制药厂车间除尘设计

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目 录

1 引言 ...................................................................................................................................... 1 2 工程概况和设计原则 .......................................................................................................... 1 2.1 工程概况 ........................................................................................................................... 1 2.2 糖衣片包衣工艺流程 ....................................................................................................... 2 2.3 包衣物料及特性 ............................................................................................................... 2 2.4 药厂洁净除尘设计的特点 ............................................................................................... 3 2.5 设计课题与有关数据 ....................................................................................................... 3 3 局部排风罩设计 .................................................................................................................. 4 3.1 局部排风 ........................................................................................................................... 4 3.2 设计计算 ........................................................................................................................... 5 4 管道、弯头及三通的设计 .................................................................................................. 7 4.1 管道的设计 ....................................................................................................................... 7 4.2 弯头的确定 ....................................................................................................................... 8 4.3 三通的确定 ....................................................................................................................... 8 4.4 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。 5 通风管道的水力计算 .......................................................................................................... 9 5.1 管径的计算与实际速度的确定 ....................................................................................... 9 5.2 各管段的阻力计算 ......................................................................................................... 10 5.3 阻力平衡计算 ................................................................................................................. 16 5.4 风机的选择 ..................................................................................................................... 16 设计小结 .................................................................................................................................. 19 致 谢 ...................................................................................................................................... 20 参考文献 .................................................................................................................................. 21 附表1 管道水力计算 ............................................................................................................. 22 附表2 除尘通风管道内最低空气流速 ................................................................................. 23

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附表3 三通局部阻力系数 ..................................................................................................... 24 附表4 袋式除尘器的选型 ..................................................................................................... 24 附表5 除尘风机选型 ............................................................................................................. 25

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1 引言

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通风除尘是一个系统工程，是通风工程的重要部分，它包括吸气罩、通风管道、通风机、除尘器四大部分。只有对吸气罩、通风管道进行合理设计，对风机的选择得当，对除尘器种类和容量的选定符合要求，通风除尘工作才能奏效。其主要任务是，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。做好通风除尘工作，一方面能够改善生产车间及其周围的空气条件，防止职业病的产生、保护人民健康、提高劳动生产率；另一方面可以保证生产正常运行，提高产品质量。随着工业的不断发展，散发的工业有害物的种类和数量日益增加，大气污染已经成为了一个全球性的问题。如何做好工业通风，职业安全健康管理以及环境保护是我们安全工作人员的一项重要职责。

此次课程设计为工业通风中的除尘系统设计，主要将车间产生的大量滑石粉尘通过合理有效的除尘系统来净化空气，提高车间及其周围环境的空气质量。车间中的粉尘浓度达到一定值可能会造成爆炸，严重影响人们的生产生活和社会的安定和谐。因此需采取有效的通风措施在有害物产生地点把它们收集起来，经过净化处理排至室外，使车间内保持良好的工作环境。通过此次设计，亲自动手进行通风除尘系统的设计及计算，切实体会通风除尘在工业生产中的重大作用，理论联系实践，培养了动手能力以及合作能力。

2 工程概况和设计原则

2.1 工程概况

某制药厂生产车间建筑面积约3240m2，为单层建筑局部2层，建筑层高约10m，室内吊顶净高为2.7m，上部为设备管道层，局部2层为空调机房。根据生产产品工艺总平面布置，生产车间共分为10个生产区(A~K区)，其中H区为糖衣包装车间，共有12台糖衣机，糖衣车间平面布置图见附件1。

药厂糖衣车间在药品生产过程中，会有较多的工艺滑石粉尘散逸，需要采取有效的除尘措施。除尘措施如果处理不当，粉尘就会对室内空气造成污染、堵塞并污染净化空调系统、影响工作人员的身心健康，从而破坏生产室内洁净生产环境的要求和药品质量；而且对室外大气环境造成污染。

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2.2 糖衣片包衣工艺流程

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为了保证片剂质量和方便服用，在压片后的片芯表层包裹适宜的衣层材料，使片剂中的药物与外界隔离，从而达到防潮、避光、隔绝空气氧化、增强药物保存的稳定性，掩盖片剂中的不良嗅味和减少药物刺激的目的，故需要在药物片芯表层进行包衣，操作流程见图2.1。

（1）隔离层：包隔离层的物料大多数用胶浆，或用胶糖浆，另加少量滑石粉。其目的是形成一道不透水的屏障使片芯与糖衣层隔开，防止糖衣被破坏及药物吸潮。隔离层还有增加片芯硬度、牢固性、粘结性等作用。

