通风设计

《通风工程》课程设计说明书

院 系： 能源与建筑环境工程学院 专 业： 建筑环境与设备工程专业

班 级: 0414122 学 号: 041412215 姓 名: 孙洋洋 指导老师: 王洪义 周恒涛 虞婷婷 崔秋娜

能源与建筑环境工程学院

2015年6月

目 录

一、 课程设计目的和任务

二、课程设计题目

三、课程设计资料 四、课程设计内容

1、绘制系统轴测图 2、选择最不利环路 3、确定断面尺寸和单位长度摩擦阻力 4、计算摩擦阻力和局部阻力 5、校核节点处各支管的阻力平衡 6、计算系统的总阻力 7、选择风机和电机

五、主要参考资料 结束语

附表1 管道水力计算表

一、课程设计的目的和任务

《通风通风》课程设计是通风工程课程中的重要实践性环节，是《通风工程》课程结束后学生的一次计算和设计的综合训练，以提高学生的计算、查手册和设计等能力为目的。通过本课程设计教学所要达到的目的是：

1、复习和巩固已学的通风工程知识，并在课程设计中进行综合应用，提高学生的计算和设计能力；

2、进一步熟悉通风工程的基本原理、设计方法，重点是熟练掌握除尘系统的设计、计算；

3、为后续课程的课程设计和毕业设计奠定基础。

本课程设计的任务是：每个学生应该完成设计说明书一份和一张A3图幅的除尘系统轴测图，要求投影原理正确并符合制图相关标准。

二、课程设计题目

某水泥厂通风除尘系统设计

三、课程设计资料

如下页图所示为某水泥厂的除尘系统。采用矩形伞形排风罩排尘，风管用钢板制作（粗糙度K＝0.15mm），输送含有铁矿粉尘的含尘气体，气体温度为20℃。该系统采用ZC-1型回转反吹风扁袋除尘器，除尘器含尘气流进出口尺寸为318mm×552mm，除尘器阻力△pc=1100Pa。对该系统进行水力计算，确定该系统的风管断面尺寸和阻力并选择风机和电机。

四、课程设计内容

（1）绘制系统轴测图，对各管段进行编号，标出管段长度和各排风

点的排风量。

（2）选定最不利环路。

（3）根据各管段的风量及选定的流速，确定各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。

（4）计算各管段的摩擦阻力和局部阻力。 （5）校核节点处各支管的阻力平衡。 （6）计算系统总阻力。 （7）选择风机和电机。 1、绘制系统轴测图

绘制轴测系统图对各管进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量

2、选择最不利环路

选定最不利环路，本系统选择1—2--3--4—除尘器--5—6—风机—7--8为最不利环路。

3、确定断面尺寸和单位长度摩擦阻力

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

根据表8-5（除尘风管的最小风速），输送含有铁矿粉尘的含尘气体，风管内最小风速为：垂直风管14m/s，水平风管16m/s 管段1—2

根据qv,1-2=3360m3/h(0.93m3/s) v1=16m/s 由附录4可查出管径和单位长度摩擦阻力。所选管径应尽量符合附录4的通风管道统一规格。 D1-2 =

qv,124 =272mm

v3600管径取整，令D1-2 =270mm，有附录4查得管内实际流速

v1216.42m/s，单位长度摩擦阻力

Rm,1-2=11.19Pa/m 管段2—3：

根据qv,2-3=7050m3/h(1.96m3/s) v1=16m/s，求出管径。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。

qv,234 D2-3=

3600v =395mm

管径取整，令D2-3=400mm，有附录4查得管内实际流速v2315.66m/s，单位长度摩擦阻力 Rm,2-3=6.31Pa/m 管段3—4：

根据qv,3-4=14030m3/h(3.90m3/s) v1=16m/s求出管径。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。

qv,344 D3-4=

3600v=557mm

管径取整，令D3-4=560mm，有附录4查得管内实际流速v2315.88m/s，单位长度摩擦阻力 Rm,3-4=4.30Pa/m 管段5—6：

根据qv,5-6=14030m3/h(3.90m3/s) v1=10m/s求出管径。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。

D5-6=

3600qv,564v=704mm

管径取整，令D5-6=700mm，有附录4查得管内实际流速v5610.16m/s，单位长度摩擦阻力 Rm,5-6=1.39Pa/m 管段7—8：

根据qv,7-8=14030m3/h(3.90m3/s) v1=10m/s求出管径。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。

