工业通风设计

安全工程专业《工业通风与除尘》

课程设计

设计人： 学号： 专业方向：职位班 完成时间：2014年12月

2014年12月

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1前言 .................................................... 错误!未定义书签。 2车间简介 ................................................................ 3 3设计要求 ................................................ 错误!未定义书签。 4系统装置分析 ............................................................ 4

4.1除尘管道设计原则................................................... 4 4.2排风罩设计原则..................................................... 4 4.3除尘器选择对照表................................................... 5 4.4风机的设计......................................................... 5 5设计资料

5抛光车间通风与除尘系统设计 .............................. 错误!未定义书签。

5.1除尘管道设计....................................... 错误!未定义书签。 5.2排风罩设计......................................................... 7 5.3除尘器选择......................................... 错误!未定义书签。 5.4风量计算与风机选择................................................. 7 5.5备选方案........................................... 错误!未定义书签。 6高温炉车间通风与除尘系统设计 ............................ 错误!未定义书签。

6.1除尘管道设计....................................... 错误!未定义书签。 6.2排风罩设计......................................... 错误!未定义书签。 6.3除尘器选择........................................................ 10 6.4风量计算与风机选择................................................ 10 7抛光车间两方案对比 ...................................... 错误!未定义书签。 8结束语 .................................................. 错误!未定义书签。 参考文献.................................................. 错误!未定义书签。

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1前言

随着工业的迅速发展，生产加工种类的繁多，在生产过程中，出现了各种个样的粉尘，各类有毒有害气体，以及特殊的工作环境，会给工作人员带来各种各样的困扰，影响工作人员的舒适度，健康程度，甚至危及生命，工业通风既可稀释或排除生产过程产生的毒害、爆炸气体及粉尘，在工业生产中，利用工业通风技术，有效的排除生产车间内产生的一系列有毒有害物质，可以从技术手段防止作业人员得职业病，而且可调节作业场所温度、湿度等，从而为保证作业人员的身体健康创造前提条件。

2车间简介

某企业加工车间高9m，宽10m，长12m，长边朝南，长边中部设有窗户2个，窗台高1.0m，窗户高5m，宽3m，两个窗户相隔2m。车间内有1#、2#、3#、4#、5#工作某企业加工车间高9m，宽10m，长12m，长边朝南，长边中部设有窗户2个，窗台高1.0m，窗户高5m，宽3m，两个窗户相隔2m。车间内有1#、2#、3#、4#、5#工作台，高度均为1.2m，1#、2#、3#为抛光机，每台抛光机有2个抛光轮，抛光间产生粉尘，粉尘的成分有：抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘）。4#、5#为高温炉，生产过程中产生高温含尘烟气，粒径范围约为0.010-20um，粒径范围炉内温度为500℃，室温为20℃，尺寸为1.0m*1.0m。

该企业抛光生产车间产生的粉尘成分有：抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘）。高温炉车间生产过程中产生高温含尘气体。因此需采取有效的通风措施在有害物产生地点直接把它们收集起来，经过净化处理排，并且要注意高温炉车间需要降温和除尘。使车间内有害物浓度不超过国家卫生标准规定的最高允许浓度。使工作环境合格达标。

3设计要求

（1）、要求选择至少两种设计方案，比较各种方案的利与弊，并从中体会和总结设计经验；

（2）、要求学生按照设计计划进程进行，按时完成课程设计；

（3）、设计图纸要求至少包括厂房通风和除尘系统设计平面图（图1）、通

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风和除尘系统设计立面图（含高程、管道设备尺寸）（图2）、通风压力分布图(图3)，并相应标上图名、图号和相关尺寸；

（4）、设计图纸采用CAD绘图，要求图面清晰、标注准确；

（5）、完成设计说明书一份，要求设计方案正确、合理，设计思路明确，标明公式及资料来源，计算过程简洁、清晰，内容恰到好处；要求计算摩擦阻力。

（6）、完成系统通风除尘设备清单一份，要求根据设计说明书，写清通风机及除尘降尘装置选择说明、来源出处。

（7）、课程设计格式要求

1）采用CAD制图，正文内容文字用小四宋体，一级标题小三黑体加

粗，二级标题四号黑体加粗，三级标题小四宋体，大标题与内容必须分开（内容要另起行），段落之间要另起。

3）图必须标注清楚并符合标注要求。

4系统装置分析

4.1除尘管道设计原则 风管设计的原则：

1.除尘系统的排风点不宜过多，以利各支管间阻力平衡。

2.除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时与水平夹角最好大于45°，如必须水平敷设或倾角小于30°时，应采取措施，如加大流速、设清扫口等。

