工业通风课程设计正文刘晓丽.doc

课课 程程 设设 计计 课题名称 某企业抛光车间及发电机房通风系统设计 专业名称 安 全 工 程 所在班级 安 本 0701 班 学生姓名 刘 晓 丽 学生学号 610070129 指导教师 易 灿 南 老 师 湖南工学院 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 安全与环境工程 系 安全工程 专业 学生姓名： 刘晓丽 学号：610070129 专业：安全工程 1. 设计题目： 某企业抛光间与发电机房通风系统设计 2. 设计期限：自 2009 年 12 月 10 日开始至 2009 年 12 月 17 日完成 3. 设计原始资料： 1）抛光车间生产过程中产生的粉尘种类；排风量的计算方 法；抛光机简介；以及车间内抛光机的布置。2）发电机房简介及发电机的工作 原理与产生的热量。3）通风系统方案的确定、系统划分应注意的问题。4）车 间平面图。 4. 设计完成的主要内容：1）抛光车间通风除尘系统设计与计算（风量的计算； 系统划分与风管布置；风管截面的选择；材料；排风口位置的确定；水力计算； 风机型号和配套电机；抛光车间及通风系统轴测图） 。2）发电机室的通风设计 与计算（风量的计算；风机型号的选择） 。 5. 提交设计（设计说明书与图纸等）及要求：1）作图规范（通风系统轴测图 一张（3 号图纸）及平面图一张（2 号图纸） ） ，图例符号符合国家统一标准。 2）选择计算公式正确，计算程序清晰。3）单位符合国家统一标准。4）完成课 程设计任务书一份。5）报告一律统一采用小 4 仿宋字体，A4 纸型打印。 6.发题日期：2009 年 12 月 10 日 指导老师（签名）： 易灿南 学 生（签名）： 刘晓丽 目 录 1.1.前言前言.3 3 2 2、某企业抛光车间及发电机房的基本情况、某企业抛光车间及发电机房的基本情况.4 4 2.1 抛光间的基本情况.4 2.2 发电机房的基本情况.5 3.3.抛光车间通风除尘系统设计与计算抛光车间通风除尘系统设计与计算.5 5 3.1 通风除尘系统各部件的选择.5 3.1.1 系统划分 .5 3.1.2 排风罩的选择 .5 3.1.3 风管的设计 .6 3.1.4 除尘器的选择 .7 3.2 系统组合.9 3.3 通风除尘系统的阻力计算.9 3.3.1 风量的计算.9 3.2.2 系统的水力计算 .10 4.4.发电机室排除余热的系统设置发电机室排除余热的系统设置.1414 4.1 排风方式及部件的选择.14 4.2 排风量的计算.14 4.3 通风机与电动机型号的选择.15 5.5.结束语结束语.1616 6.6.参考文献参考文献.1616 附录附录.1616 1.1.前言前言 通风工程在我国实现四个现代化的进程当中，一方面起着改善居住建筑和 生产车间的空气条件，保护人民健康、提高劳动生产率的重要作用，另一方面在 许多工业部门又是保证生产正常进行，提高产品质量所必不可少的一个组成部 分。 工业通风的主要任务是，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环境。 为完成工业通风的主要任务，通风除尘系统，排除有害气体、余热、余湿的 通风系统的设计势在必行。 粉尘是指能在空气中浮游的固体微粒。粉尘的来源广泛，大部分工业部门的 生产中都会产生大量粉尘。粉尘对人体健康危害极大，在生产过程中其危害人体 健康的主要途径是经呼吸道进入人体，其次是经皮肤进入人体，通过消化道进入 人体的情况较少。 粉尘的化学性质是危害人体的主要因素。有些毒性强的金属粉尘进入人体后， 会引起中毒以至死亡。一般粉尘进入人体肺部后，可能引起各种尘肺病。粉尘粒 径的大小是危害人体的另一个重要因素。粉尘粒径小，粒子在空气中不易沉降， 也难于被捕集，造成长期空气污染，同时易于随空气吸入人的呼吸道深部；粉尘 粒径小，其化学活性强，表面活性也增大，加剧了人体生理效应的发生与发展；粉 尘的表面可以吸附空气中的有害气体、液体以及细菌病毒等微生物，它是污染物 质的媒介物，还会和空气中的二氧化硫联合作用，加剧对人体的危害。 粉尘对生产的影响主要是降低产品质量和机械工作精度；还使光照度和能见度 降低，影响室内作业的视野；有些粉尘在一定条件下会发生爆炸，造成经济损失 和人员伤亡。 