D7-8= =704mm

管径取整，令D7-8=700，有附录4查得管内实际流速v7810.16m/s，单位长度摩擦阻力 Rm,7-8=1.39Pa/m 管段9—2：

根据qv,9-2=3690m3/h(1.03m3/s) v1=16m/s，求出管径。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。

D9-2= =286mm

管径取整，令D9-2=290mm，有附录4查得管内实际流速v9215.63m/s，单位长度摩擦阻力 Rm,9-2=9.31Pa/m 管段10—3：

根据据qv,10-3=6980m3/h(1.94m3/s) v1=16m/s，求出管径。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。

D10-3= =392mm

管径取整，令D10-3=390，有附录4查得管内实际流速v10316.31m/s，单位长度摩擦阻力 Rm,10-3=7.04Pa/m 具体结果见表1

(4)计算各管段的摩擦阻力和局部阻力。 查附录5，确定各管段的局部阻力系数。

1) 管段：1-2 摩擦阻力

ΔPm,1-2=Rm，1-2 。l=61.57Pa 局部阻力

矩形伞形罩 a30 查附录5得 0.1

90弯头（RD1）2个 0.2520.5

直流三通（1—2）见图2 当a30时，

F1-2=0.057m2;F9-2=0.066m2; V3F3 F2-3=0.126m2

根据F1F2F3 a30

V1F1

V2F2 F9-2/ F2-3 =0.5 图2 直流三通示意图 L9-2/ L2-3 =0.5

L241000.5L38000

查得120.53 920.14

0.10.140.531.13

管内动压

Pd，1-2=ρ/2*V21-2=1.2/2* V21-2=161.77 Pa ΔPZ,1-2= Pd，1-2* ∑ξ=182.80 Pa

管段1-2的阻力 ：ΔPm,1-2+ΔPZ,1-2=244.37 Pa 2) 管段9—2 摩擦阻力

ΔPm,9-2=Rm，9-2 。l=50.29Pa 局部阻力

矩形伞形罩 a30 查附录5 0.1

90弯头（RD1）2个 0.5

直流三通（9—2）见图2 查附录5得 0.14

0.10.50.140.74

管内动压

Pd，9-2=ρ/2*V29-2=1.2/2* V29-2=146.58 Pa ΔPZ,9-2= Pd，9-2*∑ξ=108.47 Pa

管段9-2的阻力 ：ΔPm,9-2+ΔPZ,9-2=158.76 Pa

3) 管段2-3 摩擦阻力

ΔPm,2-3=Rm，2-3 。l=34.68Pa 局部阻力

直流三通（2—3）见图3 当a45时，

F2-3=0.126m2;F10-3=0.119m2;

