某企业车间通风系统设计.doc

课课 程程 设设 计计 课题名称 某企业车间通风系统设计 专业名称 安全工程 所在班级 安本 0701 班 学生姓名 陈宇飞 学生学号 610070136 指导教师 易灿南老师 湖南工学院 2 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 安全与环境工程系 系 安全工程 专业 学生姓名 陈宇飞 学号 610070136 专业 安全工程 1 设计题目 某 企 业 车 间 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 抛光车间粉尘成分有 抛光粉剂 粉末 纤维质灰尘等 石棉粉 尘 排风量一般按抛光轮的直径 D 计算 L A D 抛光轮为布轮 直径 D 200 工作原理同砂轮 抛光轮中心标高 1 2m 抛光轮的排气罩采用接受式侧 排罩 排气罩口尺寸为 300 300 高 发电机室有两台直流发电机 散热量 20kw 4 设计完成的主要内容 根据所给的资料以及车间平面图 过对该企业抛光车间所产 生的粉尘和发电机室产生的大量余热 提出针对于该车间通风除尘系统的设计方案 和机械排风方案 包括系统设计图 管道设计 系统管道各段的局部阻力计算 阻 力平衡计算 总阻计算 排余热系统设计等 另外必须画出所设计系统的平面图和 轴测图 5 提交设计 设计说明书与图纸等 及要求 作图规范 通风系统轴测图一张 3 号 图纸 以及平面图一张 2 号图纸 图例符号符合国家统一标准 选择计算公式正 确 计算程序清晰 单位符合国家统一标准 作图用标准统一的中望 CAD 作图 提 交课程设计任务书一份 设计书一律采用小 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 陈宇飞 3 目录目录 1 1 前言前言 1 2 2 车间的情况简介车间的情况简介 2 3 3 抛光车间通风除尘系统设计抛光车间通风除尘系统设计 3 3 1 抛光车间产生的粉尘及危害 3 3 2 通风除尘系统划分 3 3 3 接受式侧排气罩风量的计算 4 3 4 风管设置 4 3 4 1 风管断面形状 4 3 4 2 风管材料 5 3 5 除尘器的选择 5 3 6 排风口位置的确定 5 3 7 通风管道计算 5 3 7 1 风管路线设计 5 3 7 2 风管的水力计算 6 3 8 风机选择 11 3 9 配套电机选择 12 4 4 发电机室余热排除系统设计发电机室余热排除系统设计 12 4 1 发电机室产生余热及影响 12 4 2 排除余热系统设计 12 5 5 结束语 结束语 13 6 6 参考文献参考文献 14 7 7 附录附录 14 1 1 1 前言前言 人类在生产与生活的过程中 需要有一个清洁的空气环境 包括大气环境和室内空气环境 但是 许多生产过程中如水泥 耐火材料 有色金属冶炼 铸造等都会散发大量粉尘 如 果任意向大气排放 将会污染大气 危害人民健康 因此含尘气流必须经过通风除尘系统进 行净化处理 达到排放标准才允许排入大气 而这学期我们做过的可燃易燃粉尘爆炸事故模 拟装置实验中 我们更加可以深切地了解到 在人们生产活动中 对于某些产生超标粉尘量 的生产场所 必须设计完善合理的通风除尘系统 确保生产车间空气质量达标 保障企业生 产者的健康 在此次课程设计里主要包括两个方面的内容 第一 生产工艺的要求使车间产生大量的 粉尘所以要求设计合理有效的通风除尘系统来净化空气质量 第二方面 发电机室散发大量 的热量对机器和人体造成影响所以要求设计排除余热系统来保证车间内热量平衡 在该课程 设计中 该企业抛光生产车间产生的粉尘有 抛光粉剂 粉末 纤维质灰尘等 石棉粉尘 车间职工长期工作在此吸入大量粉尘不能排出易造成矽肺 石棉肺或尘肺等疾病 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 经过净化处理排至室外 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 同时 针对发电机散发热量的已知 数据和实际条件来设计排除余热系统 通过此次设计 使同学们亲自动手进行通风除尘系统 的设计及计算 切实体会通风除尘在工业生产中的重大作用 2 2 2 车间的情况简介车间的情况简介 图 2 1 车间平面图 该企业抛光生产车间如图所示 整体厂房的长为 19 2m 宽为 14 4m 高为 6m 厂房一边 设置分成 3 个抛光车间和 1 个发电机室 每个厂房的宽为 4 8m 长为 6m 高为 6m 每个抛 光车间内均设有一台抛光机 抛光机由一个抛光轮组成 抛光轮的中心标高是 1 2m 距墙 1 5m 抛 光车间产生粉尘 粉尘的成分有 抛光粉剂 粉末 纤维质粉尘等 尤其以石棉粉尘为主 