安全工程工业通风课程设计

/课程设计课题名称某企业车间除尘系统设计专业名称安全工程所在班级安本班学生姓名学生学号指导教师湖南工学院课程设计任务书安全与环境工程系安全工程专业学生姓名:学号：专业：安全工程1．设计题目：某企业生产车间除尘系统设计设计期限:自2010年12月３。设计原始资料:1）某企业生产车间平面布局；2)抛光间、打孔间局部排风罩风量；3）暖通空调制图标准ＧＢT5０114－2001;4）通风系统方案的确定、系统划分应注意的问题5)《简明通风设计手册》。4.设计完成的主要内容:1)抛光车间除尘系统设计与计算；系统划分与风管布置;风管的材料选择;2)打孔车间除尘系统设计与计算；3）抛光车间和打孔车间及通风系统轴测图与平面图。5.提交设计（设计说明书与图纸等)及要求：提交一份某企业生产车间除尘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AuｔoCＡD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：2010年12月5指导老师(签名）：学生(签名)：目录TOC\ｏ＂１—３"\h\z\uHYPEＲLINK\ｌ＂_Toc2８21７７851"1前言 PAGEREF＿Toｃ28２17７85１\ｈ3HYPＥRLINK＼l＂_Tｏc28217７８５2”2车间简介 PAGEＲEF_Toc2821７７8５２＼h４HYPＥRLINK\l”_Toc2８2１7７８5３"3抛光和打孔车间通风除尘系统设计与计算 ＰAGEＲＥF_Ｔoc2８21778５3＼h5HＹPERLINK\ｌ”_Ｔoｃ２8２1778５4＂３.1系统和设备的布置 ＰAGEREF＿Toc２821７7854\h5ＨＹＰERＬIＮK\ｌ”_Toc２82１77８５５"3.2风管系统的进口 PAGEREF_Ｔoｃ２８2１77８55\ｈ6HＹPＥRＬINK\l＂_Tｏc282１77856”３。３弯头 PＡGＥＲEF_Toc2８21７7856\h6HYPERLIＮＫ\l”_Tｏc28２177857"3．４除尘器的选择ﻩＰAGEREF＿Toc282177857\ｈ6ＨYPERLＩNK３．7抛光水力计算ﻩPAGＥＲＥF_Toc2821７７860\ｈ7HYPERLINK\l”＿Toc2８2177861”3.7.1计算各管段的局部阻力系数 PAGEREF_Tｏc28217７86１\ｈ8ＨYPＥRLIＮK\ｌ”_Toc２82177862"３.7.２计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力 PAGEREＦ_Toｃ2821７786２\h９HＹPERLINK\ｌ＂＿Toｃ２82177８63＂３.7。3对并联管路进行阻力平衡ﻩPAGＥREF＿Toｃ28２177863\h1０HYPERＬＩNK\l”_Tｏc28217７86４”3。7．４计算系统的总阻力和选择风机ﻩＰAＧERＥF＿Toc282177864\h11HＹPＥRＬINＫ\ｌ”＿Toc28２177865”3。８打孔车间的水力计算和风机的选取 PAＧＥＲEＦ_Toｃ２82177865＼h１1HYPEＲLINK＼l"_Tｏc282177866”4结束语 PAGEREF＿Ｔoｃ2８21７7866\h1５ＨYPERLINK参考文献 PAGERＥＦ_Toｃ2８217786７＼h151前言在工业生产过程中散发的各种有害物（粉尘、有害蒸汽和气体）以及余热和余湿，如果不加控制，会是室内外空气环境受到污染和破坏，危害人类的健康、动植物的成长,影响生产过程的正常运行.为保障广大职工和居民的身体健康,创造良好的劳动和生活环境和保护大气环境,防尘工作、通风工程已成为企业生产不可或缺的一部分。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)，打孔车间产生较大颗粒的木块和刨花.此粉尘由于吸入人体后不能排出易造成矽肺、石棉肺或尘肺而车间内国家卫生标准规定石棉粉尘及含有10％的石棉粉尘最高允许浓度为２mg/m3，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。2车间简介图一某企业的抛光车间和打孔车间的平面图1）、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3２0０mm。