工业通风课程设计---某企业生产车间通风系统设计

1、期由2率沈课程设计课程工业通风题目-企业生产车间通风系统设计院系专业班级学生姓名学号指导教师完成时间2012.12.923课程设计任务书学生：专业：班级:I、课程设计（论文）题目：某企业生产车间通风系统设计II、课程设计原始资料（数据）：（1）某企业生产车间喷砂车间和焊接车间基本情况；（2）一车间平面布局图；一简明通风设计手册广-暖通空调制图标准IIL课程设计完成的主要内容：喷砂车间喷砂室除尘系统设计；（1）焊接车间焊接平台通风除尘系统设计。IV、提交设计形式（设计说明书与图纸、计算等）及要求：提交一份某企业生产车间通风系统设计报告和设计图纸两张。要求语句通顺、层次清楚、推理逻辑性强，设计明确

2、、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 AutoCAD 严格按照作图规范绘制，采用国际统一标准符号和日期：自 2012 年 12 月 9 日至 2012 年 12 月 23 日指导老师：身体健康。通风除尘系统的合理设计，在改善生产车间的空气条件、保护职工健康、提高劳动生产率方面，起了极其重要的作用。喷砂车间、焊接车间在生产过程中会产生大量粉尘和有害物质，如果这些有害物不进行处理，会严重污染室内外空气环境，对职工身体健康造成极大危害，引发各种职业病。关键字：喷砂车间；焊接车间；有毒有害物质；通风系统设计ABSTRACTABSTRACTAsChinasindustri

3、alproductionscaleofdevelopment,GDPgrowthatthesametime,industrialpestsisalsoincreasing.Ifwedonotdealwiththesepests,itwillpollutetheindoorandoutdoorairenvironmentandharmthebodyseriously.Thereasonabledesignofventilationdustremovalsystemplaysaimportantroleinimprovingtheairconditionsoftheproductionworksh

4、op,protectingworkerhealth,andimprovinglaborlevel.Sandshop,weldingshopintheprocessofproductionwillproducealotofdustandharmfulsubstances,ifwedonotdealwithairenvironment,workerhealthwillgetgreatharm,andsufferfromallsortsofoccupationaldisease.Keywords:sandshop;weldingshop;harmfulsubstances;designofventi

5、lationsystem1 前言 12 车间简介 22.1 车间介绍 2随着我国工业生产规模的不断发展,日益增加，这些有害物如果不进行处理,GDB 曾长的同时，散发的工业有害物也会严重污染室内外空气环境，危害群众2.2系统划分23 喷砂车间除尘系统设计 33.1 排风罩 33.2 除尘器 33.2.1旋风除尘器 53.2.2袋式除尘器 53.3 风管 63.3.1弯头 73.3.2三通和四通 73.3.3风管断面形状的选择和管道定型化 83.3.4风管材料的选择 83.4 排风口的确定 93.5 水力计算 93.5.1喷砂车间风量计算 93.5.2水力计算 94 焊接车间除尘系统设计 174.

6、1 排风罩 174.2 除尘器 174.3 风管 184.4 排风口的确定 184.5 水力计算 184.5.1风量计算 184.5.2水力计算 195 结论 25参考文献 26附录 261 1 前言在工业生产工程中散发的各种污染物（颗粒物、污染蒸汽和气体）以及余热和余湿，如果不加以控制，会使室内外环境空气受到污染和破坏，危害人类的健康、动植物生长，影响生产过程的正常运行。因此，控制工业污染物对室内外空气环境的影响和破坏，是当前急需解决的问题。要解决这些问题需要有一套效率高的通风除尘系统。在通风除尘系统设计过程中，选择合适规格的除尘器、排风罩、风机、合理布局等是通风除尘能否达到设计要求的关键。

7、用通风方法改善车间环境空气质量，就是在局部地点或整个车间把不符合卫生标准的污染空气经过处理达到标准排至室外，把新鲜空气或经过净化符合卫生标准的空气送入室内。防止工业污染物污染室内空气最有效的方法是：在污染物产生地点直接进行捕集，经过净化处理，排至室外，这种通风方法称为局部通风。局部排风系统需要的风量小、效果好，本次课程设计就采用局部排风。为了保证室内空气的清洁度，通风空调系统的进风需要净化处理。对于以温湿度要求为主的空调系统，进风空气的含尘浓度一般要求低于 12mg/m3 为了合理的布置通风系统及确定风管的尺寸，使系统的初的投资和运行费用综合最优，我们必须对通风系统进行设计与优化。2 2 车间