抛光的主要目的是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件 由于抛光车间产生的粉尘对人体的 健康有危害 所以必须根据车间的具体情况来设计合理高效的通风除尘系统 车间发电室有两 台直流发电机 发电机室内直流发电机产生很大热量 散热量为 20kw 所以夏季必须采用机 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 中间空着 2 4m 19 2m 6m 的空间 另一边为 19 2m 6m 6m 的电镀区车间 3 3 3 抛光车间通风除尘系统设计抛光车间通风除尘系统设计 3 1 抛光车间产生的粉尘及危害 根据已知资料 抛光车间产生的粉尘成分有 抛光粉剂 粉末 纤维质粉尘等 尤其以石 棉粉尘为主 粉尘对人体的危害同粉尘的性质 粒径大小和进入人体的量有关 粉尘的化学性质是危害人体的主要因素 因为化学性质决定它在体内参与和干扰生化过程 的程度和进度 从而决定危害的性质和大小 有些毒性强的金属粉尘 铬 锰 铬 铅等 进入人体后 会引起中毒以致死亡 粉尘大多都能直接对肺部产生危害 一般粉尘进入人体 肺部后 可能引起各种尘肺病 有些非金属粉尘如该车间产生的石棉性粉尘由于吸入人体后 不能排除 将变成矽肺 石棉肺或尘肺 粉尘粒径的大小也是危害人体的另一个重要因素 粉尘粒径小在空气中不易沉降 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 粉尘的表面还可以吸 附空气中的有害气体 液体及细菌病毒等微生物 是污染物质的媒介物 该车间生产的粉尘 为粒径 0 5 1 m 的粉尘 此粉尘能进入人体的肺泡 如果在肺泡内沉淀下来将使肺泡成为 吸收有害物的主要地点 而且被肺泡吸收后不经肝脏的排毒作用 直接被血液及淋巴液输送 至全身 将对人体产生很大的危害 若工人在该车间工作时间越长久 粉尘通过呼吸道 皮肤 消化道进入人体的量就越多 对人体的影响就越大 同时 粉尘对生产的影响主要是降低产品质量和机器的工作精度 还使光照度和能见度 降低 影响室内作业的操作 3 2 通风除尘系统划分 根据图纸可知 三个抛光车间的室内设备布置室内条件相同 因此空气处理 通风除尘要 求和室内参数也一致 根据划分同一系统的原则 同时为了方便应用 这里可以设计成由一台 风机与其联系在一起的管道及设备构成的系统 整个系统设备分为 三个接受式侧排气罩 相关风管 一个袋式除尘器 一个风机和相 配套的电机等 4 3 3 接受式侧排气罩风量的计算 根据原始资料 排气罩排风量的计算一般按抛光轮的直径计算 L A D 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 所以 当直径为 D 200mm 抛光轮为布轮 A 取 6m3 h mm 时 L A D 6m3 h mm 200mm 1200mm 采用接受式侧排气罩 罩口尺寸为 300 300 高 抛光轮距离外墙有 1 5m 所设计位置如图 所示 图 3 1 抛光机排气罩设计位置简图 3 4 风管设置 3 4 1 风管断面形状 风管断面形状有矩形和圆形两种 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 直径比较小 容易制造且保温亦很方便 当风管中流速较高 风管直径比较 小时 例如除尘系统和高速空调系统都采用圆形风管 因此 本通风管道设计中也采用圆形 5 断面 3 4 2 风管材料 风管的材料应根据使用要求和就地取材的原则选用 薄钢板是最常用的材料 有普通薄钢板和镀锌薄钢板两种 他们的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 一般通风系统采用 0 5 1 5mm 的薄 钢板 3 5 除尘器的选择 为防止大气污染 当排出空气中有害物量超过排放标准时 必须采用净化设备 达到标准 后排入大气 净化设备有各类除尘器和空气过滤器等 除尘器的选型一般参照处理粉尘量 粉尘的分散度和密度 粉尘粘附性 比电阻等 袋式除尘器对于 1 0 m 的粉尘 除尘效率达 到 98 99 因此此设计采用脉冲清灰袋式除尘器 阻力为 1500 Pa 3 6 排风口位置的确定 根据由工业通风 第三版 孙一坚主编 书中规定 在一般情况下 通风排气立管出口至少 高出屋面 0 5m 车间的高度为 6m 所以 该设计里面排风口设在高度为 6 5m 的伞形风帽上 3 7 通风管道计算 3 7 1 风管路线设计 如图 3 2 所示 因为抛光机中心标高为 1 2m 所以 设计管道在连接抛光机后直接以高 出地面 1 2m 的距离水平连出室外 然后依旧在高度为 1 2m 的水平距离上挨着墙面连接到主 管道上 