4.2排风罩设计原则

排风罩设计原则：

1. 局部排风罩应尽可能包围或靠近有害无源，使有害无源局限与较小的局部空间。应尽可能减小吸气范围，便于捕集和控制。

2. 排风罩的吸气气流方向应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。

4. 排风罩应力求结构简单、造价低，便于安装和维护。

5. 局部排风罩的配置应与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作。 6. 要尽可能避免和减弱干扰气流和穿堂风、送风气流等对吸气气流的影响。

4

排风罩的种类有：密闭罩、柜式排风罩、外部吸气罩、接受式排风罩、吹吸式排风罩。

4.3除尘器选择对照表

表1 除尘器的分级效率

除尘器的选择 适用的效率 阻力 设备费用 运行费 范围 00 Pa m 重力沉降室 惯性除尘器 旋风除尘器 水浴除尘器 卧式旋风水膜除尘器 冲激式除尘器 电除尘器 袋式除尘器 文丘里除尘器 4.4风机的设计

1） 根据输送气体性质、系统的风量和阻力确定风机的类型。

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

50 <50 50～70 60～90 80～95 95～98 95 90～98 95～99 90～98 50 130 300～800 800～1500 600～1200 800～1200 1000～1600 100～200 1000～1500 4000～10000 少 少 少 少 中 中 大 中大 少 少 少 中 中下 中 中上 中上 大 大 20～50 5～15 1～10 5 5 0.5～1 0.5～1 0.5～1 5设计资料

抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。相关资料如下： 排风量的计算

一般按抛光轮的直径D计算： L=A·D m3/h 式中：A——与轮子材料有关的系数 布轮：A=6m3/h·mm 毡轮：A=4m3/h·mm D——抛光轮直径 mm

抛光轮为布轮，其直径为D=200mm，抛光轮中心标高1.4m，工作原理同砂轮。抛光轮的排风罩应采用接受式侧排风罩。

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6方案一

6.1 计算均匀送风系统管道设计

6.11办公室及换衣室总通风量计算：房间总的通风量等于房间换气次数乘以房间体积即𝑄ki=𝑛∙𝑉𝑓，由根据《简明通风设计手册》（孙一坚）得知换气次数为1.5次/h ，其中通风房间体积𝑉f=6×5×5×2=300m3

则𝑄ki=300×1.5=450𝑚3/ℎ=0.125𝑚3/𝑠,总送风量为0.125m3/𝑠,开设6个等面积的测孔，的空间距为2m,采用薄钢板圆锥型测孔均匀送风。

6.12计算静压速度、测孔面积和静压。设侧空的平均流速𝑉0=5m/s,空口的流量系数μ=0.6,则有： 测孔静压流速为：𝑉j=

𝑄

𝑗

𝑉0𝜇

=0.6=8.3m/s

5

0测孔面积为：f0=𝑛𝜇𝑣=0.00418𝑚2

静压为𝑝𝑠=2𝜌𝑣𝑗2=2×1.2×8.32=41.334𝑃a

6.13计算断面1处的流速和断面直径。按𝑉𝑗≥1.73的原则，测定第一测孔空处

𝑑

11

𝑉

风管断面的风速：𝑉𝑑1=8.3÷1.73=4.80𝑚/𝑠

2断面1的动压为：h𝑣1=𝜌𝑣𝑑1=×1.2×4.82=13.824𝑃𝑎

2

2

1

1

断面1的直径𝐷1=√4.8×3.14=0.18𝑚

6.14计算管段1-2的阻力损失。由于总送风量为0.125m/s,直径𝐷1=0.18𝑚作为其平均直径，查图2-6得h𝑏=1.8𝑃𝑎/𝑚 摩擦阻力为2×1.8=3.6Pa