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,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=A·Dm3/h式中：A——与轮子材料有关的系数布轮：A=6m３/h·毡轮：A=４m3／h·D-—抛光轮直径mm其主要成分有：抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等(石棉粉尘)，抛光机的排风罩采用接受式侧排风罩，排风罩口尺寸为300＊30０ｍｍ图2接受式侧排风罩图2打孔车间有两台打孔机,打孔机在工作时会产生较大颗粒的木块和刨花。打孔机中心标高900mm,排风罩采用上部吸气罩，排风罩口尺寸为300＊300mm,风量L=1300m3/h。图3密闭罩示意图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。抛光和打孔车间除尘系统工艺流程应如下:打磨抛光打孔产生粉尘→排风罩→风管→除尘器→风机→排放3抛光和打孔车间通风除尘系统设计与计算3.1系统和设备的布置为便于运行管理，且该车间三个厂房的空气处理要求相同、室内参数要求也相同,因此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一个系统。除尘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，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。3。2风管系统的进口它能改善排放粉尘有害物的工艺和工风管系统的进口处是各种形式的集气吸尘罩作环境，尽量减少粉尘排放及危害。考虑到产尘特点、扩散规律、设备允许密闭程度及工人的操作方式等因素，为使罩内气流均匀，一般适宜用圆形伞形罩。集气罩尽量靠近设在有害物源附近并将其围罩起来，既不妨碍工作又有效控制粉尘。在保证对尘源的控制效果的前提下，应尽可能考虑减少排风罩的阻力消耗。3.3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＝1～2d.3.4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，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的处理问题。石棉粉尘的粒径为0.5～１μm,为达到较高的除尘效率,参考下表各种除尘器的性能和费用，由于袋式除尘器的阻力较小，在粒径０。5～1μm之间的除尘效率较高。为了达到高效率和经济实惠的目的.在这里选择旋风除尘器。旋风除尘器是利用气流旋转过程中作用在尘粒上的惯性离心力，使尘粒从气流中分离的设备。经查资料（表1)表1各种常用除尘器的综合性能表除尘器名称适用的粒径范围（μm)效率（％）阻力(Pａ)设备费运行费重力沉降室＞５0〈505０~１3０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少大经查表:抛光车间选了XZＺ-III-D75０型号的旋风除尘器，打孔车间选了XZZ—III—Ｄ５６0３.5风管断面形状的选择风管断面形状有圆形和矩形两种。两种相比，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。当风管中流速较高，风管直径较小时,宜采用圆形风管。3.6风管的材料风管的材料应根据使用要求和就地取材的原则选用。薄钢管是最常用的材料，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。硬聚氯乙烯塑料板适用于有腐蚀作用的通风、空调系3.7抛光水力计算1)、对轴测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。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单位长度摩擦阻力.根据工业通风（第三版孙一坚主编）书中表６—４,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。旋风除尘器不考虑漏风管段４和５及６的计算风量为１2０0×3=36０0m3/ｈ。根据工业通风（第三版孙一坚主编)书中表6－4。表１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.管段1根据L1＝1200ｍ３／h(０。