8、简介2.1车间介绍某企业电镀工部有喷砂车间、电镀车问、焊接车间等生产车间，车间平面图见图 1。图1车间平面图喷砂车间有两个大型喷砂机，尺寸为 1200*1200*2000mm 所用材料为金刚砂，金刚砂应回收，作业时工人应两手伸入喷砂室内，一手拿工件，一手拿压缩空气管道和干砂管道，考虑到工作时含尘浓度高，应考虑喷砂室的密闭性。焊接车间有三个焊接平台，平台尺寸为 1000*1000*600mm 该车间采用 co2 气体保护焊，焊接过程中产生大量的金属氧化物、电焊烟尘、一氧化碳、氮氧化物、臭氧，焊接烟尘颗粒直径在 0.1-1pm 之间，热源温度 600Co为了给操作设备的工人创造一个良好的工作环境，

9、预防职业病，该车间需要设计适宜、有效的通风除尘系统。通风除尘系统流程如下：粉尘一排风罩一风管一除尘器一风机一排放到室外。2.2系统划分由于喷砂车间和焊接车间工作台相距甚远，两车间产生的粉尘种类不同，所以排风系统应分为两个，除尘设备和风机设置在室外。3 3 喷砂车间除尘系统设计3.1排风罩风罩的作用是为尽量吸入粉尘，使除尘效率提高。为保证污染物全部吸入罩内，必须在距离吸气口最远的污染物散发点上造成适当的空气流动，把排风罩尽量靠近污染物源，依靠罩口的抽吸作用，在污染物散发点造成一定的气流流动，把污染物吸入罩内。风管的进口处是各种形式的排风罩。它能改善排放粉尘有害物的工艺和工作环境，尽量减少粉尘排放

10、及危害。喷砂机使用材料为金刚砂，工作时会产生大量高浓度粉尘，为防止粉尘发生二次尘化作用进一步扩散到整个生产空间危害作业人员身体健康，喷砂机的排风罩直选用密闭罩，只需较小的排风量就能有效控制污染物的扩散，排风罩气流亦不受周围气流的影响，经后文的水力计算，选择密闭罩排风罩，其具体参数及图纸见图2。落沙机固定密闭单图2整体密闭罩2.3除尘器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。颗粒物的性质对除尘3器的性能具有较大的影响， 例如粘性大的颗粒物容易粘结在除尘器的表面， 不宜采用干法除

11、尘。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效率是完全不同的。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、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颗粒物的处理问题。对于可以回收的粉粒状物料，如耐火粘土、面粉等，一般采用干法除尘，回收的颗粒物可以纳入工艺系统。考虑到上诉因素以及结合下文的水力计算， 选用旋风除尘器进行预除尘， 再用袋式除尘器进行二次除尘。各种除尘器白类型见表 1表1各种常用除尘器

12、的综合性能表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50595988001200中中冲激式除尘器59510001600中中上电除尘器0.51909850130大中上袋式除尘器0.51959910001500中上大文丘里除尘器0.519098400010000少大3.2.1 旋风除尘器经选择，旋风除尘器的具体参数及其图纸见图 3图3旋风除尘器3.2.2 袋式除尘器经选择，袋式除尘器的具体参数及其图纸见图 4图4袋式除尘器3.3风管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。风管上应设置必要的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计和采样孔等）或预

13、留安装测量装置的接口。调节和测量装置设在便于操作和观察的地点。风管的布置还要求顺直，避免复杂的局部管件。弯头、三通、四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。除尘管道宜采用圆形钢制风管，具接头和接缝应严密，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。3.3.1弯头针对喷砂车间的具体情况，在弯头处把含尘浓度高的管段做成矩形，弯头内衬上便于更换的橡胶板，对含尘浓度低的管段仍采用圆形。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