空气流过测孔直通部分的局部阻力系数为ε=0.35×(𝑄c)2=0.00972

𝑔

4×0.125

𝑄

管段1-2的总阻力h1−2=3.6+0.00972×13.824=3.73𝑃𝑎

6.15计算断面2处的流速和断面尺寸。根据两侧空间的动压等于两侧空间的阻力的原则，可得：h𝑉2=ℎ𝑉1−ℎ1−2=13.824−3.73=10.094𝑃𝑎 断面2处的流速为：𝑉d2=√断面2处的直径：𝐷2=√

2×10.0941.2

=4.10𝑚/𝑠 =0.179

(0.125−

0.125)×4.10×3.14

6.16按上述步骤计算其余各断面的尺寸，计算结果见表6-1 均匀送风管道的计算表

6

断面断面风量动压 流速管径管段局部阻局部阻比摩阻摩擦阻总阻力编号 （𝑚3/𝑠） （Pa） 1 2 3 4 5 6 0.125 0.104 0.083 0.062 0.041 0.02 13.824 11.686 9.523 7.314 5.029 2.587 （m/s） （m） 编号 力系数 力（Pa） （Pa/m） 力（Pa） （Pa） 4.8 4.41 3.98 3.49 2. 2.07 0.18 0.173 0.162 0.15 0.134 0.111 1~2 2~3 3~4 4~5 5~6 ~ 0.01 0.014 0.022 0.039 0.088 无 0.138 0.163 0.209 0.285 0.442 无 1 1 1 1 1 无 2 2 2 2 2 无 2.138 2.163 2,209 2.285 2.442 无 6.17计算风道阻力。因风道最末段的全压为零，因此，风道总阻力应为断面1处具有的全压，即h=41.334+13.824=55.158Pa 选用T4-72 离心通风机 6.2除尘系统设计 6.21除尘管道设计

用作通风管道的材料有很多，主要有金属薄板和非金属材料两大类。抛光车间选用铝合金材料管道，因为铝合金板加工性能好，耐腐蚀，摩擦是不易产生火花，具有防爆的功效 6.22排风罩设计

抛光车间的抛光轮在抛光作业过程中会产生或诱导一定的气流运动，并带动有害物一起运动，对于这种情况，可把排气罩设在污染气流的前方，让污染气流直接进入罩内，所以抛光轮的排气罩可以采用节能的接受式侧排气罩。接受式侧排气罩的罩口尺寸选用300×300mm（高），罩口中心离地面1.4米。圆形伞罩扩张角为60

6.22计算各管段需要风量

3m/h 一般按抛光轮的直径D计算： L=A·D

式中：A——与轮子材料有关的系数

3m/hmm 布轮：A=6

3 毡轮：A=4m/hmm

D——抛光轮直径 mm

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3抛光轮为布轮，其直径为D=200mm，算出L=1200m/h，又因为每台抛光机

3m/h L4L1L2L37200L1L2L32L2400上有两个抛光轮，所以

m3/h

表2除尘风管的最小风速（m/s）

粉尘类别 干锯末、小刨屑、纺织尘 木屑、刨花 干燥粗刨花、大块干木屑 纤维粉尘 潮湿粗刨花、大块湿木屑 棉絮 麻 石棉粉尘 粉尘名称 管 10 12 14 18 8 11 12 垂直风水平风管 12 14 16 20 10 13 18 除尘器为袋式除尘器，其及风管可能漏风，管段5及6的计算风量为

72001.05=7560m3/h。根据《通风除尘设备设计手册》中通风除尘系统管道内的最低气流速度表查得，输送含有石棉粉尘的空气时，风管内最小风速为：垂直风管12m/s、水平风管18m/s。

6.23根据各管段的风量和所选的气流流速，确定个管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力，本系统选择1-4-5-除尘器-6-风机-7为最大阻力管线。 摩擦阻力

对于管段1，根据𝑄1=2400𝑚3/ℎ=0.67𝑚3/𝑠、𝑣1=18𝑚3/𝑠,由查图2-6得𝐷1=220mm、ℎ𝑏1=20𝑃𝑎/𝑚。风管𝐿1=11𝑚同理计算确定2、3、4、5、6 7、的管径及比摩阻，见表6-2