卫生标准规定，车间空气中一般粉尘的最高容许浓度为 10,含 10以上 3 mg m 游离二氧化硅的粉尘则为 2，危害性大的物质其容许浓度低。 3 mg m 随着生活水平的提高，人们对与自身健康、舒适直接相关的周围空气环境也 有了更高的要求。人体散热主要通过皮肤与外界的对流、辐射和表面汗分蒸发三 种形式进行，呼吸和排泄只排出少部分热量。 在某些散发大量热量的高温车间都具有辐射强度大、空气温度高和相对湿 度低的特征。根据卫生标准规定，一般车间内工作地点的夏季空气温度，应按车 间内外温差计算。 2 2、某企业抛光车间及发电机房的基本情况、某企业抛光车间及发电机房的基本情况 2.1 抛光间的基本情况 该厂房设有三个抛光间，每个抛光间有一台抛光机，距离外墙 1500mm。其 布局如图 2-1 所示。抛光机有 1 个抛光轮，抛光轮为布轮，其直径为 D=200mm， 抛光轮中心标高 1.2m。抛光机由底座、抛盘、抛光织物、抛光罩及盖等基本元件 组成。电动机固定在底座上，固定抛光盘用的锥套通过螺钉与电动机轴相连。抛 光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。在抛光过程中会产生大 量的粉尘，其主要成分有：抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘）。 为了给操作者营造一个良好的工作环境，预防职业病，使粉尘不影响抛光质 量，该抛光系统需要设计一个通风除尘系统与之相配合。 图图 2-1 抛光抛光间间及及发电发电机房机房总总体布局体布局 抛光车间除尘系统工艺流程应如下： 打磨抛光产生粉尘排风罩风管除尘器风机排放 2.2 发电机房的基本情况 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 20kw。其布局如图 2-1 所示。发电机工作时会产生大量的热，不仅使室温大幅度 升高，设备本身温度也会大幅度升高，从而影响其寿命。因此，发电机房余热的 排除势在必行。 3.3.抛光车间通风除尘系统设计与计算抛光车间通风除尘系统设计与计算 3.1 通风除尘系统各部件的选择 3.1.1 系统划分 根据系统划分的原则，三个抛光间的空气处理要求相同、室内参数要求相同， 是同一生产流程、运行班次和运行时间相同，粉尘种类相同；又根据抛光车间的 布置（三间连在一起），考虑到经济方面的问题，本设计中三个抛光轮工作所产生 的粉尘由一个通风除尘系统捕集排除，此通风除尘系统由三个排气罩并联、风管、 除尘器、风机和风帽组成。 3.1.2 排风罩的选择 根据抛光间的布置，及抛光机运行时粉尘的运动方向基本一致，除尘系统中 采用局部排风罩捕集粉尘。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，可在有害物散发地点直接捕集有害物或控制其在车间 的扩散，保证室内工作区有害物不超过国家卫生标准的要求。设计抛光车间局部 排风罩时应遵循以下原则： 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（ 排风罩应力求结构简单、造价低，便于制作安装和拆卸维修。 4（ 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。 图图 3-1 工作台面、抛光工作台面、抛光轮轮及接受式及接受式侧侧排气罩排气罩简图简图（ （侧视图侧视图与主与主视图视图） ） 抛光机操作的关键是要设法得到最大的抛光速率，以便尽快除去磨光时产 生的损伤层。因为抛光轮的转动速度极快，使得抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等 （石棉粉尘）被甩出的速度极高，为充分捕集打磨抛光所产生的粉尘，抛光轮的排 气罩应采用接受式侧排气罩，排气罩口尺寸为 300*300（高），与抛光罩相接，如 图 3-1 所示。 3.1.3 风管的设计 风管的布置 通风管道是通风和空调系统的重要组成部分。设计计算的目的是，在保证要 求的风量分配的前提下，合理确定风管布置和尺寸，使系统的初投资和运行费用 综合最优。通风管道系统的设计直接影响到通风空调系统的使用效果和技术经 济性能。 在此系统中风管的布置应遵循以下原则： 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； 3（ 风管的布置应力求顺直，避免复杂的管件。