14、失越小，在设计中一般采用 R=1.5d.3.3.2三通和四通三通的作用是使气流分流或合流，二股气流在汇合时发生碰撞以及气流速度改变时形成的涡流造成三通处气流的局部阻力。二股气流在汇合过程中的能量损失一般是不同的。三通局部阻力的大小取决于二个支管与总管的气流速度、气流的方向、支管与总管的夹角等。由于风管走向互相垂直，喷砂车间通风除尘设计系统中选用了圆形三通（如下图图 5 所示）。图5圆形三通示意图四通为通风管道的连接件，又叫管件四通，四通管件，或者四通接头，用在主要管道分支管较多的地方。焊接车间通风除尘系统设计选用了四通。（如下图图 6 所示）图6合流四通示意图3.3.3风管断面形状的选择和管道

15、定型化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养、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。所以，风管截面形状选择采用圆形风管。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。3.3.4风管材料的选择风管材料应根据使用的要求和就地取材的原则选用。用作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、胶

16、合板、纤维板，矿渣石膏板，砖及混凝土等。材料对比如下：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。具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。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，但不耐高温不耐寒，只适用于-10C+60C 的环境，并且在辐射热作用下容易脆裂。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，阻力较小。因此，风管采用厚度为 0.51.5mm 的薄钢板材料制作。3

17、.4排风口的确定排风口是排风的末端装置，是将室内集中的污浊气体排放至室外的排气装置。在工业建筑中经常作成排风立管，在一般情况下通风排气立管出口至少应高出屋面 0.5m。在本设计中喷砂车间排风口的高度设置为 10m 为了防止雨、雪等进入排风管或利用室外空气流速形成风压以加强排风能力，排风末端应装风帽。3.5水力计算3.5.1喷砂车间风量计算关于喷砂室排风量的计算方法，我组主要根据喷砂室的体积确定，一般可按换气次数（见表 2）确定喷砂室除尘风量，即L=60nV=60*20*1.2*1.2*2=3456m3/h3式中 L喷砂室除尘风量，m/h；N每分钟换气次数，可按表 2 选取；,3V喷砂室体积，m

18、。表 2 喷砂（丸）室换气次数建筑体积（m3）换气次数（1/min）喷砂室喷、抛丸室1-230252-520155-10151110-20129201073.5.2水力计算图7喷砂车间轴测图(1)对图 7 喷砂车间轴测图的各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量。(2)选定最不利环路，本系统选择 1-3-旋风除尘器-4-袋式除尘器-5-风机-6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。根据表 3,输送含有金刚砂粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管15m/s、水平风管 19m/so因为旋风除尘器密闭性很好，因此不用考虑其漏风量

19、，考虑到袋式除尘器及风管漏风，管 5 及管 6 的计算风量为6912(1+5%)-7257-6m3 3/h管段 1根据L1=3456m3/h(0.96m3/s)、V1=19m/s,由下图查出管径和单位长度摩擦阻力。所选管径应尽量符合图中的通风管道统一规格。见图8D1=250mm,Rm1=16Pa/m;10耐火材料粉尘1417粘土1316石灰石1416水泥1218矿物粉尘湿土（含水2犯下）1518重矿物粉尘1416轻矿物粉尘1214灰土、沙尘1618干细型砂1720金刚砂、刚玉粉1519钢铁粉尘1315金属粉尘钢铁屑1923铅尘2025轻质干粉尘（木工磨床粉尘、烟草灰）810煤尘1113其他粉尘

20、然粉尘1418谷物粉尘1012表3除尘风管的最小风速（m/s）20X1020X102/m/?10X10410X1048XIQ8XIQ4 46X16X104044X1044X1043X1043X1042X10*2X10*1X10*1X10*8XLO8XLO3 36X10*6X10*4X104X101 13X3X1010J J2xi02xi0J J1X101X103 3800800600600400400MR0.20.2040.60040.60818124 46 6 10102030405020304050闻网）孽位长度操阻力匚工、，工/aaiMJaaiMJAH:，s，%小包、31kii3w35图

21、8通风管道单位长度摩擦阻力线算图）0同理可查的管径 3、4、5、6 的管径及比摩阻，具体结果见（表（4）确定管段 2 的管径及比摩阻，具体结果见（表）。11（5）根据图 9,喷砂车间轴测图确定各管段的局部阻力系数。1）管段 1设备密闭罩（查文献10=1.0900弯头（R/D=1.5）一个：六07直流三通（1一；3）根据F1 1+F2F3,。=30L23456八=0.5L36912杳得1313=04=1.00.171.04=2.212）管段 2设备密闭罩（查文献10,1=1.0;90 弯头（R/D=1.5）一个：02=0.17;直流三通（23）根据巳/2st曰，“=30查得 23=1.04%-1