（2）粉衣层：包粉衣层的物料是用糖浆和滑石粉。其作用是迅速增加衣层厚度以消除药片原有的棱角。

（3）糖衣层：包糖衣的物料只用糖浆而不用滑石粉。其作用是增加衣层的牢固，使片面坚实、平滑。

（4）有色糖衣层：包衣的物料是有色糖浆。其作用是使片衣具有一定的颜色，便于识别或起到遮光作用（在糖浆中加入食用色素和二氧化钛），一般在包最后数次糖衣时使用色浆，色浆应由浅到深，并注意层层干燥。

（5）打光：打光为包衣的最后工序，物料是川蜡。其作用是使片面光亮，且有防潮作用。

药片 胶浆或胶糖浆 隔离层 糖浆 粉衣层 糖浆 糖衣层 少量滑石粉 滑石粉

糖衣片 川蜡 有色糖衣层 有色糖浆 图2.1 糖衣片包衣流程图

2.3 包衣物料及特性

糖衣是以糖浆为主要包衣材料，主要用作粉层的粘结与包糖衣层，它是一种高浓度的溶液，包衣后易于干燥，致密地粘附在片剂表面。

粉衣层常用滑石粉，滑石为含水硅酸镁，含有29.8%～63.5%结合二氧化硅、28.4%～36.9%氧化镁及低于5%的水。某些品种尚含少量的游离二氧化硅，钙、铝和铁。滑石粉

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是一种白色或类白色、微细、无砂性的粉末，无臭，无味，手摸有油腻感。滑石粉由于颗粒小，总面积大，能吸着大量化学刺激物或毒物，因此当撒布于发炎或破损组织的表面时，可有保护的作用；内服时除保护发炎的胃肠粘膜而发挥镇吐、止泻作用外，还能阻止毒物在胃肠道中的吸收。滑石粉具有很好的药用的功效和作用。

滑石粉散逸在空气中，就会形成滑石粉尘，工人长期吸入会引起滑石尘肺。滑石尘肺多在接触滑石粉尘后10～15年可发病。预防滑石肺的发生主要是降低作业场所滑石粉尘的浓度，使滑石粉尘浓度达到国家标准以下，所以车间要设置专门的通风除尘设备，为生产工人创造清洁卫生的工作坏境，确保劳动者的身体健康和药品的质量。

表2.1 车间空气中粉尘的卫生标准

最高允许浓度

生产性粉尘 含游离sio210%以上 含游离sio280%以上 含游离sio210%以下的滑石粉 含游离sio210%以上的水泥尘 含游离sio210%以下的其他无毒性

10

粉尘

钠及其化合物

0.001

最高允许浓mg/m3

2 不超过1 4 6

有毒性粉尘 铅烟 铅尘 金属末 五氧化二钒烟 五氧化二钒粉尘

mg/m3 0.03 0.05 0.01 0.1 0.5

2.4 药厂洁净除尘设计的特点

1)由于工艺粉尘发尘点集中在洁净室内工艺设备附近，出于节约能量(如净化空调系统能量：动力送、排风，冷、热负荷等)和节省生产场地的考虑，一般在生产工艺布局上，都应尽量缩小产尘生产区域的面积，因此，单位时间内的房间换气风量就较小，(相对除尘系统，可供排风量也较小，需要合理选择风量、风速、尘气捕集装置和除尘设备)。

2)相对于其他工业粉尘，药品粉尘平均粒径较小，粉末较细，在空气中停留的时间较长。

3)药品粉尘有一定的浸润性和粘性，对过滤材料的选择有一定的要求。

2.5 设计课题与有关数据

1）设计题目：车间通风除尘系统设计 2）课题已知条件

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（1）车间面积与产生污染设备的位置，见附图1。 （2）产生污染源设备的情况。

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污染源：立方体 长×宽×高=560×400×850（mm） 直径=400mm 污染源产生轻矿物粉尘，以轻微速度发散到尚属平静的空气中。

（3）在该污染设备的上部设计圆形伞形吸气罩，罩口边距离污染源上平面H=400mm。

（4）管道和吸气罩均用钢板制作。 钢管相对粗糙度K=0.15； 排气筒口离地面高度10.5m。

3 局部排风罩

3.1 局部排风

用通风方法改善车间环境空气质量，简要说就是在局部地点或整个车间把不符合卫生标准的污染空气经过处理达到排放标准排到室外，防止工业污染物污染寺内空气最有效的方法是：在污染物产生地点直接进行捕集，经过净化处理，排至室外，即局部排风。局部排风系统需要的风量小，效果好。 3.1.1 局部排风罩

局部排风罩是局部排风系统的重要组成部分。通过局部排风罩口的气流运动，可在污染物物质散发地点直接捕集污染物或控制其在车间内扩散，保证室内工作区污染物浓度不超过国家卫生标准要求。设计完善的局部排风罩，用较少的排风量即可获得最佳的控制效果。