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。 风管的走向可分为架空式与下埋式，本设计中采用架空式，将管道固定在天 花板上，具体情况见附录 1 和附录 2。 风管断面形状的选择 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、强度大，且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。 除尘系统风管中流速较高，风管直径较小，采用圆形风管。 风管材料的选择 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、 砖及混泥土等。需要经常移动的风管，则大多用柔性材料制成各种软管，如塑料 软管、橡胶软管及金属软管等。 风管材料应根据使用要求和就地取材的原则选用。 本设计中采用镀锌板作为风管材料，它易于工业化加工制作、安装方便、能 承受较高的温度，而且为免抛光织物局部磨损太快，抛光过程中要不断添加微粉 悬浮液，使抛光织物保持一定湿度，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系统。 除尘系统因管壁磨损大，通常采厚度为 1.53.0mm 的钢板。 排风口位置的确定 在一般情况下通风排气立管出口至少应高出屋面 0.5m。在本设计中排风口 的高度设置为 6500mm。 风管具体布置如附 2 所示。 3.1.4 除尘器的选择 选择除尘器时必须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。 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。 5）选择除尘器时，必须同时考虑除尘器除下的处理问题。 各种常用除尘器的综合性能在表 3-2 中列出，可作为选择时的参考。 表表 3-2 各种常用除各种常用除尘尘器的器的综综合性能合性能 除尘器名称 适用的粒 径范围 （m） 效率（）阻力（Pa） 设备费 运行费 重力沉降室505050130少少 惯性除尘器 20505070300800少少 旋风除尘器 5156090800150 0 少中 水浴除尘器 1108095600120 0 少中下 卧式旋风水膜除尘器 59598800120 0 中中 冲激式除尘器 595100016 00 中中上 电除尘器 0.51909850130大中上 袋式除尘器 0.519599100015 00 中上大 文丘里除尘器 0.519098400010 000 少大 石棉粉尘的粒径一般为 0.51m，为达到较高的除尘效率，本设计中采用 脉冲喷吹清灰袋式除尘器，阻力较小，为 P =1200 Pa。 c 袋式除尘器是一种高效除尘器，它利用纤维织物的过滤作用进行除尘。对 1.0m 的粉尘，效率高达 9899。它是利用棉、毛、人造纤维等加工的滤料 进行过滤的。含尘气体进入滤袋之内，在滤袋内表面将尘粒分离捕集，净化后的 空气透过滤袋从排气筒排出。 含尘气体通过滤料时，随着它们深入滤料内部，使纤维间空间逐渐减小，最 终形成附着在滤料表面的粉尘层（也称初层）。袋式除尘器的过滤作用主要是依 靠这个初层及以后逐渐堆积起来的粉尘层进行的。这时的滤料只是起着形成初 层和支持它的骨架作用。因此即使网孔较大的滤布，只要设计合理，对 1m 左右 的尘粒也能达到较高的除尘效率。随着粉尘在滤袋上的积聚，滤袋两侧的压力增 大，粉尘层内部的空隙变小，空气通过滤料孔眼时的流速增高。这样会把粘附在 缝隙间的尘粒带走，使除尘器效率下降。另外阻力过大，会使滤袋易于损坏，通 风系统风量下降。因此除尘器运行一段时间后，要及时进行清灰，清灰时不能破 坏初层，以免效率下降。 3.2 系统组合 根据以上确定的各个部件及抛光间的布置、尺寸组合系统，其轴测图如下图 3-2 所示。 图图 3-2 系系统轴测图统轴测图 图中主管道固定在车间内外墙与天花板的相交处。管道由铁架固定在天花 板上，如图 3-3。