22、.00.171.04=2.213）管段 3旋风除尘器进口变径管（渐扩管）12F22502F3,370=0.46F2250=IF31370=0.46L23456八一=0.5L36912图9圆（方）形弯管的局部阻力系数除尘器进口尺寸 300*800mm 变径管长度为 500mm,1（800-370）tan：二一25004）管段 4旋风除尘器出口变径管（渐缩管）除尘器出口尺寸300 x800mm,变径管长度为 500mm,a=22.7袋式除尘器进口变径管（渐扩管）袋式除尘器进口尺寸300父*。0mm,变径管长度为 500mm,风机进口渐扩管先近似选出一台风机，风机进口直径500mm,变径管长度l=3

23、00mmF0,500:F5-430=1.354302300=0.1213=0.43tan-1x（800-370）2500=0.43tan幽*）500=0.43a=22.72=0.60=12=0.1。0.60=0.705）管段 5袋式除尘器出口变径管（渐缩管）袋式除尘器出口尺寸300”，mm,1（800-430）tan:=0.37500二=二1=0.10变径管长度为 500mm,90。弯头R/D=1.52 个2=20.17=0.34a=22.7=0.60表4渐扩管的局部阻力系数渐扩瞥=0.100.340.025=0.4656）管段 6风机出口渐扩管风机出口尺寸：420mm 三。mm4302一=-

24、4=1.07F420320=0带扩散管的伞形风帽(h/D)=0.5(见表 5)、=0.607）计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。计算结果见表8）对并联管路进行阻力平衡汇合点 A1=581.帼勺2=581.09pa此时，系统阻力平衡9）计算系统的总阻力-V-1人(RmlZ)=581.09177.96163.6298.77513912001200=3560.445Pa14a=7*3=0.025表5伞形风帽的局部阻力系数D6=43mlm=0.601-2”1=0%10%Lf=1.15L=Lf=1.15L=1.157257.6=8346.24m3 3/hPf=1.15L=1.153560.445=40

25、94.51Pa选用C4-68NO.5 风机Lf9123131hPf=3330Pa风机转速 n=2900r/min 皮带传动配用电动机型号丫16M2 2-，号，电动机功率N=15KW10）选择风机15风机风量风机风压表5喷砂车间管道水力计算表管段编 R流里m/h(m3/s)长度l(m)管径Dmm流速v(m/s)动压P4(Pa)局部阻力系数2E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13456(0.96)6.425019216.62.21478.6916102.4581.0936912(1.92)437019216.60.60129.96

26、1248177.9646912(1.92)137019216.60.70151.621212163.6257257.6(2.02)6430151350.46562.77563698.77567257.6(2.02)10430151350.60815.85813923456(0.96)6.425019216.62.21478.6916102.4581.09阻力平衡袋式除尘器1200旋风除尘器1200164 4 焊接车间除尘系统设计4.1排风罩焊接平台工作时烟尘颗粒直径在 0.1-1pm 之间，应采用热源上部接受式排风罩，其具体参数及图纸见图 10。图10热源上部式接受罩4.2除尘器考虑到焊接车间

27、的实际情况，焊接烟尘颗粒直径在 0.1-1pm 之间，热源温度 600C,为了达到除尘高效率和经济实惠的目的，应采用湿式除尘器。具体型号、参数及图纸见下图图 11。17图11湿式除尘器4.3风管焊接车间的风管同上文喷砂车间风管的选择，根据车间实际情况，风管材料要求耐寒耐高温，阻力较小。因此，风管采用厚度为 0.51.5mm 的薄钢板材料制作。4.4排风口的确定在本设计中焊接车间排风口的高度设置为 8m 为了防止雨、雪等进入排风管或利用室外空气流速形成风压以加强排风能力，排风末端应装风帽。4.5水力计算4.5.14.5.1风量计算热源为水平面，长宽尺寸均为 1m,热源至计算断面的距离 H 为 0

