工业通风设计.doc

精品文档设计人： 学号： 专业方向：职位班完成时间：2014年12月2014年12月安全工程专业工业通风与除尘课程设计1前言32车间简介33设计要求44系统装置分析44.1除尘管道设计原则44.2排风罩设计原则54.3除尘器选择对照表54.4风机的设计65设计资料5抛光车间通风与除尘系统设计65.1除尘管道设计65.2排风罩设计65.3除尘器选择75.4风量计算与风机选择75.5备选方案116高温炉车间通风与除尘系统设计136.1除尘管道设计136.2排风罩设计136.3除尘器选择146.4风量计算与风机选择147抛光车间两方案对比188结束语18参考文献191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。 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范围 效率阻力设备费用运行费重力沉降室5050 130少少惯性除尘器20505070300800少少旋风除尘器51560908001500少中水浴除尘器11080956001200少中下卧式旋风水膜除尘器95988001200中中冲激式除尘器9510001600中中上电除尘器0.519098100200大中上袋式除尘器0.51959910001500中大大文丘里除尘器0.519098400010000少大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。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=AD m3/h 式中：A与轮子材料有关的系数 布轮：A=6m3/hmm 毡轮：A=4m3/hmm 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。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=nVf，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=6552=300m3则Qki=3001.5=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=0.6,则有：测孔静压流速为：Vj=V0=50.6=8.3m/s测孔面积为：f0=Q0nvj=0.00418m2静压为ps=12vj2=121.28.32=41.334Pa6.13计算断面1处的流速和断面直径。按VjVd1.73的原则，测定第一测孔空处风管断面的风速：Vd1=8.31.73=4.80m/s 断面1的动压为：hv1=12vd12=121.24.82=13.824Pa断面1的直径D1=40.1254.83.14=0.18m6.14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21.8=3.6Pa空气流过测孔直通部分的局部阻力系数为=0.35(QcQg)2=0.00972管段1-2的总阻力h1-2=3.6+0.0097213.824=3.73Pa6.15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=210.0941.2=4.10m/s断面2处的直径：D2=(0.125-0.1256)44.103.14=0.1796.16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断面编号断面风量（m3/s）动压（Pa）流速（m/s）管径（m）管段编号局部阻力系数局部阻力（Pa）比摩阻（Pa/m）摩擦阻力（Pa）总阻力（Pa）10.12513.8244.80.18120.010.138122.13820.10411.6864.410.173230.0140.163122.16330.0839.5233.980.162340.0220.209122,20940.0627.3143.490.15450.0390.285122.28550.0415.0292.890.134560.0880.442122.44260.022.5872.070.111无无无无无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300300mm（高），罩口中心离地面1.4米。圆形伞罩扩张角为606.22计算各管段需要风量一般按抛光轮的直径D计算： L=AD 式中：A与轮子材料有关的系数 布轮：A=6 毡轮：A=4 D抛光轮直径 mm抛光轮为布轮，其直径为D=200mm，算出L=1200，又因为每台抛光机上有两个抛光轮，所以 表2除尘风管的最小风速（m/s）粉尘类别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1012木屑、刨花1214干燥粗刨花、大块干木屑1416潮湿粗刨花、大块湿木屑1820棉絮810麻1113石棉粉尘1218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。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6-26.24 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=60的圆形伞形罩=0.09、两个=90，r/d=2的圆弯管=0.152=0.3、一个=30的只管合流三通S2/S4=0.6，Q2/Q4=0.5, =0,所以1=0.39，h1=75.8Pa。管段2会产生局部阻力的部件有，一个=60的圆形伞形罩=0.09，一个=90，r/d=2的圆弯管=0.15，一个=120，r/d=2的圆弯管=0.17，一个=30的分支管合流三通S2/S4=0.6，Q2/Q4=0.5, =0.44,所以2=0.85，h2=165.24Pa。