某车间抽风管路系统设计前言焊接烟气是一种有毒有害的气体，内含有锰、铬、镍、硅、氟等化合物， 氧化氮和臭氧等。焊接车间如不采取有效的通风办法，焊接工人的身心健康将受 到严峻的损害，可能引发尘肺，锰中毒，金属烟热等疾病。为了有效改善焊接车间的空气状况，使工作区达到卫生标准，减少职业病患 病率，必需对其进行通风换气，排除和稀释有害物。针对某焊接车间的特点，咱 们特意对其进行以下通风管路系统的设计。二 设计的已知条件与要求该车间长X宽X高=50X20X6，在长边一侧设置若干个抽风点。抽风点为上 吸气罩，罩口离地1.5米，离墙2米，吸风总个数为（612）个。每一个吸风 罩吸风量相等，各个吸风口由总管汇总至车间外引风机，经30米高烟囱排入周 围空气中。要求肯定每一个吸风口吸风量及总吸风量，各段管路的尺寸，管件尺寸，全 系统的压力损失并选择风机。三 设计方式本设计采用局部通风方式对车间进行通风换气。为避免设备在生产进程中产生的有害物对车间空气产生污染，往往通过排 气罩或吸风口当场将有害物加以捕集，并用管道输送到净化设备进行处置，达到 排放标准后，再回用或排入大气。这就是设备的局部排风。当生产中有多台如此的设备，且每台的局部排风量不需专门大，出于经济上的考虑，往往用管道将它们联成整体，组成局部排风系统，整求的局部排风量 排风。而做到这一点的关键在于管道系统设计。一个系总共用一台净化设备和风 机。在局部排风系统中，为了达到对有害物的捕集效果目的，要求局部排风系统 能按各设备要各设备局部排风量相等即为均匀吸风管道系统。考虑到一般情形， 各设备的局部排风量不等时称为定量吸风管道系统。均匀吸风管道的设计过去采用干管的等速设计法或降速梯形设计法，对定 量吸风管道则采用汇流三通的阻力平衡法，这些方式对问题的分析过于粗糙，运 行后风量误差较大，已不适应人们对环境的要求。本文的局部排风系统管道设计 方式，对排风管道内气流的能量关系作了更详细的分析，并可进行更精准的计算。 运行后设备的排风量与设计值误差很小。四 设计原理局部排风系统的吸风支管一端是机上吸口，另一端在汇流三通处与干管相 接，支管气流与干管气流在汇流三通处具有公共点称为两股气流的汇合点（如图 1），两股气流在汇合点汇合，一般动压是不等的，但其静压相等。干管气流抵达 汇合点的静压称为剩余静压，它是汇合点的实际静压。吸口与汇合点的静压差是 支管吸风的动力。对于形状和尺寸给定的支管，只要吸口状态和汇流三通汇合点 处的静压必然，支管的吸风量就必然。支管吸口的状态和支管的形状和尺寸肯定以 后，按照风量或风速，就可求得支管在汇流三通处的静压，称为该支管的计算静压。V21 V |Vi-? i-. Vi-： Vi1i-1图1吸风管道原理图对于第I根支管，只要列出吸口断面与汇流三通汇合点断面之间的柏努利方程，就可求 出它的计算静压。五 设计内容本设计主要考虑捕集装置和管道系统这两部份的设计。1. 捕集装置的设计污染物的捕集装置通常称为集气罩。集气罩是通风系统的关键部件。(1) .集气罩的大体类型肯定：按照车间气流流动的特点和烟气特性，本设计采用外部采气罩的上吸型 圆形集气罩。(2) .集气罩风量的肯定：按照集气罩的经验值12003000ms/h，本设计采用的每一个吸风口的吸 风量为2400m3/h，设6个集气罩，则管道的总风量Q =6Q=6X2400=14400 ms/h总罩口面积的肯定： 按照工艺设备及操作要求和吸风量，肯定罩口的平均吸气控制速度为 lm/s,则罩口面积为：A=Q/V=2400/ (1X3600) =0.67m2 二(4A/) 1/2= (4X) 1/2 =0.92 m(4).扩张角肯定： 为保证罩口吸气速度均匀，集气罩的扩张角不宜太大，本设计中的集气 罩的扩张角为60。2. 管路系统设计管路系统设计主要包括管道布置，管道内气体流速肯定、管径选择、压 力损失计算，压力损失平衡计算，全压损失汇总和通风机选择等内容。下 面主要给出管径选择、压力损失计算，压力损失平衡计算，全压损失汇总 和通风机等相关的计算。（1）各管道的管径和压力损失的计算: 管段12：据 Q=2400 ms/h, v=10.0m/s,查“计算表得：d=300mm，入/d二实际流速为 v=4Q/=4X2400/X2X3600=9.4m/s 动压二PV2/2=X（） 2/2=则摩擦压力损失为 P=lX 入/dXpv2/2=8XX =L各管件局部压损系数（查手册）为：集气罩（扩张角为60）： Z=；90 弯头（R/d=） 2 个：Z 二；90合流三通：Z =； 调节阀：Z二；EZ=+2X +=则局部压损A Pm= EZXpv2/2=X =该管段的总压损AP=AP + A Pm=+=L按照对称原理有：L =L =8m；12 1012D =D =300mm；12 1012AP =AP =；12 1012 . 