28、.5m,温度 600 度1.5Ap=1.511m5由于1.5Ap p*该接受罩为低悬罩。热源对流散热量：1844Qi；tF=1.7：t3F=1.7F一13i=8222J/s=8.22KJ/sZ=H+1.26B=0.5+1.26*1=1.76m热射流收缩断面上的流量：Lz=0.04Q1 1/Z3/23/20.0 x48.2%1.3 376m0s188/焊接车间室内横向气流干扰小，因此罩口断面尺寸为：D=B+200=1000+200=1200mm取v=0.ms排风罩排风量为：L=LZvF=0.1880.5(1.22 2-1)=0.408m3 3/s4.5.24.5.2 水力计算图12焊接车间轴测图

29、(1)对图 12 焊接车间轴测图中的各管段进行编号，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 1-4-除尘器-5-风机-6 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。根据表 3,输送含有钢铁粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管13m/s、19水平风管 15m/so考虑到除尘器及风管漏风，管段 5 及 6 的计算风量为：4406.41.05=4626.72m3 3/h管段 133,根据L1 1=1468.8m/h（0.408m/s）、Vl l=15m/s,有图1查出管径和单位长度摩擦阻力。所选管径应尽量符合图中

30、的通风管道统一规格。D1=180mmRm=16Pa/m同理可查的管径 3、4、5、6 的管径及比摩阻，具体结果见（表）。（4）确定管段 2 的管径及比摩阻，具体结果见（表）。（5）根据图 12,焊接车间轴测图确定各管段的局部阻力系数。1）管段 1矩形伞形罩：口=60*,，=0.16；900弯头（R/D=1.5）一个，一二合流四通（1-4）如图13所示。图13合流四通图表6合流吸入四通局部阻力系数表V2/V10.60.81.01.21.41.6E10.40.350.20.100E2-1.8-0.700.10.250.35E30.40.80.20.100VI/根据表 6 丁=1V2查得JT=0.2

31、；20工=0.160.170.2=0.53管段 2矩形伞形罩：a=60,，=0.16;900弯头（R/D=1.5）一个，二。70合流四通（2-4）:2）-0.160.170=0.333）管段 3矩形伞形罩：口=60。，。=0.16;900弯头（R/D=1.5）一个，二。702合流四通（3f4）:尸）0.2=0.160.170.2=0.53管段 4除尘器进口变径管（渐扩管）除尘器进口尺寸为 300*800mm,变径管长度为 500mm,1（80-0320）tan=-=0.482500c(=25,8=5）管段 5除尘器出口变径管（渐缩管）除尘器出口尺寸为 300*800mm,变径管长度为 500m

32、m2)4)1800340tan=0.46500二二 24.5=0.1090弯头 R/D=1.52 个=20.17=0.3风机进口渐扩管先近似选出一台风管，风机进口直径500mm 变径管长度为 300mmF0_5002 2F5340=2.161500tan-=23003400.：=15=0.2、=0.100.340.2=0.64216）管段 6风机出口渐扩管风机出口尺寸：420mm*320mmD=340mm340=0.F420320带扩散管的伞形风帽（h/D）=0.5:0.60：=0.607）计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。计算结果见表8）对并联管路进行阻力平衡汇合点 A1=199.P5”2

33、=247.55Pa为使管段1、3达到阻力平衡，改变管段3的管径，减小其阻力。根据公式有：根据通风管道统一规格，取D3 3=190mm,其对应的阻力位为3Pl-：P3_199.55-194.67”1199.55此时汇合点 A 达到平衡状态2）计算系统的总阻力：nB(RmlZ)=199.5510399.396108.04120Pa1?f=1.15；P-1.151依：.966；立选用 C4-68NO.4 风机3）风机的选择风机风量Lf=1.15L=1.154626.72=5320.728m3 3/h2268.”3I中3247.55-199.55247.55=19.39%10%D3=D30.225里4!0.225,1247.55)=180.I200)=188.85mm1,3.247.55厘=194.67Pa=2.45%10%风机风压Lf=563$hPf=1970Pa风机转速 n=2900r/min 皮带传动配用 Y112M-2 型电动机，电动机功率23N=4KW。表6焊接车间管道水力计算表管段编R、一3流量m/h(m/s)长度l(m)管径Dmm流速v(m/s)动压P4(Pa)局部阻力系数2七局部阻力Z(P