按照工作原理的不同，局部排风罩可分为一下几种形式：

1）密闭罩，它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。

2）柜式排风罩，由于工艺操作需要，罩的一面可以全部敞开。一般的小型通风柜，适用于化学实验室、小零件喷漆等。大型的通风柜，操作人员在柜内工作，主要用于大件喷漆，粉料装袋等。按照气流运动特点，柜式排风罩分为吸气式和吹吸式两类。吸气

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式通风柜单纯依靠排风的作用，在工作孔上造成一定的吸入速度，防止有害物外逸。吹吸式通风柜可以隔断室内干扰气流，防止柜内形成局部涡流，使有害物得到较好控制。

3）外部吸气罩，由于工艺条件的，生产设备不能密闭时，可把排风罩设在有害物源附近，依靠罩口的抽吸作用，在污染源发散地点造成一定的气流流动，把有害物吸入罩内。

4）接受式排风罩，有些生产过程或设备本身会产生或诱导一定的气流流动，带动有害物一起运动，对这种情况，应尽可能把排风罩设在污染气流前方，让它直接进入罩内。接受罩在外形和外部吸气罩完全相同，但作用作用原理不同，对接受罩而言，罩口外的气流运动是生产过程本身造成的，接受罩只起接受作用。它的排风量取决于接受的污染空气量的大小。

5）吹吸式排风罩，依靠吹、吸气流的联合工作进行有害物的的控制和输送，它具有风量小、污染控制效果好、抗干扰能力强、不影响工艺操作等特点。

由于空气污染物在车间的扩散机理是污染物依附于气流而扩散的，由题设条件可知，由于工艺条件的，生产设备不能完全密闭，本设计适宜采用外部吸气罩，把排风罩设在污染源糖衣机附近，依靠罩口的抽吸作用，在污染源发散地点造成一定的气流流动，把污染物滑石粉尘吸入罩内，对于外部集气罩排风量的确定多采用控制速度法。

3.2 设计计算

本设计采用圆形伞形吸气罩，根据吸气罩示意图进行计算。如图3.1所示：

图3.1 吸气罩示意图

3.2.1 控制点控制速度的确定

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本设计中，污染源产生轻矿物滑石粉尘，从轻微速度发散到上述平静的空气中，所以污染源的控制速度按《工业通风》中，控制点的控制风速表可得，取0.5m/s~1.0m/s之间。本设计选用vx=0.6m/s。 3.2.2吸气罩排风量、尺寸的确定

1）排风罩设在糖衣机的上方，由于设备的，气体只能从侧面流入罩内，如图3.2，为避免横向气流干扰，要求H尽可能≤0.3L（罩口长边尺寸），取H=0.4m,因此，L≥1.33m，取L=1.4m。

图3.2 吸气罩口气体流线

2）吸气罩口尺寸：

伞形吸气罩的直径为：0.56+2×0.4H=0.56+2×0.4×0.4=0.88(m) 吸气罩的周长为：3.14×0.88=2.76(m)

3）为保证罩口吸气速度均匀，本设计中取α为60°。 4）排风量按下式计算：

Q=KPHvx

（3.1）

=1.4×2.76×0.4×0.6 =0.93(m3/s)=3348(m3/h) 式中：P----罩口敞开面周长，m；

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H----罩口至污染源距离，m； vx-----控制速度，m/s；

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K----考虑沿高度速度分布不均匀的安全系数，通常取K=1.4。

4 管道、弯头及三通的设计

4.1 管道的设计

首先设计管道的布置位置，图4.1，然后对各管段进行编号，按最大压损原则选择计算环路。

图4.1 管道位置布置示意图

4.1.1 管道内最低速度的确定

在本设计中，污染物为轻矿粉，查《通风除尘设备设计手册》得水平管内最低流速为14m/s，垂直管为12m/s，见附表2。 4.1.2 风管材料的选择

在药厂洁净室除尘系统中，管道、管件等材料和阀门应根据所输送物料的理化性质和使用工况选用，采用的材料和阀门应满足工艺要求，不应吸附和污染介质。引入医药洁净室（区）的明敷管道，应采用不锈钢或其他不污染环境的材料。药厂风道通常采用SUS材料制作(也可以采用优质镀锌钢板)，根据粉尘的腐蚀性、磨损性确定材料厚度，较小的除尘系统一般选择1.2mm～2mm板厚即可。本设计选用薄钢板，因为它的优点是易于工业化加工制作、安装方便、能承受较高温度。 4.1.3 风管断面形状的选择

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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、强度也大；圆形风管直径较小时比较容易制造，保温亦方便。但是圆形风管管件的放样、制作较矩形风管困难；布置时不易与建筑、结构配合，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，通常使用圆形风管，所以此处选用圆形风管。