管段23：据 Q=2400 ms/h, v=10.0m/s,查“计算表得：d=300mm，入/d二实际流速:v=4Q/=4X 2400/X 2 X3600=9.4m/s 动压二PV2/2=X（） 2/2=则摩擦压力损失为AP =lX 入/dXpv2/2=2XX二L各管件局部压损系数（查手册）为：集气罩（扩张角为60）： Z=；90 弯头（R/d=） 1 个：Z 二；90合流三通：Z =； 调节阀：Z二；EZ =+=则局部压损：A Pm= EZXpv2/2=X =该管段的总压损：AP=AP + A Pm=+=L按照对称原理有：L =L =L =L =L =2m；234567891011D =D =D =D =D =300mm；234567891011AP =AP =AP =AP =AP =；234567891011 .管段24：据 Q=4800 ms/h, v=10.0m/s,查“计算表得：d=420mm，入/d二实际流速： v=4Q/=4X4800/X2X3600=9.6m/s动压二PV2/2=X() 2/2=则摩擦压力损失为AP =lX 入/dXpv2/2=6XX二 L各管件局部压损系数(查手册)为：90合流三通：Z二，Z二； 左右渐扩变径管：Z=；EZ=+=则局部压损A Pm= EZXpv2/2=X =该管段的总压损AP=AP + A Pm=+=L按照对称原理有：L =L =6m；24810D =D =420mm；24810AP =AP =； 24810 .管段46：据 Q=7200 ms/h, v=10.0m/s,查“计算表得：d=560mm，入/d二实际流速： v=4Q/=4X7200/X2X3600=8.1m/s动压二PV2/2=X() 2/2=则摩擦压力损失为 P=lX 入/dXpv2/2=6XX二 L各管件局部压损系数（查手册）为：90合流三通：Z二，Z二； 左右渐扩变径管：Z=；EZ =+=则局部压损A Pm= EZXpv2/2=X =该管段的总压损AP=AP + A Pm=+=L按照对称原理有：L =L =6m；4-6 6-8D =D =560mm；4-6 6-8 AP =AP =；4-6 6-8 .管段67：据 Q=14400 m3/h, v=10.0m/s，查“计算表得：d=720mm，入/d二实际流速： v=4Q/=4X14400/X2X3600=9.8m/s动压二PV2/2=X（） 2/2=则摩擦压力损失为AP=lX 入/dXpv2/2=6XX二 L各管件局部压损系数（查手册）为：90合流三通：Z=;渐扩变径管：Z=；90 弯头（R/d=） 2 个：Z 二；调节阀：Z二；EZ =+X2+=则局部压损A Pm= EZXpv2/2=X =该管段的总压损AP=AP + A Pm=+=L.压力平衡计算对于节点2： P =12AP 二23(AP -AP )/AP =()/=42%10%可见：节点2的压力不平衡，采用调整管径方式，进行压力平衡调节 D =D (AP /AP )=265mm.2 3 . , 232312圆整管径取：D =270mm23按照对称原理有：D = D =270mm 231011对于节点4：AP =AP +AP =+13709= 14 12 24AP = Pa45(AP -AP )/AP =()/=73%10%144514可见：节点4的压力不平衡，采用调整管径方式，进行压力平衡调节D =D (AP /AP ) =223mm.45454514圆整管径取：D =230mm23按照对称原理有：D = D =230mm458-9全系统压力损失的计算系统的总压力损失二(AP +AP +AP ) X2+AP1224466-7=(+)X2+.选择风机和电机 选择通风机的计算风量：Q =Q (1+K ) =14400X=15840m3/h01 选择通风机的计算风压：AP = AP(1+K )=X =02按照上述风量和风压，在通风机样本上选择C6-48,N08C型离心引风机，当 转数 N=1250r/min 时，Q=15538m3/h, P=1753Pa,配套电机为 Y160l-4,15KW, 功率为，大体知足要求。复核电动机功率：N= Q APK/ (3600X1000 n n ) =15840XX(3600X1000XX)=0 0 1 2配套风机知足需要。管道计算汇总如下表：管段编 号流量Q/ ms/h管长L/m管径D/mm流速 v/ m/s入/d/m-1动压pv2/2/Pa摩擦 压损 AP/PLa局部 压损 系数EZ局部 压损A Pm/Pa管段 总压 损AP/Pa管段 压损 累计 E A P/ Pa备注L12L10-122400300LL2-310-11LL4-58-91400300压力不平衡L2-4L4800420L4-6L7200560L6-714400720L L2310-112400270进行平衡调节L L4-58-92400230六.结论本方案采用了局部通风方式来进行设计。该方式系统运行状况良好，现场操作 简便、运行费用低、布局合理、保养维修方便，且能知足工作间的空气要求，是 一种专门好的选择方案。