工业通风课程设计---某企业生产车间通风系统设计.docVIP

1 xxxxxx 学院学院 课课 程程 设设 计计 课题名称 某企业生产车间通风系统设计 专业名称 所在班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2 xxx 学院 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 系 专业 学生姓名： 学号： 专业： 设计题目：某企业生产车间通风系统设计 1. 设计期限：自 2011 年 5 月 29 日开始至 2011 年 6 月 11 日完成 2. 设计原始资料：（1）某企业生产车间平面布局；（2）抛光轮局部排风罩风 量；（3）发电机室散热量；（4）暖通空调制图标准 gbt50114-2001；（5） 简明通风设计手册 。 4设计完成的主要内容：（1）抛光轮粉尘捕集与除尘系统设计；（2）发电机 室排除余热的通风系统设计；（3）绘制相关的轴测图和平面图。 5提交设计（设计说明书与图纸等）及要求：提交一份某企业车间通风系统设 计报告和设计图纸一张。要求语句通顺、层次清楚、推理逻辑性强，设计改 进明确、可实施性强。报告要求用小四号宋体、a4 纸型打印；图纸部分要 求运用 auto cad 严格按照作图规范绘制，采用国际统一标准符号和单位制， 并打印。 6. 发题日期：2011 年 5 月 18 日 指导老师（签名）： 学 生（签名）： 3 目目 录录 1.前言1 2.车间简介2 3.抛光车间除尘系统设计3 3.1 确定系统 3 3.2 排风罩的确定 4 3.2.1 局部排风罩的设计原则及要求.4 3.2.2 排风罩的选择.4 3.3 风管截面的选择及管路敷设 5 3.3.1 风管材料及截面形状的确定.5 3.3.2 风管的敷设.6 3.4 除尘器的选择.8 4.除尘系统水力计算9 5.发电机室除余热通风系统设计.14 5.1 确定系统 .14 5.2 计算余热量 .15 6结论16 参考文献.17 致谢.18 附录.19 1 1.1.前言前言 现代社会工业迅速发展，在工业生产过程中不可避免的会散发出各种污染 物（颗粒物、污染蒸汽和气体）以及余热和余湿，会使室内环境受到污染和破 坏，危害人类健康、动植物生长，最常见就是我们常说的“职业病” ，另外还会 影响生产过程的正常运行。因此，控制工业污染对室内环境的污染和破坏，是 当前急需解决的问题。工业通风就是研究这方面问题的一门技术。为了控制工 业污染物的产生和扩散，改善车间空气环境和防止大气污染。我们必须了解工 业污染物产生的原因和散发的机理；认识各种工业污染物对人提及工农业产生 的危害；明确室内外环境空气要求达到的卫生标准和排放标准规定的控制目标； 阐明改善环境空气条件的综合措施。 针对该企业的抛光车间而言，我们不难知道该车间的污染主要是抛光机产 生的粉尘，该粉尘的主要成分是抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘（石棉粉尘）等。 这些粉尘必须除去，反之，则会通过呼吸道等途径进入工作人员体内，引起尘 肺病，使人的呼吸能力显著下降，严重危害人体健康。同时，颗粒物控制不严 对生产也会产生很大影响，它会降低产品的质量和机械工作精度，颗粒物还会 是光照度和能见度降低，影响室内作业的视野。未经处理的含尘气体若任意排 放，将污染大气，危害周围生活区人身健康，影响农业生产。因此含尘气体必 须进行净化处理，达到排放标准才允许排入大气。 本次课程设计就是针对以上问题，以所学工业通风知识为基础，通过对该 企业生产平面布局、抛光轮局部排风量、发电机室散热量充分了解的前提下。 根据已给资料进行系统及排风罩的布置、查阅相关资料选择适当的风管材料、 计算风量从而确定各管段的管径，最后确定风机的型号和动力消耗。最终实现 抛光轮粉尘捕集与除尘系统设计、发电机室排除余热的通风系统设计等。从而 改善该车间空气环境避免职业病的发生，防止环境污染。同时通过本次设计， 加深对工业通风与防尘的理解和应用设计能力，体会实际工业生产过程中通风 与除尘的重要性。 2 2.2.车间简介车间简介 某企业生产车间如下图所示，有 2 个抛光间，1 个发电机房，1 个仓库，1 个成品库。该车间房屋高 6 米，宽 14.4 米，长 19.2 米。车间前后各有四个窗 窗户高 2.03 米，其具体布局如图 1 所示。 该企业有两个抛光车间，个个抛光车间有一台抛光机，该抛光机主要用于 去掉金属表面的污垢及加亮镀件。