33/s),V1=18m／s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＝160㎜=２8Pa／m同理可查的管径4、5、６的管径及比摩阻，具体结果见表3.4.确定管段2、4的管径及比摩阻，具体结果见表3.5.根据附录7确定各管段的局部阻力系数（１）管段1矩形伞形罩α=6０°ξ1=0。１690°弯头（Ｒ/D=1．５）2个ξ＝0。17×２=0.３４4５°弯头(Ｒ／D=1。5）1个ξ＝0.12合流四通（１—4)见图3图3合流四通图根据Ｖ2/V1=１，表2合流吸入四通局部阻力系数表V2/V10．60。８1.０1。21.41.6ξ１0０0000ξ2１０。4０.20．10.05０.16查得ξ14=0．2Σξ=0.16＋0.３4+０+0.12+０.２=0。8２(2)管段２矩形伞形罩α＝90°，ξ1=0。１690。弯头（R/Ｄ=1。5）２个ξ2＝0．１７×2=0。34合流四通（２—４）见图3查得ξ24=０（3）管段3矩形伞形罩α＝60°，ξ1＝0．１69０.弯头(R/Ｄ=１。5)２个ξ２=０。17×2=０。3４４5.弯头（R/Ｄ＝1．5）1个ξ３=0。12合流四通（3-4）如图3查得ξ35=0。2,（4）管段4除尘器进口变径管（渐扩管)除尘器进口尺寸347×448mm,变径管长度400mm,α=1２°ξ=0.３890.弯头(R／D＝1。5）2个ξ＝０。17×2=0.34=0.38＋0.34＝0．72(5)管段５除尘器出口变径管（渐缩管)除尘器进口尺寸34７×34７ｍｍ，变径管长度L=400mm，α＝3.3６°因为°时，ξ=0.109０.弯头(Ｒ/D＝１.5)2个，ξ＝0．17×2=0．３4风机进口渐扩管近视选出一台风机，风机进口直径Ｄ＝400mm，变径管长度l=400ｍｍα＝7。13°ξ=０。０９Σ=0。１+0.３4+0．０9＝0。５3（6)管段6风机出口渐扩管风机出口尺寸D=400ｍm,D7=３００ｍmα=7。1３°ξ≈0带扩散管的伞形风帽（h/D0=0.5）ξ=0。6０Σξ=0。60＋0=0．60６)、计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力，计算结果见表１。7）、对并联管路进行阻力平衡为了保证各送、排风点达到预期的风量，两并联支管的阻力必须保持平衡。对一般的通风系统，两支管的阻力差应不超过20%；除尘系统应不超过10％。若超过上述规定,可采用调整支管管径、增大风速和阀门调节这三种方法使其阻力平衡.该系统为除尘系统,故两支管的阻力差应不超过１0％.(１）汇合点A△P1＝４02。4１Pａ,△P2=22７．20Pa，为使管段1、2达到阻力平衡，改变管段2的管径，增大其阻力根据公式有根据通风管道统一规格，取=１５0ｍm此时仍处不平衡状态，如继续减小管径,取D２=14０mｍ，仍处不平衡状态。因因此决定取，在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。由于我所选的是合流四通，管1和管3是完全对称的，管段2作相应调整达到平衡后，相应管段1和管段3也会平衡，故不需再做重复考虑表3管道水力计算表管段编号流量ｍ3／hm3／s长度lｍ管径Ｄ㎜流速vm/s动压PdＰa局部阻力系数Σξ局部阻力ZPａ单位长度比摩阻ＲmPａ/m摩擦阻力Ｒm．lPa管道阻力Rml+zPa备注112０0(０．３3）９.0０16018194。４0.８２１59。4127２434０２。41２1200(０.33)4。8０160181９4.40。5097。2027１30２27．20阻力不平衡31２00（0。3３）９。0016018１94．40.８2159．４1272４3４02。41４3６0０（０．99）4.65２６0１６153.60。72１10。61１５1．2161．805３７80(0．9９)4。０５3４０1４117.60.53６2。38３2.４94。7063780(0．9９）7.40３401411７．6０.６070.6８５9.212９。80２1200(0.33）15０19２１6。６1０8.323８。3除尘器1200。03.７．４计算系统的总阻力和选择风机8．通风除尘系统总阻为△Ｐ=Σ（Rｍｌ+Ｚ）＝402．41+161．80+9４．７０+12９．8０+1２０0=1988。7１Ｐａ９。选择风机１、根据输送气体性质、系统的风量和阻力确定风机的类型。例如输送清洁空气，选用一般的风机;输送有爆炸危险的气体或粉尘,选用防爆风机。2、考虑到风管、设备的漏风及阻力的计算不精确,应按下式的风量、风压选择风机:风机风量Ｌｆ=1．