其他两个抛光机的通风管道依次类推 这样 既可减少不必要的弯道采取直线线路 尽量避免采用过多的弯道减小阻力 另一方面 尽可能缩短管道的长度 降低管道的材料成 本 达到既经济又高效率的效果 6 图 3 2 通风系统设计简图 3 7 2 风管的水力计算 1 对图中的各管段进行编号 标出管段长度和各排风点的排风量 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 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 在正常运行条件下 除尘器的漏风率不应大于 5 考虑到除尘器及风管漏风 管段 6 及 7 的计算风量为 3600 1 05 3780 m3 3 h 填入下总表 3 2 4 根据下表 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 表 3 1 除尘风管的最小风速 粉尘类别粉尘名称垂直风管水平风管 纤木屑 刨花 1214 维干燥粗刨花 大块干木屑 1416 7 粉潮湿粗刨花 大块湿木屑 1820 尘棉絮 810 麻 1113 石棉粉尘 12121818 管段 1 根据 L1 1200 m3 h 0 33m3 s V1 18 m s 号管道水平放置 由工业通风 第三版 孙一坚主编 书中附录 6 可查出管径和单位长度摩擦阻力所选管径应尽量符合附录 8 的 通风管道统一规格 D1 160mm 28 Pa m 1m R 同理根据管道 3 4 5 6 7 的管径及比摩阻 具体结果见下表 3 2 5 确定管段 2 4 的管径及比摩阻 计算出摩擦阻力 具体结果见下表 3 2 6 根据附录 7 确定各管段的局部阻力系数 计算出局部阻力 1 管段 1 产生局部阻力的有 3 个地方 接受罩 渐缩管 30 1 0 10 90 度 弯头 R D 1 5 1 个 2 0 17 三通 1 3 如图三通图 1 所示 三三三 1062 1 220 160 220 160 22 2 3 2 2 3 1 3 2 3 1 D D D D F F F F 30 FFF321 53 0 2 3 2 3 2 D D F F 5 0 67 0 33 0 3 2 L L 8 查表得 3 0 53 1 0 10 0 17 0 53 0 8 2 管段 2 产生局部阻力的有两个地方 接受罩 渐缩管 30 1 0 10 60 度 弯头 R D 1 5 1 个 2 0 13 三通 2 3 见三通图 1 30 查表 3 0 14 2 0 10 0 13 0 14 0 37 3 管段 3 产生局部阻力的有 1 个地方 三通 3 5 如图三通图 2 所示 30 三通图 2 184 1 250 160 250 220 22 2 5 4 2 5 3 5 4 5 3 D D D D F F F F FFF543 4096 0 2 5 4 5 4 D D F F 33 0 1 33 0 5 4 L L 查表得到 0 61 4 管段 4 产生局部阻力的有 3 个地方 接受罩 渐缩管 30 1 0 10 60 度 弯头 R D 1 5 1 个 2 0 13 三通 4 5 见图三通图 2 30 9 查表得到 3 0 20 4 0 10 0 13 0 20 0 43 5 管段 5 产生局部阻力的有 1 个地方 除尘器进口变径管 渐扩管 进口尺寸 300mm 800mm 变径管长度为 500mm tan 34 5 查表得到 5 0 8 6875 0 400 250800 2 1 6 管段 6 产生局部阻力的有 4 个地方 除尘器出口变径管 渐缩管 进口尺寸 300mm 800mm 变径管长度为 500mm tan 33 1 0 1 65 0 400 280800 2 1 风机进口渐扩管 先选出一台风机 进口直径 D 500mm 长度为 300mm 19 3 2 6 0 6 0 D D F F tan 20 查表得到 2 0 6 37 0 300 280500 2 1 90 度 弯头 R D 1 5 2 个 3 0 17 2 0 34 6 0 10 0 6 0 34 1 04 7 管段 7 产生局部阻力的有 2 个地方 风机出口渐扩管 出口尺寸 410 315mm mm D 420 7 tan 5 14 查表得到 0 07 0 500 320410 2 1 带扩散管的伞形风帽 h 0 5 0 60 D0 7 0 0 6 0 6 7 对并联管路进行阻力平衡 1 汇合点 A P1 331 9Pa P2 144 8Pa 不平衡 10 4 56 9 331 8 144 9 331 1 21 为使管段 1 2 达到阻力平衡 改变管段 2 的管径 增大其阻力 10 根据公式有 mm 225 0 2 2 22 DD 8 132 9 