抛光机的抛光轮为布轮，其直径为 d=200mm，抛光机的工作原理是：在电动机的转动下抛光机的转轮转动，转轮通 过皮带带动布轮转动，从而实现对工件的打磨。 抛光间主要产生的危害物是粉尘。粉尘的成分有抛光粉剂、粉末、纤维质 灰尘（石棉粉尘） 。石棉粉尘危害巨大，人吸入一定量的粉尘后就会患有尘肺病 等呼吸道疾病，同时，石棉粉尘还会引发爆炸和火灾等灾害，因此必须控制室 内石棉粉尘的量。 车间有两台直流发电机，发电机室内直流发电机产生很大热量，散热量 30kw，夏季应采用机械排风清除余热，且应保证室温不超过 40（夏季室外平 均温度定为 32） 。 图 1 车间布局平面图 3 3.3.抛光车间除尘系统设计抛光车间除尘系统设计 3.13.1 确定系统确定系统 车间内不同的地点有不同的送、排风要求，或车间面积较大，送、排风地 点较多时，为便于运行管理，常分为多个系统。除个别情况外，通常是由一台 风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。 系统的划分遵循一定的原则，抛光车间的通风系统主要是用于除尘，在确 定其通风系统时应以除尘系统的划分准则作参考进行设计，除尘系统的划分应 符合的要求: （1）同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不远时，宜设为同一系统； （2）同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺允许不同粉尘混合回收或 粉尘无回收价值时，也可和设一个系统； （3）温湿度不同的含尘其他，当混合后可能导致风管内结露时，应分设系 统。 该车间包括 2 个抛光车间，每个抛光车间有一台抛光机，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、纤维质粉尘 （石棉粉）等。 图 2 抛光车间除尘系统轴测图 4 对该车间的分析如下：第一，都是抛光车间，所以空气处理要求相同、室内参 数要求相同；第二，该车间的生产流程相同运行班次和运行时间相同；第三， 该抛光机所产生的粉尘混合在一起时不会产生有害物质和易燃易爆等不良现象。 综上所述并根据系统划分原则，抛光轮粉尘捕集与除尘划分为一个系统。 由一台风机与其联系在一起的管道及除尘设备构成一个系统。如图 2 所示。 3.23.2 排风罩的确定排风罩的确定 3.2.1 局部排风罩的设计原则及要求 局部排风罩是局部排风系统的重要组成部分。抛光车间的产尘点只是局部 存在于抛光机周围，因此需要进行局部排风。而局部排风系统的设计首先要选 定合适的局部排风罩。通过局部排风罩口的气流运动，可在污染物质散发地点 直接捕集污染物或控制其在车间的扩散，保证室内工作区污染物浓度不超过国 家卫生标准的要求。设计完善的局部排风罩，用较小的排风量即可获得最佳的 控制效果。 设计局部排风罩应遵循以下原则： 1)局部排风罩应尽可能包围或靠近有害物发生源，使有害物局限于较小的 空间，尽可能减小其吸气范围，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。 4)排风罩应力求结构简单、造价低，便于制作安装和拆卸维修。 5)和工艺密切配合，使局部排风罩的配置与生产工艺协调一致，力求不影 响工艺操作。 6)要尽可能避免或减弱干扰气流的影响。 3.2.2 排风罩的选择 抛光车间中抛光轮在工作时，产生的粉尘运动方向主要是沿工作台的切线 方向，故应采用接受式侧排风罩，把排风罩设在工作台污染源的附近，依靠罩 5 口的抽吸作用，在污染物发散地点造成一定的气流运动，把污染物吸入罩内， 为了使含粉尘气体全部被吸入罩内，故在抛光轮上方加一块活动挡板（见图 3） 。 抛光轮为布轮，其直径为200mmd ，与轮子材料有关的系数为mmhma/6 3 ， 排风量 hmdal/12002006 3 ，排风罩是罩口尺寸为300mm300mm 的 矩形断面排风罩。 图 3 接受式侧排风罩示意图 3.33.3 风管截面的选择及管路敷设风管截面的选择及管路敷设 3.3.1 风管材料及截面形状的确定 用作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、胶合板、纤维板，矿渣石 膏板，砖及混凝土等。风管材料应根据使用的要求和就地取材的原则选用。以 下是几种常见风管材料的特点。 1)薄钢板是最常用的材料，有普通薄钢板和镀锌薄钢板两种。其优点是易 于工业化加工制作、安装方便、能承受较高温度。镀锌薄钢板具有一定的防腐 性能，适用于空气湿度较高或室内潮湿的通风、空调系统，有净化要求的空调 系统。