生产厂房机械通风民用及辅助建筑物钢板及塑料风管砖及混凝土风管自然通风机械通风干管6～144～12～5～8表除尘通风管道内最低空气流速（m/s）粉尘性质垂直管水平管粉尘性质垂直管水平管根据公式238Q S LUh r •=αρ（4-1）式中：α──摩擦阻力系数，kg/m3；ρ──空气密度，kg/m3；L ──管道长度，m ； U ──管道周长，m ； S ──管道面积，m2；Q ──风量，m3/s ；风管管径的计算管段1,管段5，管段8相同，取管段1计算：长度L=4m ，s Q /m 5.731=，由表和表以及本设计要求得s /m 20v 1=。
m V Q D 6911.02014.35.744111=⨯⨯=⨯=π 所选管径应尽量选择通风管道统一规格，所以管径取整粉状的粘土和砂11 13 铁和钢（屑） 19 23 耐火泥 14 17 灰土、沙尘 16 18 重矿物粉尘 14 16 锯屑、创屑 12 14 轻矿物粉尘 12 14 大块干木屑 14 15 干型砂 11 13 干微尘 8 10 煤灰10 12 燃料粉尘 14-16 16-18 湿土（2%以下水分） 15 18 大块湿木屑 18 20 铁和钢（尘末）13 15 谷物粉尘10 12 棉絮 8 10 麻、短纤维粉尘、杂质8 12 水泥粉尘 8-12 18-22摩擦管段的断面周长 2.17m 0.693.14D 11=⨯==πU375.0205.7)(===v Q S 管道面积 阻力系数0.01369015.011.011.025.025.011 =⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=D k λ摩擦风阻263311111321.0375.017.2482.1013.08Rr s m pa S U L ⋅=⨯⨯⨯==ρλ 摩擦阻力Pa Q R Q S U L h r r 056.185.7321.082212131111=⨯==•=αρ管段2，管段4，管段7相同，取管段2计算: 长度L=6m ，s Q /m 5.732=，由表和题意得s m V /022=m V Q D 0.69110214.35.744222=⨯⨯=⨯=π 所选管径应尽量选择通风管道统一规格，所以管径取整 摩擦管段的断面周长 2.17m 0.693.14D 22=⨯==πU375.0205.7)(===v Q S 管道面积 阻力系数0.01369015.011.011.025.025.022=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=D k λ摩擦风阻263311111481.0375.017.2682.1013.08Rr s m pa S U L ⋅=⨯⨯⨯==ρλ 摩擦阻力Pa Q R Q S U L h r r 06.275.7481.082222223222=⨯==•=αρ管段3、6、9风量叠加计算：长度L=18m ，s Q /m 5.733=，由表和题意得s /m 25v 3=m 6181.02514.35.744333=⨯⨯=⨯=v Q D π 长度L=1m ，m Q Q Q 3366155.75.7=+=+=由表和题意得s /m 25v 6=m 8742.02514.31544666=⨯⨯=⨯=v Q D π 长度L=18m ，s m Q Q Q 39695.225.715=+=+=由表和题意得s /m 25v 9=1.07m 2514.35.2244999=⨯⨯=⨯=v Q D π 由于管段3、6、9属于干管，所以管径按管段3算，所选管径应尽量选择通风管道统一规格，所以管径取整摩擦管段的断面周长m 36.307.114.3d 3=⨯==πU 摩擦管段的断面周长m 36.307.114.3d 6=⨯==πU 摩擦管段的断面周长m 36.307.114.3d 9=⨯==πU阻力系数067.007.115.011.011.025.002533=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=D K λ阻力系数067.007.115.011.011.025.002566=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=D K λ阻力系数067.007.115.011.011.025.002599=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=D K λ摩擦风阻834.09.036.31882.1067.08Rr 3333333=⨯⨯⨯==S U L ρλ摩擦风阻046.09.036.3182.1067.08Rr 3366666=⨯⨯⨯==S U L ρλ 摩擦风阻834.09.036.31882.1067.08Rr 3399999=⨯⨯⨯==S U L ρλ 摩擦阻力pa 91.465.7834.0r hr 22333=⨯=⨯=Q R 摩擦阻力pa 35.1015046.0r hr 22666=⨯=⨯=Q R 摩擦阻力pa 2.4225.22834.0r hr 22999=⨯=⨯=Q R 同理可得其他区间:通风系统摩擦阻力的计算根据以上计算可得系统总阻力：表 管道系统设计计算表管段 编号 摩擦阻力系数(kg/m ³)风量 （m ³/s ）长度 （m ） 断面周长（m ）管径 （m ） 流速 （m/s ） 摩擦阻力（pa ）1 4 202 6 203 18 254 6 205 4 206 1 257 6 208 4 209 18 25 除尘器1200总阻力 - - - - - -5. 选择风机通风机按气流运动方向可分为轴流式通风机、离心式通风机、横流式通风机和混流式通风机。