风管内流速应从技术和经济两个方面来确定。从实际工程情况来看，药厂洁净室除尘系统以选择较低的流速(可选择的流速下限)为合适，并应结合合理的风管布置，这样可以节省能量消耗，技术得当，也不会造成粉尘沉淀和堵塞。风管的流量和流速确定后，管道断面尺寸即可按下式计算：

Q=(πd2V)/4得到： d=

4Q （4.1） V式中： D—风管直径m Q—尘气流量m3/s U—尘气流速m／s

4.2 弯头的确定

布置管道时，应尽量取直线，减少弯头。圆形风管弯头的曲率半径一般应大于（1～2）倍管径。故此处取90弯头。由于管道中含尘气流对弯头的冲刷磨损，极易磨穿、漏风，影响正常的集尘效果，因此要对弯头加以耐磨设施。

查《简明通风设计手册》，见表3。 1、对吸气罩1、2，ξ=0.09。

2、采用90°弯头(R/d=1.5)阻力系数ξ=0.17。

4.3 三通的确定

三通内流速不同的两股气流汇合时的碰撞，以及气流速度改变时形成涡流时造成局部阻力的原因。为减小三通的局部阻力，应避免引射现象，还应注意支管和干管的连接，减小其夹角，所以支管与总管的夹角取a30；同时，还应尽量使支管和干管内的流速保持相等。通弯头一样，三通管件也应加耐磨设施。

根据管径与流量查《简明通风设计手册》，见附表4。

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采用30°合流三通（如图4.2）：阻力系数ξ1=0.20力系数ξ2=0.18。

图4.2 合流三通示意图

5 通风管道的水力计算

5.1 管径的计算与实际速度的确定

根据附表2（除尘风管的最小风速），输送含有金属粉尘的空气时，风管内最小风速为：垂直风管12m/s，水平风管14m/s。

1）管段1：

根据Q1=0.93m3/s(3348m3/h)，V1=14m/s 则有d1=

40．93=0.29m=290( mm)，采用“计算表”中所列的全国通用通风管道

3．1414的统一规格，取d1为280mm。

管内实际流速：V1=

4Qd1240 9315.1(m/s)

314 0 2822）管段2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22与管段1相同 3）管段3：

根据Q3=Q1+Q2=1.86m3/s(6696m3/h)，V3=14m/s 则有d3=

41．86=0.41m=410(mm)，采用“计算表”中所列的全国通用通风管道

3．1414的统一规格，取d3为400mm。

管内实际流速：V3=

4Q41 8614.8(m/s) 22d3314 0 404）管段5：

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Q5=Q1+Q2+Q4=0.93×3=2.79(m3/s)，V5=14m/s

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则有d5=

42.79504mm，采用“计算表”中所列的全国通用通风管道的统一规

3.1414格，取d5为500mm。

管内实际流速：V5=

4Q42.7914.2(mm) 22Dd53.140.5同理计算可得各管段的直径及实际流速，见附表1管道水利计算表。

考虑到袋式除尘器及风管漏风率按5%计算，管段24、25的计算风量为Q24=11.2×1.05=11.8m/s，V24=12m/s。

则有d24=

411.81.12m=1120(mm)，采用“计算表”中所列的全国通用通风管

3．1412道的统一规格，取d24为1120mm。

管内实际流速：V24=

4Q411.812. 0(m/s) 22d243．141.12 5）管25与管段24相同

5.2 各管段的阻力计算

1）对各管进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量，见附图2。

2）选定最不利环路，1—3—5—7—9—11—13—15—17—19—21—23—除尘器—24—风机—25为最不利环路。

3）根据各管道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。

其中管段1的长度为4.3m

管段2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22的长度都为2.5m 管段3、5、7、9、13、15、17、19、21的长度为2m 管段11的长度为7m 管段23的长度为2.8m

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管段24的长度为6.5m 管段25的长度为10.8m 摩擦阻力计算公式：

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△Pm =L×Rm （ 5.1）

式中 L——风管长度，m；

Rm——单位长度摩擦阻力，Pa/m

v2p （5.2） 局部阻力计算公式：Z2式中 ——局部阻力系数；

v——风管内空气的平均流速，m/s； ——空气的密度，1.2kg/m3； （1）管段1

根据L1=3348m3/h(0.93m3/h)、V1=15.1m/s，由全国通用通风管道计算表，查出单位长度摩擦阻力Rm1为7.5Pa/m。

摩擦阻力损失：

△Pm1=L1×Rm1=4.3×7.5=32.3 Pa

局部阻力包括吸气罩，圆形伞形吸气罩α=60°，ξ=0.09 90°弯头（R/d=1.5）一个，ξ=0.17 则局部阻力系数为∑ξ=0.09+0.17=0.26 管内动压p1=