除尘系统因管壁磨损大，通常用厚度为 3.05.0mm 的钢板。 2）硬聚氯乙烯塑料板适用于有腐蚀作用的通风、空调系统。这种材料表 面光滑，制作方便，但不耐高温也不耐寒，只适用于-1060的环境，且在辐 射热作用下容易脆裂。 6 3）砖、混凝土等材料可结合厂房车间的装饰，经久耐用，但阻力较大。 根据车间实际情况，风管材料要求耐寒耐高温耐磨损，阻力较小。因此， 风管采用厚度为 3.05.0mm 的薄钢板材料制作。 风管截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。尽 管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，但风管选择埋地布置，不存在上述问题。当风管中流 速较高，风管直径较小时，通常采用圆形风管，例如除尘系统和高速空调系统 都用圆形风管。当风管断面尺寸大时，为了充分利用建筑空间，通常采用矩形 风管。 该厂抛光车间的局部排风系统所需风管断面尺寸较小，所以，风管截面形 状选择采用圆形断面风管。为最大限度地利用板材，实现风管制作、安装机械 化、工厂化，所用管道应符合通风管道统一规格 。 3.3.2 风管的敷设 1)风管布置直接关系到通风系统的总体布置，它与工艺、土建、电气、给 排水等专业关系密切，应相互配合、协调一致。风管的敷设应遵循以下原则： (1)除尘系统的排风点不宜太多，以利各支管间阻力平衡。 (2)风管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。 (3)在除尘系统小，为防止风管堵塞，风管直径不宜小于下列数值：排送 细小风尘 80mm，排送较粗风尘 100mm，排送粗粉尘 130mm。 (4)风管上应设置必要的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计、风 量测定孔和采样孔等）或预留安装测量装置的接口。调节和测量装置应设在便 于操作和观察的地点。 (5)风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。弯头，三通等管件要 安排得当，与风管的连接要合理，以减少阻力和噪声。 (6)除尘管道宜采用圆形钢制风管，其接头和接缝应严密，管道一般应明 设，对有爆炸性危险的含尘气体，应在管道上安装防爆阀，且不应地下铺设。 由附录某企业生产车间通风系统平面图、某企业生产车间通风系统轴测图 可以看到抛光车间内排风罩是侧放在工作台上，通风管道的路线为：接排风罩 7 的 1、2 号管道先九十度转弯竖直向上通向空中一定高度后，再九十度弯折水平 向南伸出窗外，两段管道九十度弯折后水平相对而行，在两抛光车间的界面处 用一合流三通连接，交汇后的管道直接进入除尘器，从除尘器上部出来再连接 风机，最后直接竖直接在风机上部。 2)弯头 弯头是连接管道的常见构件，其阻力大小与弯管的曲率半径 r（弯管中心 线圆弧的半径，常用弯管直径 d 的倍数表示）以及弯管制作过程中分的节数等 因素有关。r 越大，阻力损失越小。在设计中一般采用 r=1.5d 的 90o圆管弯头。 如图 4 所示。 图 4 弯头 3)三通 由车间简介可知，该除尘系统的两个产尘点情况基本一致，则风管进风 口的风量相同，且两支管材料相同敷设路径相同，则阻力相同，因此，圆形 合流三通的选取可以保证合流后风管内的阻力平衡，如图 5 所示： 图 5 三通 r=1.5d 8 4)排风口位置 抛光间产生的污染物经除尘器净化后已无需再经大气扩散稀释，可以在通 过风机后直接排入大气，为防止雨水进入风管，可在风管上设置风帽。 一般情况下，通风排气立管出口至少应高出屋面 0.5m，已知厂房高度 h=6m，所以排气立管出口出至少应距地 6.5m。 3.43.4 除尘器的选择除尘器的选择 除尘器是将粉尘从含尘气流中分离出来的设备，根据其除尘机理的不同,通 常将除尘设备分为四大类：机械除尘器、过滤式除尘器、湿式除尘器、电除尘 器。选择除尘器时应全面考虑各种因素的影响，如处理风量、除尘效率、阻力、 一次投资、维护管理，及除尘器的除尘效率、阻力、经济性、占地面积、劳动 条件等。还应特别考虑以下因素： 1)选用的除尘器必须满足排放标准规定的排空浓度。 2)粉尘的性质和粒径分布。粉尘的性质对除尘器的性能具有较大的影响， 不同的除尘器对不同粒径的粉尘除尘效率是不同的，所以选择除尘器时首先必 须了解处理粉尘的粒径分布和各种除尘器的分级效率。 3)气体的含尘浓度。