管段 1 从排风罩接出 300mm 后用 90度弯头向上接出连接至天 花板，90弯头将管段接至外墙与天花板相交处（墙角），然后用 90弯头沿墙壁连 接管段 3，其中管段 1 与管段 3、管段 5 穿过三间抛光间之间的隔墙;管段 2 从排 风罩接出 300mm 后用 90弯头向上接至天花板，90弯头将管段接至管段 3 与其 成 45角，管段 1、2、3 构成一个合流三通；管段 4 接法同管道 2；管段 5 穿出墙体 与袋式除尘器用一个 90弯头连接；风机由一支撑架支撑，使其接口与除尘器出 口在同一高度上；设置除尘器入口、风机出口与地面间的高度为 1000mm，管段 7 比车间房顶高出 500mm。管段 2、4 的长度为垂直管段 3500mm 加上与主管道 成 45水平角的水平管道的长度 1700mm。 3.3 通风除尘系统的阻力计算 3.3.1 风量的计算 排风量的计算一般按抛光轮的直径 D 计算： L=AD m3/h 式中：A与轮子材料有关的系数（布轮：A=6m3/hmm） 把一个抛光车间的粉尘捕集并排出室外，使之达到卫生标准所需要的最大风量 为：L= AD=6200=1200 m3/h=0.33 m3/s 图图 3-3 管道的固定方式管道的固定方式 3.2.2 系统的水力计算 计算过程如下： 1）对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的风量。 2）选定最不利环路，本系统选择 1-3-5-除尘器-6-风机-7 为最不利环路。 3）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。 查有关资料，输送石棉粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管 12m/s、 水平风管 18m/s。 考虑到除尘器及风管漏风，管段 6 及 7 的计算风量为： 36001.05=3780 m3/h=1.05 m3/s 管段 1 根据 L =1200 m3/h(0.33 m3/s)、v =16.4 m/s，由有关资料查出管径和比摩阻。所选 11 管径应尽量符合通风管道统一规格。 D =160 mm, R=24 Pa/h 11m 同理可查得管段 3、5、6、7 的管径及比摩阻，具体结果见表 3-3。 4）确定管段 2、4 的管径及比摩阻，见表 3-3。 5）查附录 7，确定各管段的局部阻力系数。 表表 3-3 管道水力管道水力计计算表算表 （1（管段 1 吸收罩渐缩管 =0.1 90弯头（R/D=1.5）三个 =3*0.17=0.51 直流三通（13）（见图 3-4） 根据 =45 52 . 0 ) 220 160 ( 2 3 1 F F 52 . 0 ) 220 160 ( 2 3 2 F F 0 . 1) 1200 1200 ( 1 2 L L 查得 =0.21 13 =0.1+0.51+0.21=0.82 管 段 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 1(1200)0.331116016.4161.3760.82132.3324264396.33 3(2400)0.664.822018194.40.7136.081886.4222.48 5(3600)14.932014117.60.6576.44839.2115.64 6(3780)1.050.528018194.40.62321.40814.214.2335.608 7(3780)1.055.53201286.41.6138.244.926.95165.19 2(1200)0.335.516017.5183.751.32242.5520110352.55阻 力 不 平 衡 4(1200)0.335.516019216.61.165252.33920110362.339阻 力 不 平 衡 2(1200)0.3314017.5365.4 4(1200)0.3314018375.45 除尘器1200 图 3-4 合流三通 （2（管段 2 吸收罩渐缩管 =0.1 90弯头（R/D=1.5）两个 =2*0.17=0.34 合流三通（23）（见图 3-4） = 0.88 23 =0.1+0.34+0.88=1.32 （3（管段 3 直流三通（35）（见图 3-5） 根据 =45 25 . 0 ) 320 160 ( 2 5 4 F F 47 . 0 ) 320 220 ( 2 5 3 F F 5 . 