6.24 根据《工业通风与除尘》（马中飞主编）附录5局部阻力系数表确定各管段

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的局部阻力系数。

在管段1中，会产生局部阻力的部件有，一个α=60°的圆形伞形罩ξ=0.09、两个α=90°，r/d=2的圆弯管ξ=0.15×2=0.3、一个α=30°的只管合流三通𝑆2/𝑆4=0.6，𝑄2/𝑄4=0.5, ξ=0,所以𝜉1=0.39，ℎ1=75.8𝑃𝑎。

管段2会产生局部阻力的部件有，一个α=60°的圆形伞形罩ξ=0.09，一个α=90°，r/d=2的圆弯管ξ=0.15，一个α=120°，r/d=2的圆弯管ξ=0.17，一个α=30°的分支管合流三通𝑆2/𝑆4=0.6，𝑄2/𝑄4=0.5, ξ=0.44,所以𝜉2=0.85，ℎ2=165.24𝑃𝑎。

管道3会产生局部阻力的部件有，一个α=60°的圆形伞形罩ξ=0.09，一个α=90°，r/d=2的圆弯管ξ=0.15，一个α=120°，r/d=2的圆弯管ξ=0.17，一个α=30°的分支管合流三通𝑆3/𝑆5=0.4，𝑄2/𝑄4=0.5, ξ=0.97,所以𝜉3=1.38，ℎ3=268.3𝑃𝑎。

管段4会产生局部阻力的部件有，一个α=30°的直管合流三通𝑆4/𝑆5=0.6，𝑆3/𝑆5=0.4，𝑄4/𝑄5=0.5, ξ=0.1,所以𝜉4=0.1，ℎ4=19.44𝑃𝑎。

管段5会产生局部阻力的部件有，两个α=90°，r/d=2的圆弯管ξ=0.15×2=0.3，所以𝜉5=0.3，ℎ5=58.32𝑃𝑎。

管段6会产生局部阻力的部件有，两个α=90°，r/d=2的圆弯管ξ=0.15×2=0.3，所以𝜉6=0.3，ℎ6=58.32𝑃𝑎。

管段7会产生局部阻力的部件有，一个h/𝐷0=0.4的排风风帽ξ=1.3，所以𝜉7=1.3，ℎ7=112.32𝑃𝑎。

除尘管道设计计算表 流量管段编号 1 2 3 4 5 6 7 除尘器 （𝑚/ℎ） 2400 2400 2400 4800 7200 7560 7560 3管径mm 220 220 220 280 360 450 450 长度 流速 局部阻力系数 0.39 局部阻摩擦阻力 75.8 力 220 140 140 56 22 26.4 29.7 比摩阻 20 20 20 14 11 3.3 3.3 管段阻力 11 7 7 4 2 8 9 18 18 18 18 18 12 12 295.8 305.24 408.3 65.44 80.32 84.72 142.02 1200 0.85 165.24 1.38 268.3 0.1 19.44 0.3 58.32 0.3 58.32 1.3 112.32 6.25对并联管路进行阻力平衡 会点A，

ℎ1−ℎ2ℎ1

=

ℎ3

305.24−295.8

305.24

=3.09%<10%

汇合点B

9

ℎ3−(ℎ4+ℎ1)

=9.5%<10%

6.26计算系统的总阻力ℎ𝑡=295.8+305.24+408.3+65.44+80.32+84.72+142.02+1200=2581

6.27选择风机

通风机风量：Q=𝐾1×𝑄𝑓𝑗=1.15×7560=8694=2.4m/s 通风机静压：𝐻𝑠=𝑘𝑝×ℎ𝑡=1.16×2581=2993𝑃𝑎 根据通风机的风量和静压，选用C4-73-11 排尘离心通风机 6.3高温炉除尘系统计算 6.31高温除尘管道材料选择

高温炉车间宜选用镀锌材料管道，因为非金属材料不耐高温，表面镀锌，可以起防锈作用。

6.32高温除尘系统排气罩的选择

在高温炉车间，粒径范围炉内温度为500℃。当热源与周围的空气有较大的温差时，设备表面通过对流散热把热量传给空气，周围的空气受热上升，形成热射流。通过在工程实际可以发现么在热源的表面，一般在距热源的（1-2）B处，射流发生收缩，在收缩断面上的流速最大，随后烟气开始扩散。