气体的含尘浓度较高时，在电除尘器或袋式除尘器前 应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒，有利于它们更好地发挥作用。 4)气体的温度和性质，对于高温和高湿的气体不宜采用袋式除尘器。 5)选择除尘器时，必须同时考虑除尘器除下粉尘的处理问题。 各种常用除尘器的综合性能比较如表 1 所示： 表 1 各种常用除尘器的性能 除尘器名称 适用的粒 径范围 （um） 效率 （%） 阻力 (pa) 设备费运行费 重力沉降室5050 50-130 少少 惯性除尘器 20-5050-70300-800 少少 旋风除尘器 5-1560-90800-1500 少中 水浴除尘器 1-1080-95600-1200 少中下 卧式旋风水膜 除尘器 595-98800-1200 中中 冲激式除尘器 5951000-1600 中中上 电除尘器 0.5-190-9850-130 大中上 9 袋式除尘器 0.5-195-991000-1500 中上大 文丘里除尘器 0.5-190-984000-10000 少大 旋风除尘器是一种干式的高效除尘器，运用广泛，经济并维修简单，它利 用内外两个漩涡的离心作用除尘。对 5.0m 的粉尘，效率高达 6090。 粉尘间相互作用，沿着器壁内表面下滑，在下方收集器中收集，净化后的空气 从上排气筒排出。由上表可以得知旋风除尘器的适用粒径范围为 515m，阻 力为 8001500pa，设备费用少，运行费用中上水平，再与其他类型除尘器对 比，综合实际情况，抛光机工作时产生最主要的是石棉粉尘，含尘气体非高温 高湿。因此，为达到较高的除尘效率，综合实际情况考虑本次设计采用旋风除 尘器。 4.4.除尘系统水力计算除尘系统水力计算 1)对各管段进行编号，确定各管段长度和各排风点的排风量并将其标出， 如图 6 所示。由车间简介可知：抛光轮为布伦，其直径为 d=200mm, 与材料有 关的系数 a=6m3/hm。排风量一般按抛光轮的直径 d 计算：l=ad m3/h。 因为每台抛光机有两个抛光轮，所以排风点的排风量为： smhmdal/67 . 0 /2400200622 33 2)选择最不利环路。由图 6 可以看出 1、2 管段长度相同，所以选择路径 1-3-除尘器-4-风机-5 为最不利环路。 3)根据根据各管段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。 2400m /h 3 2400m /h 3 1 7.9m 2 7.9m 3 0.5m 4 7m 5 6m 2400m /h 3 2400m /h 3 1 7.9m 2 7.9m 3 0.5m 4 7m 5 6m 10 图 6 通风除尘系统图 根据表 2,输送含有石棉粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管风速 为 12m/s、水平风管为 18m/s。 表 2 除尘风管最小风速(m/s) 则管段 3 的风量为 4800m/h,管段 4、5 的风量计算为 4900m/h。 管段 1 根据，由图 7 查出管径和单位长度smsmhml/18v)/67 . 0 (/2400 1 33 1 、 摩擦阻力。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。 mpmmd a /18r 220 m11 同理可查得管段 3、4、5 的管径及比摩阻，具体结果见表 9。 4)确定管段 2 的管径及单位长度摩擦阻力，见图 8 粉尘类型粉尘名称垂直风管水平风管 纤维粉尘 干锯末、小刨屑、纺织尘 木屑、刨花 干燥粗刨花、大块干木屑 潮湿粗刨花、大块湿木屑 棉 絮 麻 石棉粉尘 10 12 14 18 8 11 12 12 14 16 20 10 13 18 11 图 8 通风管道单位长度摩擦阻力线算图 查表，确定各管段的局部阻力系数。 (1)管段 1 矩形伞形罩，=60o，查图得16 . 0 90 弯头()三个，5 . 1/dr1 . 5317 . 0 圆形三通(13)见图 5 表 3 弯头局部阻力系数 表 4 圆形三通局部阻力系数 ,查表得5 . 0 4800 2400 3 1 l l 03 . 0 29 . 5 03 . 0 1 . 516 . 0 表 5 渐扩管阻力系数 12 (2)管段 2 矩形伞形罩，=60o，16 . 0 90 弯头()三个，5 . 1/dr1 . 5317 . 0 圆形三通(23)见图 5 ,查表 4 得5 . 0 4800 2400 3 2 l l 03 . 0 29 . 5 03 . 0 1 . 516 . 