1221．215.12136.8Pa 2局部阻力损失：

Z1= p1×∑ξ=136.8×0.26=35.6Pa 管段1的总阻力：

△P1=△Pm1+Z1=32.3+35.6=67.9 Pa （2）管段2

根据L2=3348m3/h(0.93m3/s)、V2=15.1m/s，由全国通用通风管道计算表，查出单位

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长度摩擦阻力Rm2为7.5Pa/m。

摩擦阻力损失：

△Pm2=L2×Rm2=2.5×7.5=18.8Pa 局部阻力包括吸气罩2：ξ=0.09 合流三通（2→3）,查得ξ23=0.18 则局部阻力系数为∑ξ=0.09+0.18=0.27 管内动压p2=

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2221．215.12136.8Pa 2局部阻力损失：

Z2=p2×∑ξ=136.8×0.27=36.9Pa 管段2的总阻力：

△P2=△Pm2+Z2=18.8+36.9=55.7Pa （3）管段3

根据L3=6696m3/h(1.86m3/h)、V3=13.4m/s，由全国通用通风管道计算表，查出单位长度摩擦阻力Rm3为5.5Pa/m。

摩擦阻力损失：

△Pm3=L3×Rm3=2×5.5=11.0Pa 局部阻力包括通阻力系数为ξ13=0.20

1.214.82131.4Pa 管内动压p3=2232局部阻力损失：

Z3= p3×∑ξ=131.4×0.20=26.3 Pa 管段3的总阻力：

△P3=△Pm3+Z3=11.0+26.3=37.3Pa

（4）管段4、6、8、10、12、14、16、18、20、22的摩擦阻力损失和局部损失计算与管段2相同。

（5）管段5

根据L5=2.79m3/s、V3=14.2m/s，由全国通用通风管道计算表，查出单位长度摩擦阻

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力Rm5为4.8Pa/m。 摩擦阻力损失：

△Pm5=L5×Rm5=2×4.8=9.6Pa 该管段有一个三通，阻力系数为0.20

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521.214.22管内动压为p5=121.0Pa

22局部阻力损失为：

Z5=p5×∑ξ=121.0×0.20=24.2Pa 管段5的总阻力：

△P5=△Pm5+Z5=9.6+24.2=33.8Pa （6）管段7

根据L7=3.72m3/s、V7=15.1m/s，由全国通用通风管道计算表，查出单位长度摩擦阻力Rm7为5.5Pa/m。

摩擦阻力损失：

△Pm7=L7×Rm7=2×5.5=11.0Pa 该管段有一三通，阻力系数为0.20

721.215.12136.8Pa 管内动压为p722局部阻力损失为：

Z7=p7×∑ξ=136.8×0.2=27.4Pa 管段7的总阻力：

△P7=△Pm7+Z7=11.0+27.4=38.4Pa

（7）管段9、13、15、17、19、21的阻力计算与管段7计算过程相同 （8）管段11

根据L11=5.58m3/s、V11=14.5m/s，由全国通用通风管道计算表，查出单位长度摩擦阻力Rm11为3.2Pa/m。

摩擦阻力损失：

△Pm11=L11×Rm11=7×3.2=22.4Pa

该管段有一三通，阻力系数为0.20；90°弯头（R/d=1.5）2个，ξ=0.17

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局部阻力系数为∑ξ=0.20+0.17×2=0.

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721.214.5 2126.2Pa 管内动压为p1122局部阻力损失为：

Z11= p11×∑ξ=126.2×0.=80.8Pa 管段11的总阻力：

△P11=△Pm11+Z11=22.4+80.8=103.2Pa （9）管段23

根据L23=11.2m3/s、V23=14.2m/s，由全国通用通风管道计算表，查出单位长度摩擦阻力Rm23为2.0Pa/m。

摩擦阻力损失：

△Pm23=L23×Rm23=2.8×2.0=5.6Pa 除尘器进口变径管（渐扩管）

除尘器进口尺寸980×1400mm，变径管长度为500mm， tan=

1（1400-1000）0.40

2500则=21.8° 查得ξ=0.6

1.214.22121.0Pa 管内动压p23=2232局部阻力损失：

Z 23= p23×∑ξ=0.6×121.0=72.6 Pa 管段23的总阻力：

△P23=△Pm23+Z23=5.6+72.6=78.2Pa （10）管段24

根据L24=11.8m3/s、V24=12.0m/s，由全国通用通风管道计算表，查出单位长度摩擦阻力Rm24为1.2Pa/m。

摩擦阻力△Pm24=L24×Rm24=6.5×1.2=7.8Pa 除尘器出口变径管（渐缩管）

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除尘器出口尺寸为980×1400mm，变径管长度为400mm，