F3-4=0.246m2

FFFa452310334根据

F10-3/ F3-4=0.5 L10-3/ L3-4=0.5

L241000.5L38000

查得 ξ

2-3

=0.61 ξ

10-3

=-0.24

∑ξ=0.61 管内动压

Pd，2-3=ρ/2*V22-3=1.2/2* V22-3=147.14 Pa ΔPZ,2-3= Pd，2-3*∑ξ=89.76 Pa

管段2-3的阻力 ：ΔPm,2-3+ΔPZ,2-3=124.44Pa

4）管段10—3： 摩擦阻力

ΔPm,10-3=Rm，10-3 。l=29.55 Pa 局部阻力

矩形伞形罩30,查附录5，0.10 90°弯头（R/D=1）2个，0.2520.50 直流三通（103） 查附录5得 ξ

10-3

=-0.24

∑ξ=0.1+0.5-0.24=0.36 管内动压

Pd，10-3=ρ/2*V210-3=1.2/2* V210-3=159.61 Pa ΔPZ, 10-3= Pd，10-3 *∑ξ=57.46 Pa

管段9-2的阻力 ：ΔPm,10-3+ΔPZ,10-3=87.01Pa

5）管段3—4：

摩擦阻力ΔPm,3-4=Rm，3-4 。l=18.06Pa 局部阻力

除尘器进口变径管（渐缩管）

除尘器进口尺寸318mm552mm，变径管长度360mm，

查附录5得 ξ∑ξ=0.1 管内动压

Pd，3-4=ρ/2*V23-4=1.2/2* V23-4=151.30 Pa ΔPZ,3-4= Pd，3-4 *∑ξ=15.13Pa

管段3-4的阻力 ：ΔPm,3-4+ΔPZ,3-4=33.19Pa 6)管段5-6： 摩擦阻力

ΔPm,5-6=Rm，1-2 。l=8.61Pa 局部阻力

90°弯头（R/D=1）2个，2*0.250.50 除尘器出口变径管（渐扩管）

除尘器出口尺寸318mm*552mm，变径管长度300mm，

3-4

=0.1

查附录5得 ξ

5-6

=0.1

∑ξ=0.1+0.5=0.6 管内动压

Pd，5-6=ρ/2*V25-6=1.2/2* V25-6=61.94 Pa ΔPZ, 5-6= Pd，5-6*∑ξ=37.16Pa

管段5-6的阻力 ：ΔPm, 5-6+ΔPZ, 5-6=45.77Pa 7）管段7-8 摩擦阻力

ΔPm,7-8=Rm，7-8 。l=61.57Pa 局部阻力

根据设计经验，出不选择4-68-No.6.3C风机，风机出口尺寸420mm*480mm，F7-8/F出=*0.62/4*0.42*0.48=1.4，扩散角度按设计定为10°，0.10带扩散管的伞形风帽（h/D0=0.5），0.60 0.600.100.70 管内动压

Pd，7-8=ρ/2*V27-8=1.2/2* V27-8= 61.94Pa ΔPZ, 7-8 = Pd，7-8*∑ξ=43.35Pa

管段5-6的阻力 ：ΔPm,7-8+ΔPZ, 7-8=60.02Pa

（5）校核节点处各支管的阻力平衡

1）节点2：

p12=244.37Pa p92=158.72Pa （p12-p92）/p12=35%>10%

为使管段1-2、9-2达到阻力平衡，要修改原设计管径，重新计算管段阻力。

根据式（8-20），改变管段1-2的管径 D′1-2=D1-2（p12/p92）0.225mm=298mm 根据通风管道统一规格，取D′1-2=300mm

根据qv,1-2=3360m3/h(0.93m3/s)、D′1-2=300mm，由附录4查得管内实际流速v′1-2=13.29m/s，管内动压P′d，1-2=105.97Pa 查附录4，R′m，1-2=6.54Pa 摩擦阻力

,12pm= R′m，1-2 。l=35.97Pa

局部阻力

直流三通（1→2）部分 当30时，

F1-2=0.071m2，F9-2==0.066m2，F2-3==0.126m2 根据F1-2+ F9-2≈F2-3，

30，F9-2/F2-3≈0.5，qV,92/qV,23≈0.5

查得三通局部阻力系数大致不变，其余管件局部阻力系数亦不变，则

1.13。

管内动压P′d，1-2=105.97P

12= P′ Pz，d，1-2=1.13*105.97=119.75Pa

P12=pm,12+pz,12=35.97+119.75=155.72Pa 重新校核阻力平衡

（p12-p92）/p12=（155.72-158.76）/155.72=2%<10%

此时认为节点2已处于平衡状态。在有些时候，如果调解管径仍达不到之路平衡的要求，可以通过调节风管上设置的阀门和调节风管长度等手段调节管内气流阻力。 2）节点3：

p23=124.44Pa， p103=87.01Pa， p92=158.76Pa （p923-p103）/p923=69%<10%符合要求。 为使管段1-2、9-2 2-3达到阻力平衡，要修改原设计管径，重新计算管段阻力。

根据式（8-20），改变管段10-3的管径 D′10-3=D10-3（ΔP10-3/ΔP9-2-3）0.225mm=299mm 根据通风管道统一规格，取D′10-3=300mm

根据qv,10-3=6980m3/h(1.94m3/s)、D′10-3=300mm，由附录4查得管内实际流速v′1-2=27.61m/s，单位长度摩擦阻力R′m,3-4=27Pa/m

摩擦阻力

ΔP′m,10-3=Rm，10-3 。l=113.40Pa 局部阻力

查附录5得 ξ∑ξ=0.36 管内动压

10-3

=0.36

P′d，10-3=ρ/2*V210-3=1.2/2* V210-3=457.40Pa ΔP′Z,10-3= Pd，10-3*∑ξ=164.66Pa

管段10-3的阻力 ：ΔP′m,10-3+ΔP′Z10-3=278.06Pa 直流三通（2→3）部分 当a45时，

F2-3=0.126m2，F′10-3=0.071m2，F3-4=0.246m2 根据F2-3+ F′10-3不等于F3-4，F3-4有些大 因此调整3-4管径，D′3-4=570mm