0 (3)管段 3 除尘器进口变径管(渐缩管) 除尘器进口尺寸为，变径管长度为，mmmm300200mm100 ，21.8o，由表得，当45o时，4 . 0 100 )300380( 2 1 tan 10 . 0 表 7 风机出口变径局部阻力系数 (4)管段 4 90 弯头()三个，5 . 1/dr1 . 5317 . 0 风机进口渐扩管 先近似选出一台风机，风机进口直径 d=500mm，变径管长度 mml15032 . 1 ) 380 500 ( 2 4 0 f f o 4 . 0 150 380500 2 1 tan 8 . 21 查表 5 得，05 . 0 15 . 5 05. 0317 . 0 13 (5)管段 5 风机出口渐扩管 风机出口尺寸： mmmm300370mmd380 7 9.72 315 . 0 41 . 0 9.1014 . 3 2 2 7 出 f f 0 带扩散的伞形风帽（）,查表 10 得,5 . 0 0 d h 60 . 0 60 . 0 表 8 伞形风帽的局部阻力系数 (6)计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力，计算结果见表 9。 表 9 管道水力计算表 14 (7)对并联管路进行阻力分析 为了让保证各送、排风点达到预期的风量，两并联支路的阻力必须保持平 衡。对一般通风系统，两支管的阻力差应不超过 15%；除尘系统的应不超过 10%。若超过上述规定应设法使其阻力平衡。 由以上计算得p1=p2 0 21 pp %100 21 pp 即并联支路已经阻力平衡，无需再进行调整。 (8)计算系统总阻力 pazrmlp476.125080064.77796.6309.5495.254)( (9)选择风机 风机风量 hmllf/5635490015. 115 . 1 3 风机风压 pappf0474.1438476.125015 . 1 15 . 1 选用 c6-48no.6.3 风机 hmlf/5960 3 papf1478 风机转速 n=1400r/min 皮带转动 管 道 编 号 流量 m3/h(m3/s) 长度 l(m) 管径 d (mm) 流速 v(m/s) 动压 pd(pa) 局部阻 力系数 () 局部阻 力 z(pa) 比摩 阻 rm (pa/m) 摩擦 阻力 rml (pa) 管段 阻力 rml+z (pa) 备 注 12400(0.67)7.922018194.40.58112.75218142.4254.95 34800(1.34)0.52201286.40.6051.844.52.2554.09 44900(1.36)73801286.40.3933.6964.330.163.796 54900(1.36)6 3 80 1286.40.6051.844.325.877.64 22400(0.67)7.922018194.40.58112.75218142.4254.95 除尘器 800 15 配用 y132s2-2 型电动机，电动机功率 n=7.5kw。 5.5.发电机室除余热通风系统设计发电机室除余热通风系统设计 5.15.1 确定系统确定系统 由上面的车间简介可知该车间有一个发电机房，发电机房中的两台直流发 电机，直流发电机工作时产生很大热量，散热量为 30kw，因此夏季时室外平均 温度达 32oc，发电机室内的温度超过 40 oc，应采用机械排风来清除余热以保证 室内温度不会过高。因为该车间只有一个发电机室，且只需清除余热，所以只 需设置一个全面通风系统。 图 9 发电机室置换通风示意图 上上上 上上上上 上上上上 上 上 上 上 上 16 5.25.2 计算余热量计算余热量 如果室内产生热量或水蒸气，为了消除余热或余湿所需的全面通风量可按 下式计算： 消除余热 )/( )( 0 skg ttc q g p 式中 g室内余热量，kg/s q散热量，kw c空气的质量比热，其值为 1.01kj/(kg.oc) tp排空气的温度，oc to进入空气的温度，oc 已知车间的散热量为 30 kw，排出空气的温度为 40 oc，进入空气的温度为 32 oc。 因此，由上可得清除的余热量为： skg ttc q g p /713 . 3 )3240(01 . 1 30 )( 0 所以，全面通风量为hmsm g l/ 4 . 11138/094 . 3 2 . 1 713 . 3 33 由以上计算的全面通风量为，hmsm g l/ 4 . 11138/094 . 3 2 . 1 713 . 3 33 加之这种风机无需风管所以风压很小，不需在选取前特意计算。经查找资