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tan1（1400—1120）0.35

2400则=19.3° 查表可得ξ=0.10 90°弯头（R/d=1.5）2个，ξ=0.17

先近似选出一台风机，风机进口直径D=1200mm，变径管长度l=300mm

F12002(）1.15 F241120tan1（1200—1120）0.13 则=7.6°

2300可得 ξ=0.02

则局部阻力系数为∑ξ=0.10+0.17×2+0.02=0.46 管内动压 p24=

241.212.0286.4Pa 22局部阻力损失：

Z24=p24×∑ξ=0.46×86.4=39.7Pa 管段24的总阻力：

△P24=△P m24+Z24=7.8+39.7=47.5Pa （11）管段25

根据L25=10.8m3/s、V25=12.0m/s，由全国通用通风管道计算表，查出单位长度摩擦阻力Rm25为1.2Pa/m。

摩擦阻力△Pm25=L25×Rm25=10.8×1.2=13.0Pa 风机出口局部阻力系数忽略不计

带扩散管的伞形风帽(h/D00.5)，0.60 则局部阻力系数为∑ξ=0.60 管25内动压与管24相同 局部阻力损失：

Z25=p25×∑ξ=86.4×0.6=51.8Pa 管段25的总阻力：

△P25=△Pm25 +Z25=13.0+51.8=.8Pa

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5.3 阻力平衡计算

1）对并联管路进行阻力平衡

节点A

△P1= 67.9 Pa △P2= 55.7 Pa

P1P267.955.718.0%10%

P167.9 第 16 页 共 24 页

为使管段1、2达到阻力平衡，要修改原设计管径，重新计算管段阻力，改变管段2的管径。

根据公式 D'D(P0.225) （5.3） P'式中 D'—调整后的管径，mm D—原设计的管径，mm △P—原设计的支管阻力，Pa △P '—要求达到的支管阻力，Pa

D2'D2(P20.22555.70.225)280()268.0mm P2'67.9根据管道统一规格，取D2''=260mm，其对应的阻力为： △P2''=

（55.7260）28010.225 77.5Pa

P1-P2''77.567.9 12.3%>10%

P177.5管道此时仍处于平衡状态，故此设计中采用改变阀门开度，调节管道阻力。 对于并联管道2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22支管阻力基本相等，处于平衡状态。

2）计算系统总阻力

△P=∑（Rml+Z)=67.9+37.3+33.8+38.4+38.6+47.6+31.9+32.3+31.5+30.4+29.1+78.2+ 47.5+.8+1000=1609.3（Pa）

6 除尘器和风机的选用

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6.1 除尘器的选用

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选择除尘器时，应考虑粉尘的性质和粒径分布、气体的温度和性质、气体的含尘浓度及除尘器除下粉尘的处理问题等因素。

粉尘的性质对除尘器的性能具有较大的影响，例如粘性较大的粉尘容易容易粘结在除尘器表面，不宜采用干法除尘；比阻过大或过小的粉尘不宜静电除尘。处理磨琢性粉尘时，袋式除尘器应选用耐磨的滤料。不同的除尘器对不同粒径粉尘除尘效率是完全不同的，选择除尘器时必须首先了解处理粉尘的粒径分布和各种除尘器的分级效率。

在糖衣车间的糖衣包装过程，会散发滑石粉尘，影响车间内员工的人身健康和空气质量，严重时大量粉尘的累积可能会引起爆炸，影响生产，因此含尘空气经过收集后还需净化处理才允许排入大气。由于收集到的滑石粉尘粒径较小在0.5~1.0μm之间，而且其中还含有一定的药用成分，需回收利用，而袋式除尘器对1.0μm的粉尘，效率高达

98%~99%。所以选用DMC—500的袋式除尘器，见附表5。 6.1.1 除尘机理

袋式除尘器是主要利用纤维加工的滤料进行过滤除尘。含尘气体进入滤袋之内，在滤袋内表面将粉尘分离捕集，净化后的空气透过滤袋从排气筒排出。滤料本身的网孔较大，一般20~50μm，表面起绒滤料约为5~10μm。因此新滤袋的除尘效率是不高的，对1μm的尘粒只有40%左右。待含尘气体经过滤料时，随着颗粒物被阻留在滤料表面形成颗粒物层，滤层的过滤效率得到提高。袋式除尘器的过滤作用主要是依靠这个颗粒物层及以后逐渐堆积起来的颗粒物层进行的。这使得滤料只是起着形成初层和支持它的骨架作用。当滤袋表面积附的粉尘层厚度到一定程度时，需以某种装置对滤袋进行清灰，以保证滤袋持续工作所需的透气性。袋式除尘器正是在这种不断滤尘而又不断清灰的交替过程中进行工作的。 6.1.2滤料的选择