根据qv,3-4=14030m3/h(3.90m3/s)，和D′3-4=570mm

有附录4查得管内实际流速v′3-4=15.33m/s，单位长度摩擦阻力 R′m,3-4=3.93Pa/m

摩擦阻力ΔP′m,3-4=R′m，3-4 。l=21.62Pa 局部阻力

除尘器进口变径管（渐缩管）

除尘器进口尺寸318mm552mm，变径管长度360mm，

查附录5得 ξ∑ξ=0.1

3-4

=0.1

管内动压

P′d，3-4=ρ/2*V23-4=1.2/2* V23-4=141.01 Pa ΔP′Z,3-4= Pd，3-4 *∑ξ=14.10Pa

管段3-4的阻力 ：ΔP′m,3-4+ΔP′Z,3-4=33.19Pa 重新校核阻力平衡

（ΔP9-2-3-ΔP′10-3）/ΔP9-2-3 =2%<10%符合要求。

此时认为节点3已处于平衡状态。在有些时候，如果调解管径仍达不到之路平衡的要求，可以通过调节风管上设置的阀门和调节风管长度等手段调节管内气流阻力。

因为风管1-3的阻力大于风管（10-3′）的阻力，所以核定为管道1—2—3—4—除尘器—5—6—风机—7—8.该系统的总阻力:

p=p12+p23+p34+p除尘器+p56+p78=1708 Pa

(7)、选择风机

由式（8-22），风机风压：pf=KPp=1.20*1708=2049 由式（8-23），风机风量：qV，f=KqqV=1.15*14030=16134 选用4-68 No.6,3C风机，其性能为 qV，f=17398m3/h pf=2158Pa 风机转速；n=2000r/min

配用Y160M2-2型电动机，电动机功率N=14KW。

结束语

通过本次设计，使我对通风工程又有了一些新的了解，并对以前学过的知识有了进一步的巩固，首先这次设计采用计算机出图，是我对以前所学的CAD制图有了进一步的巩固和了解，通过这次设计使我能较为熟练地掌握这门技术。使我对通风工程的了解又更进一步，特别是对管道的选取有了更深的认识。也使我学到了一些新的知识，比如:风机和电机的选择。当然，通过本次设计，也锻炼了我查阅有关资料的能力，从中获得了很多宝贵的知识,从而为将来的学习工作打下实践基础。

回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，但可喜的是最终都得到了解决实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在

成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。这次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。

参考文献

1、王汉青 主编《通风工程》 机械工业出版社

2、陆耀庆 主编《实用供热通风空调设计手册》 北京：中国建筑工

管段 编号 33流量 （m/h）(m/s) 长度 l (m) 管径 D (mm) 流速 v (m/s) 动压 P (Pa) 局部阻力系数 Σξ 局部阻力Z （Pa） 单位长度摩擦阻力Rm (Pa/m) 摩擦阻力Rml (Pa) 摩擦阻力Rml+Z (Pa) 业出版社 1993

3、《采暖通风与空气调节设计规范（GBJ19－87）》 北京：中国计划出版社 2001

1-2 2—3 3—4 5—6 7—8 9—2 10—3 (1-2） (3-4） (10-3) 3360(0.75) 7050(1.49) 14030(3.6) 14030(3.6) 14030(3.6) 3690(0.65) 6980(1.53) 3360(0.22) 14030(1.1) 6980() 除尘器 5.5 5.5 4.4 6.2 12 5.4 4.2 5.5 5.5 4.2 270 400 560 700 700 290 390 300 570 300 16.42 15.66 15.88 10.16 10.16 15.63 16.31 13.29 15.33 27.61 161.77 147.14 151.30 61.94 61.94 146.58 159.61 105.97 141.01 457.40 1.13 0.61 0.1 0.60 0.70 0.73 0.36 1.13 0.1 0.36 182.80 89.76 15.13 37.16 43.35 108.47 57.46 119.75 14.10 164.66 11.19. 6.31 4.3 1.39 1.39 9.31 7.04 6.54 3.93 27 61.57 34.68 18.06 8.61 16.67 50.29 29.55 35.97 21.61 113.40 244.37 124.44 33.19 45.77 60.02 158.76 87.01 155.72 35.72 278.06 1100