管道3会产生局部阻力的部件有，一个=60的圆形伞形罩=0.09，一个=90，r/d=2的圆弯管=0.15，一个=120，r/d=2的圆弯管=0.17，一个=30的分支管合流三通S3/S5=0.4，Q2/Q4=0.5, =0.97,所以3=1.38，h3=268.3Pa。管段4会产生局部阻力的部件有，一个=30的直管合流三通S4/S5=0.6，S3/S5=0.4，Q4/Q5=0.5, =0.1,所以4=0.1，h4=19.44Pa。管段5会产生局部阻力的部件有，两个=90，r/d=2的圆弯管=0.152=0.3，所以5=0.3，h5=58.32Pa。管段6会产生局部阻力的部件有，两个=90，r/d=2的圆弯管=0.152=0.3，所以6=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=1.3，所以7=1.3，h7=112.32Pa。 除尘管道设计计算表管段编号流量（m3/h）管径mm长度流速局部阻力系数局部阻力摩擦阻力比摩阻管段阻力1240022011180.3975.822020295.8224002207180.85165.2414020305.24324002207181.38268.314020408.3448002804180.119.44561465.44572003602180.358.32221180.32675604508120.358.3226.43.384.72775604509121.3112.3229.73.3142.02除尘器12006.25对并联管路进行阻力平衡会点A，h1-h2h1 = 305.24-295.8305.24=3.09%10%汇合点B h3-(h4+h1)h3=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=25816.27选择风机通风机风量：Q=K1Qfj=1.157560=8694=2.4m/s通风机静压：Hs=kpht=1.162581=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： 取 。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0.01020m，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5m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： （49）式中：热源的对流放热面积，； 热源表面与周围空气的温度差，； A系数，对于水平散热面A=1.7；竖直散热面A=1.13。 Q=11.74804/3=6.389 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：L LZ=0.04Q1/3Z3/2=0.046.3891/32.063/2=0.22m3/s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150mm200mm,此处取200mm。所以罩口断面直径为： 设v=0.7m/s低悬罩需风量按下是式计算Qr=Lz+vF=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。首先根据公式（Pa/m），进行计算，然后再根据比摩阻温度修正公式进行修正。计算局部阻力时应进行空气密度修正，根据公式， 计算得出500时，。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=60的圆形伞形罩=0.09、两个=90，r/d=2的圆弯管=0.3、一个=30的直管合流三通=0.03,所以1=0.42，h1=15.97Pa。管段2会产生局部阻力的部件有，一个=60的圆形伞形罩=0.09，一个=90，r/d=2的圆弯管=0.15，一个=120，r/d=2的圆弯管=0.17，一个=30的分支管合流三通, =0.03,所以2=0.79，h2=36.05Pa。管段3会产生局部阻力的部件有，两个=90，r/d=2的圆弯管=0.152=0.3，所以5=0.3，h3=11.41Pa。管段4会产生局部阻力的部件有，两个=90，r/d=2的圆弯管=0.152=0.3，所以5=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=1.3，所以5=1.3，h5=35.39Pa。除尘管道设计计算表管段编号风量长度管径速度动压局部阻力系数局部阻力比摩阻摩擦阻力管段阻力11800112201338.90.4215.974.549.565.472180072201338.90.7936.054.531.567.553360083201338.90.311.412.923.234.614378093601127.80.38.161.816.224.3653780103601127.81.335.391.81853.39除尘器10006.35对并联管路进行阻力平衡会点A，h1-h2h1 = 67.55-65.4767.55=3.07%10%通风机风量：Q=K1Qfj=1.153780=4347m/h通风机静压：Hs=kpht=1.161245.3=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+vF=0.5m/s500摄氏度时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风量长度管径流速动压阻力系数局部阻力比摩阻摩擦阻力管段阻力1180092201338.90.3111.784.540.552.282180092201338.90.3111.784.540.552.283360043201338.90.4517.112.911.628.714378093601127.80.38.161.816.224.3653780103801127.81.335.391.81853.9除