滤料的性能对袋式除尘器的工作具有很大的影响，选择滤料时必须考虑含尘气体的特性如粉尘和气体的性质、温度、湿度、粒径等等。袋式除尘器用的滤料较多，按滤料材质粉，有天然纤维，无机纤维和合成纤维等；按滤料结构分，有滤布和毛毡两类。。

6.2风机的选用

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根据系统的风量及总阻力，选定合适的风机、电机。

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1）根据输送气体性质、系统的风量和阻力确定风机的类型。

本风机输送滑石粉尘，由于粉尘的流动性，会产生静电，引起爆炸，故选用防爆风机。

2）考虑到风管、设备的漏风及阻力计算的不精确，应按下式的风量、风压选择风机：

PfKPP （Pa） （公式5.4）

式中 Pf——风机的风压；

Kp——风压附加系数，一般的送排风系统Kp＝1.1～1.15；除尘系统Kp＝1.15～

1.20；

ΔP——系数的总阻力；

LFKLL （m3/h） （公式5.5）

式中 Lf——风机的风量；

KL——风量附加系数，一般的送排风系统KL＝1.1；除尘系统KL＝1.1～1.15 L——系数的总风量。

风机风压 PfKPP=1.15×1609.3=1850.7Pa 风机风量 LFKLL=1.15×42336=48686.4m3/h 根据附表6，选用4-68No.10风机，其性能为 Pf=2030 Pa Lf=49040 m3/h

风机转速：n=2300r/min。

配用YZ25S-4型电动机，电动机的功率为N=40KW。

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设计小结

此次课程设计，通过对糖衣车间通风除尘系统设计的分析、画图、计算、总结，使我学习到了很多的课本上没有的知识，以及得到了一点设计经验，当然这与实际还有很大差别。在设计的整个过程中，逐渐提高了我发现问题与解决问题的能力，同时学会了怎样计算车间通风除尘系统的阻力计算等，对自己毕业所从事工作方向有了深入的了解和认识。我在设计的工程中很好地巩固了已学知识，也学到了许多新知识，同时也发现自己专业知识的不足,需要继续努力学习。

感谢老师给我这次工业通风课程设计的实际锻炼，使我熟练掌握局部吸气罩的设计计算、管道摩擦阻力、局部阻力计算，管道尺寸计算的约束条件，设计计算方法、设计中的有关问题等许多在课堂上学不到的东西，培养了我认真、细致的态度并掌握了通风除尘系统设计计算方法的技巧。

总之，通过这次课程设计，使我对通风除尘设计有了一定的了解，以及学习到了很多在书本和课堂内学习不到的知识、经验，让我更加深刻的了解和领悟了所学的知识，在很多方面的能力也得到相应的提高。

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致 谢

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在这次设计中老师给予了我很多有用的指导和帮助，感谢在这次课程设计中给予我帮助和支持的老师和同学们。

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参考文献

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1 张殿印，王纯．除尘设计手册．北京：化学工业出版社，2003 2 孙一坚，工业通风．北京：中国建筑工业出版社，1994 3 胡传鼎，通风除尘设备设计手册．北京：化学工业出版社，2003 4 孙一坚，简明通风设计手册．北京：中国建筑工业出版社，2006

5 国家建委建筑研究院.全国通用通风管道计算表.中国建筑工业出版社，1977 6 王汉青.通风工程.北京： 机械工业出版社, 2011

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附表1 管道水力计算

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管段 编号 1 2 0.93 0.93 4.3 2.5 280 280 15.1 15.1 136.8 136.8 流量L (m3/s） 长度l （m） 管径 流速V 动压P (Pa) 局部阻力系数局部阻力Z 单位长度摩擦阻力Rm (Pa/m) 7.5 7.5 摩擦阻总阻力力Rml Rml+Z 备注 (Pa) (Pa) （mm） （m/s） Σξ （Pa） 0.26 0.27 35.6 36.9 32.3 18.8 67.9 55.7 不平衡 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1.86 0.93 2.79 0.93 3.72 0.93 4.65 0.93 5.58 0.93 6.51 0.93 7.44 0.93 8.37 0.93 2 2.5 2 2.5 2 2.5 2 2.5 7 2.5 2 2.5 2 2.5 2 2.5 400 280 500 280 560 280 630 280 700 280 750 280 800 280 850 280 14.8 15.1 14.2 15.1 15.1 15.1 15.0 15.1 14.5 15.1 14.7 15.1 14.8 15.1 14.8 15.1 131.4 136.8 121.0 136.8 136.8 136.8 135.0 136.8 126.2 136.8 129.7 136.8 131.4 136.8 131.4 136.8 0.20 0.27 0.2 0.27 0.2 0.27 0.2 0.27 0.61 0.27 0.2 0.27 0.2 0.27 0.2 0.27 26.3 36.9 24.2 36.9 27.4 36.9 27.0 36.9 80.8 36.9 25.9 36.9 26.3 36.9 26.3 36.9 5.5 7.5 4.8 7.5 5.5 7.5 5.8 7.5 3.2 7.5 3.0 7.5 3.0 7.5 2.6 7.5 11.0 18.8 9.6 18.8 11.0 18.8 11.6 18.8 22.4 18.8 6.0 18.8 6.0 18.8 5.2 18.8 37.3 55.7 33.8 55.7 38.4 55.7 38.6 55.7 103.2 55.7 31.9 55.7 32.3 55.7 31.5 55.7 本 科 毕 业 设 计