331 8 144 160 225 0 根据通风管道统一规格 取 140mm 2 D Pa149 140 160 8 144 225 0 2 10 56 1 339 149 9 331 1 21 p pp 此时仍处不平衡状态 如继续减小管径 仍处不平衡状态 因此决定取 D2 130mm 在运 行时再辅以阀门调节 消除不平衡 2 汇合点 B P1 P3 331 9 200 2 532 1Pa P4 159 2 Pa 70 10 不平衡 31 431 1 532 2 159 1 532 为使管段 3 4 达到阻力平衡 改变管段 4 的管径 增大其阻力 根据公式有 mm 225 0 4 4 44 DD122 1 532 2 159 160 225 0 根据通风管道统一规格 取 130mm 2 D Pa 8 166 130 160 2 159 225 0 4 66 10 1 532 8 166 1 532 31 431 pp ppp 此时仍处不平衡状态 如继续减小管径 仍处不平衡状态 因此决定取 D2 120mm 在运 行时再辅以阀门调节 消除不平衡 11 表 3 2 管道水力计算表 管段 编号 流量 m3 h m3 s 长度 l m 管 径 D 流 速 v m s 动 压 Pd Pa 局部 阻力 系数 局部阻 力 Z Pa 单位长度 比摩阻 Rm Pa m 摩擦 阻力 Rml Pa 管道阻力 Rml z Pa 备注 1 1200 0 3 3 6 316018194 40 8155 528176 4 331 9 3 2400 0 6 7 4 822018194 40 61118 61781 6200 2 5 3600 1 0 0 2 425018194 40 8155 51433 6189 1 6 3780 1 0 5 1 528018194 41 04202 21319 5221 7 7 3780 1 0 5 6 53201286 40 651 84532 584 34 2 1200 0 3 3 2160202400 3788 83672144 8 阻力不平 衡 4 1200 0 3 3 2160202400 43103 23672159 2 阻力不平 衡 2130149 4120166 8 除尘器 1500 注 管道为了增大阻力 促进阻力平衡 故流速调节为 20m s 3 8 风机选择 通风除尘系统总阻力为 P Rml Z 331 9 200 2 189 1 221 7 84 34 1500 2534 2 Pa 考虑到风管 设备的漏风及阻力计算的不精确 应该按下式来计算风压风量选择风机 Pa 风压附加系数 这里取 1 15 PKP pf p K m3 3 h 风量附加系数 这里取 1 15 LKL pf l K 风机风量 Lf 1 15L 1 15 3780 4347 m3 h 12 风机风压 Pf 1 15 1 15 2534 2 Pa 2914 3Pa 查阅 风机手册 根据以上所求 风机风量 Lf为 4347 m3 h 风机风压 Pf2914 3 Pa 参考 风机手册 选取 Y5 48 型 4 号离心风机 风机转速 3550r min 皮带传动 3 9 配套电机选择 根据所选取的风机型号 查阅 风机手册 其配套电机为 Y132S1 2 型 功率为 5 5kw 4 4 发电机室余热排除系统设计发电机室余热排除系统设计 4 1 发电机室产生余热及影响 随着生活水平的提高 人们对于自身健康 舒适直接有关的周围空气环境也有了更高的要 求 在分析了粉尘 有害气体对人体影响以后 另外一个重要的条件就是室内余热的问题 对人体最适宜的空气环境 除了一定的空气清洁度外 还要求空气具有一定的温度 相对湿 度和流动速度 因此 在生产车间内必须防止和排除生产中散发的大量热量 在某些散发大量热量的高温车间 如铸造 锻造 轧钢 炼焦 冶炼车间都具有辐射强度 大 空气温度高和相对湿度低的特征 根据卫生标准的规定 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 不得超过表 4 1 的规定 表 4 1 车间内工作地点的夏季空气温度 夏季通风室外计 算温度 22 及以 下 23242526272829 3 2 33 及以 上 工作地点与室外 温差 1098765432 根据车间平面布局图 在厂房里第一个车间就是发电机室 根据已知条件 车间发电室有 两台直流发电机 而作为车间内主要的散热设备之一 发电机产生很大热量 散热量为 20kw 工作时间车间夏天温度最高达到 40 度左右 空气流通不好 另外 持续的高温 闷热 导致员 工流失率高 劳动强度大 产品质量下降对工作者的身体健康 机器设备的寿命和工作效率 将会造成影响 所以夏季必须采用机械排风清除余热 且应保证室温不超过 40