0) 2400 1200 ( 3 4 L L 查得 =0.7 35 图 3-5 合流三通 （4（管段 4 吸收罩渐缩管 =0.1 90弯头（R/D=1.5）两个 =2*0.17=0.34 合流三通（45）（见图 3-5） =0.725 45 =0.1+0.34+0.725=1.165 （5（管段 5 90弯头（R/D=1.5）一个 =0.17 除尘器进口变径管（渐扩管） 除尘器出口尺寸 300*800mm，变径管长度 500mm,tg=48 . 0 500 320800 2 1 ）（ =25.5 =0.65 （6（管段 6 除尘器出口变径管（渐缩管） 除尘器出口尺寸 300*800mm，变径管长度 400mm,tg=65 . 0 400 280800 2 1 ）（ =33 =0.1 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 l=300mm 1 tg= 19 . 3 ) 280 500 ( 2 6 0 F F 37 . 0 300 280500 2 1 ）（ =20.3 =0.52 =0.1+0.52=0.62 (7)管段 7 风机出口渐扩管 风机出口尺寸 410*315mm D =320mm 7 =062 . 0 129 . 0 08 . 0 7 出 F F 锥形风帽 = 1.6 =1.6 6（ 计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。计算结果见表 3-3. 7（ 对并联管路进行阻力平衡。 （1（汇合点 A P =396.33 Pa P =352.55 Pa 12 10 29 33.496 55.35233.496 1 21 P PP 为使管段 2 阻力与管段 1 的阻力达到平衡，改变管段 2 的管径，增大其阻力。 D =D160mm 22 225 . 0 2 2 P P 84.155 33.396 55.352 225 . 0 根据通风管道统一规格，取 D =140mm。其对应的阻力 4 Pa 3 . 363 140 160 55.352 225 . 0 2 P 10 31 431 )( PP PPP 5 . 41 81.618 339.36281.618 为使管段 4 阻力与管段 1、3 总阻力达到平衡，改变管段 4 的管径，增大其阻力。 D =D160mm 44 225 . 0 4 4 P P 85.141 81.618 339.362 225 . 0 根据通风管道统一规格，取 D =140mm。其对应的阻力 4 373.4 Pa 225 . 0 4 140 160 339.362P 39.710 31 431 )( PP PPP 81.618 4 . 37381.618 此时仍处于不平衡状态。如继续减小管径，取 D =120mm,其对应的阻力为 4 386.6Pa， 10 31 431 )( PP PPP 5 . 37 81.618 6 . 38681.618 同样处于不平衡状态。因此决定取 D =140mm，在运行时再辅以阀门调节，消除 4 不平衡。 8（ 计算系统的总阻力 (R l+Z)=396.33+222.48+115.64+335.608+165.19+1200=2435.248 PaP m 9)选择风机 风机风量 L =1.15L=1.15*3780=4347 m3/h f 风机风压 P =1.15=1.15*2435.248=2800.5 Pa f P 选用 2T60-1 型 No.9A 轴流式通风机 L ：36005400 m3/h，P ：11774266 Pa ff 风机转速 n=960r/min 配用 YEJ132M1-6 型电动机，电机功率为 N=4kw。 4.4.发电机室排除余热的系统设置发电机室排除余热的系统设置 4.1 排风方式及部件的选择 根据发电机室在车间的位置以及发电机工作时所产生的热量，用自然通风 是不能实现的，因此，采用机械通风；两台发电机在同一房间内，所占面积太大， 不能采用局部通风，所以，本设计中采用全面通风。 为减小工程量，以最少的投入达到最佳的效果，发电机室只采用一离心式通 风机固定在发电机室的窗户上，为了避免通风风扇因窗户损坏而不能正常工作， 将其固定在窗户的左上角，并与墙壁连接。 4.2 排风量的计算 全面通风量：G= kg/s )( 0 ttc Q p