19 管段 编号 20 21 22 23 24 25 0.93 10.23 0.93 11.2 11.76 11.76 除尘器 2.5 2 2.5 2.8 6.5 10.8 280 950 280 1000 1120 1120 15.1 14.4 15.1 14.2 12.0 12.0 136.8 124.4 136.8 121.0 86.4 86.4 流量L (m3/s） 长度l （m） 管径 流速V 动压P (Pa) 9.13 2 900 14.6 127.9 0.2 局部阻力系数25.6 局部阻力Z 第 23 页 共 24 页 2.4 4.8 摩擦阻总阻力力Rml Rml+Z 备注 (Pa) (Pa) 30.4 单位长度摩擦阻力Rm (Pa/m) 7.5 2.1 7.5 2.0 1.2 1.2 （mm） （m/s） Σξ （Pa） 0.27 0.2 0.27 0.6 0.46 0.6 36.9 24.9 36.9 72.6 39.7 51.8 18.8 4.2 18.8 5.6 7.8 13.0 55.7 29.1 55.7 78.2 47.5 .8 1000

附表2 除尘通风管道内最低空气流速（m/s）

粉尘性质 粉状的粘土和砂 耐火泥 重矿物粉尘 轻矿物粉尘 干型砂 煤灰 湿土（2%以下水分） 铁和钢（尘末） 垂直管 11 14 14 12 11 10 15 13 水平管 13 17 16 14 13 12 18 15 粉尘性质 铁和钢（屑） 灰土、沙尘 锯屑、创屑 大块干木屑 干微尘 燃料粉尘 大块湿木屑 谷物粉尘 麻、短纤维粉尘、杂棉絮 8 10 质 8 12 垂直管 19 16 12 14 8 14~16 18 10 水平管 23 18 14 15 10 16~18 20 12 本 科 毕 业 设 计

附表3 三通局部阻力系数

局部阻力系数 θ ξ23 10° 15° 20° 25° 30° 35°

0.05 0.09 0.12 0.20 0.15 0.18 0.21 50° 60° 90° 0.32 0.44 1.0 ξ13 40° 45° θ ξ23 0.25 第 24 页 共 24 页

局部阻力系数 ξ13 0.20 0.28 0.70 附表4 袋式除尘器的选型

过滤面型号 积m2 DMC—96 DMC—128 DMC—160 DMC—192 DMC—224 DMC—280 DMC—304 DMC—360 DMC—420 DMC—500 DMC—600 DMC—740 DMC—900 DMC—1000 96 128 160 192 224 280 304 360 420 500 600 740 900 1000 处理风量m3/h 入口浓度g/m3 过虑风速m/min 运行阻力Pa 耗气量m3/min 0.36 0.46 0.48 0.55 0.65 0.8 0.9 <1000 27000~45000 31500~52500 37800~63000 45000~75000 66600~111000 81000~135000 90000~150000 1.5~2.5 800~1800 1.22 1.25 1.5 1.8 2.2 2.6 3 360 420 500 600 740 900 1000 滤袋条数 96 128 160 192 224 280 304 8100~13500 10800~18000 13000~22500 16200~27000 100~31500 22500~37500 24300~40500 本 科 毕 业 设 计

附表5 除尘风机选型

传内功机号 NO. 动方式 1 2 3 10 C 1250 4 5 6 7 2610 2550 2470 2360 2210 2030 1830 30554 34235 37938 41637 45338 49040 52740 87.6 90.3 92.2 93.0 92.0 85.5 84.7 24.8 26.3 27.2 28.8 29.7 30.6 31.0 主轴转速（r/min） 序号 全压Pa 流量（m3/h） 内效率率 KW 第 25 页 共 24 页

所需功率KW 30 31.9 33.5 34.8 35.9 37.1 37.6 电动机 功率型号 KW YZ25S-4 37(40)