高温炉车间采用的热源上部接受式集气罩：

H1.5APH1.5m

12 1.5AP1.5(11)1.5m 取 H1.5m。 6.33除尘器选择

高温炉生产过程中产生高温含尘烟气，粒径范围约为0.010～20μm，结合表1、表2以及《简明设计通风手册》分析，卧式旋风水磨除尘装置在粉尘粒径为≥5μm时除尘效率为95%~98% 6.34风量计算与风机选择

热源的对流散热量为：

QASrt4/3

（4—9）

式中：Sr——热源的对流放热面积，m2； t——热源表面与周围空气的温度差，℃；

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A——系数，对于水平散热面A=1.7；竖直散热面A=1.13。 Q=1×1.7×4804/3=6.3

Z=H+1.26B=2.06 （4-11）

式中：H——热源至计算断面的距离，m； B——热源水平投影的直径或长边尺寸，m。 热射流收缩断面上的流量为：

1/3 𝐿𝑍=0.04𝑄1/3𝑍3/2=0.04×6.3×2.063/2=0.22𝑚3/𝑠

𝐿因为对于横向气流影响较小的低悬罩，要求排风罩口尺寸应该比热原尺寸扩大150mm—200mm,此处取200mm。所以罩口断面直径为：

A1A20010002001200mm1.2m

B1B20010002001200mm1.2m

设𝑣′=0.7𝑚/𝑠

低悬罩需风量按下是式计算

𝑄𝑟=𝐿𝑧+𝑣′𝐹′=0.5𝑚/s

由《工业通风》（孙一坚，第三版）高温管道的流速垂直13m/s,水平11m/s. ，查文献得出管径和单位长度摩擦阻力。所选的管径符合文献中规定的通风管道的统一规格。但计算其摩擦阻力时，考虑到高温炉车间实际温度为500℃，要进行空气温度的修正。

hbKtKBhb0首先根据公式（Pa/m），

0.91Kt(273200.825)273t进行计算，然后再根

0.1据比摩阻温度修正公式

hbhb0/0v/v0进行修正。计算局部阻力时应

20273t27320进行空气密度修正，根据公式t， 计算得出500℃时，

5000.45kg/m3。

同理可查得管段2、3、4、5的管径及比摩阻，具体情况见表6-3。 局部阻力系数

在管段1中，会产生局部阻力的部件有，一个α=60°的圆形伞形罩ξ=0.09、

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两个α=90°，r/d=2的圆弯管ξ=0.3、一个α=30°的直管合流三通ξ=0.03,所以𝜉1=0.42，ℎ1=15.97𝑃𝑎。

管段2会产生局部阻力的部件有，一个α=60°的圆形伞形罩ξ=0.09，一个α=90°，r/d=2的圆弯管ξ=0.15，一个α=120°，r/d=2的圆弯管ξ=0.17，一个α=30°的分支管合流三通, ξ=0.03,所以𝜉2=0.79，ℎ2=36.05𝑃𝑎。

管段3会产生局部阻力的部件有，两个α=90°，r/d=2的圆弯管ξ=0.15×2=0.3，所以𝜉5=0.3，ℎ3=11.41𝑃𝑎。

管段4会产生局部阻力的部件有，两个α=90°，r/d=2的圆弯管ξ=0.15×2=0.3，所以𝜉5=0.3，ℎ4=8.16𝑃𝑎

。

管段5会产生局部阻力的部件有，一个h/𝐷0=0.4的排风风帽ξ=1.3，所以𝜉5=1.3，ℎ5=35.39𝑃𝑎。

除尘管道设计计算表

管段 编号 1 2 3 4 5 除尘器 风量 长度 管径 速度 动压 13 13 13 11 11 38.9 38.9 38.9 27.8 27.8 局部阻局部比摩阻 4.5 4.5 2.9 1.8 1.8 摩擦阻力 49.5 31.5 23.2 16.2 18 管段阻力 65.47 67.55 34.61 24.36 53.39 1000 力系数 阻力 0.42 0.79 0.3 0.3 1.3 15.97 36.05 11.41 8.16 35.39 1800 11 220 1800 3600 3780 7 8 9 220 320 360 3780 10 360 6.35对并联管路进行阻力平衡

会点A，

ℎ1−ℎ2ℎ1

=

67.55−65.47

67.55

=3.07%<10%

通风机风量：Q=𝐾1×𝑄𝑓𝑗=1.15×3780=4347m/h 通风机静压：𝐻𝑠=𝑘𝑝×ℎ𝑡=1.16×1245.3=1444.6𝑃𝑎 根据通风机的风量和静压，选择B4-72-11 防爆离心通风机

7方案二

通风系统均匀送风系统同方案一相同 通风除尘系统同方案一相同 高温除尘系统，有方案一可知风量

𝑄𝑟=𝐿𝑧+𝑣′𝐹′=0.5𝑚/s

500摄氏度时

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5000.45kg/m3

本次方案选择冲击式除尘装置

7.1高温除尘系统图此方案中管道为方管

7.2计算步骤如方案一相同计算结果见下表

除尘管道设计计算表

管段编号 1 2 3 4 5 除尘器 风量 1800 1800 3600 3780 3780 长度 9 9 4 9 10 管径 流速 动压 220 220 320 360 380 13 13 13 11 11 38.9 38.9 38.9 27.8 27.8 阻力系数 0.31 0.31 0.45 0.3 1.3 局部阻力 11.78 11.78 17.11 8.16 35.39 比摩阻 4.5 4.5 2.9 1.8 1.8 摩擦阻力 40.5 40.5 11.6 16.2 18 管段阻力 52.28 52.28 28.71 24.36 53.9 1400 7.21局部阻力 在管段1中，会产生局部阻力的部件有，一个α=60°的矩形伞形罩ξ=0.16、一个α=90°，r/d=2的圆弯管ξ=0.15、一个α=90°的圆形合流三通ξ=0,所以𝜉1=0.31，ℎ1=11.78𝑃𝑎。

管段2会产生局部阻力的部件有，一个α=60°的矩形伞形罩ξ=0.16，一个α=90°，r/d=2的圆弯管ξ=0.15，一个α=90°圆形三通，r/d=2的圆弯管ξ=0，,所以𝜉2=0.31，ℎ2=11.78𝑃𝑎。

管段3会产生局部阻力的部件有，一个α=90°，r/d=2的圆弯管ξ=0.15，一个α=90°圆形三通，r/d=2的圆弯管ξ=0.03，所以𝜉5=0.45，ℎ3=𝑃𝑎。 管段4会产生局部阻力的部件有，两个α=90°，r/d=2的圆弯管ξ=0.15×2=0.3，所以𝜉5=0.3，ℎ4=8.16𝑃𝑎

管段5会产生局部阻力的部件有，一个h/𝐷0=0.4的排风风帽ξ=1.3，所以𝜉5=1.3，ℎ5=35.39𝑃𝑎。

7.3通风机风量：Q=𝐾1×𝑄𝑓𝑗=1.15×3780=4347m/h

通风机静压：𝐻𝑠=𝑘𝑝×ℎ𝑡=1.16×=1611𝑃𝑎 选用 F4-72防爆离心通风机

7方案对比

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在考虑方案的可操作性，经济性后，选择方案一位此次设计的最终设计方案

8总结

设计过程中，本着技术可行，经济合理的原则，以所学通风除尘知识及网上查阅资料为设计理论基础，考虑了各种人机关系，及实际可行性，确保系统设计的科学及合理性。在设计的过程理清了大致的设计思路，以及相关设计的标准，但是，在此次设计的过程中，出现很多纰漏，在不断的努力改善的过程后，还是存在或多或少的问题。通过此次设计亲身体会了设计过程可能出现的很多问题，通过同学间的努力解决某些问题。此次过程还是充满乐趣的。

9参考文献

[1] 孙一坚. 简明通风设计手册. 中国建筑工业出版社, 2006 [2]马中飞 工业通风与除尘 中国劳动社会保障部出版社。

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