15Ｌ=１.15×3６00=4140ｍ3/h风机风压Pf=1.15=1．１５×2５71.09=2287。01Paﻩ选用C4—7３-11ＮO。3．６排尘类离心通风机，可用于输送含尘埃、木屑、纤维的气体。风机风量；风机风压,风机转速n=3１5０r/ｍin皮带传动；配用Y１１2M-24kw型电动机.3.８打孔车间的水力计算和风机的选取1）、对附录图ｘx中的各管段进行编号,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—除尘器-4-风机－5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.根据工业通风(第三版孙一坚主编）书中表6－4，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。管段１根据L１=１３00m3/h（0。36/s）,V1=１6m/ｓ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.同理可查的管径3、４、5的管径及比摩阻，具体结果见表3。4）、确定管段2、４的管径及比摩阻,具体结果见表3。５)、根据附录7确定各管段的局部阻力系数打孔车间风量Ｌ,速度Ｖ，管径D和单位长度摩擦阻力系数Ｒ的确定和前面抛光车间各数据确定的步骤都是一样的。6）、查附录10，确定各管段的局部阻力系数.管段1①设备接收式侧排气罩：它的尺寸是300＊300，α=60°,查得ξ=０.1６②９0°弯头（Ｒ/D=1。5）1个ξ=0。1７③圆形三通（1→3）（见图５）图5圆形三通取R/D=2；Ｌ／L＝1300/２6０0=0.５查表得ξ=０．03。Σξ=0.16+0。１7＋0.０3=0。３6管段2由于管段1和管段2完全对称，并且流量和流速都相等，计算步骤都一致所以：①设备接收式侧排气罩：它的尺寸是300＊300,α=６0°，查得ξ1=0。16②９0°弯头（R/Ｄ=1.5）1个ξ2＝0.17③圆形三通(1→３),(见图5）取R0/D＝2;Ｌ2/L3=１３00/2600=0。５查表得ξ3=0.03Σξ=0.1６+0。17+0.03=0。36管段３①90°弯头（Ｒ/D=1。5)２个ξ１=０。1７×2＝0。3４②除尘器进口变径管（渐扩管）,除尘器进口尺寸36８×３６８mm，变径管长度５00mm，，,α＝７。2９°,查得ξ=0.０8Σξ=0.3４+0。0８=0．4２管段4①除尘器出口变径管（渐缩管),除尘器出口尺寸２85mm（圆管),变径管长度l=５00mm,〈1=ｔan45°，查得ξ1=0.1０②90°弯头(R/D＝1．5）2个ξ2=2×0.１7=0.3４③风机进口渐扩管，先近似选出一台风机，风机进口直径D1=40０mm,变径管长度ｌ=５0０mm，，,α=８°，查得ξ=0.08Σξ=0.10+0．３4＋0．08=0。52管段5①风机出口渐缩管，风机出口尺寸4０0×30０ｍm，D5=2６0mｍ,=8°,<45°查得ξ1=0．1②带扩散管的伞形风帽（)查得ξ=0。6Σξ＝０．1+0。6=0。77）、计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。计算结果见表4:表4打孔车间管道水力计算表管段编号流量（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Σξ局部阻力Ｚ（Pa)单位长度摩擦阻力摩擦阻力Rml(Pａ）管段阻力Rml+Z(Pa）备注1１3００（０。36１)6.０170１6１530。3655２０120１752130０(0．3６1）6.0１7０161530。3６５５20１2017532６０0(0．72）6．52401６1530．４2641384．5148。54260０(０.７2)5．５260１41１70．69819.531112５2600（0。72)7．426０１４11７0。7829.５7０.3１52.3除尘器8708)、对并联管路进行阻力平衡为了保证各送、排风点达到预期的风量，两并联支管的阻力必须保持平衡。对一般的通风系统，两支管的阻力差应不超过2０%;除尘系统应不超过1０％。若超过上述规定，可采用调整支管管径、增大风速和阀门调节这三种方法使其阻力平衡.该系统为除尘系统,故两支管的阻力差应不超过10％。汇合点所用的是圆形三通，管段1和管段2是完全对称的，并且它们的总阻力也是一样的，故它们的阻力永远都是平衡的。９）、计算系统的总阻力和选择风机系统的总阻力：1０）、选择风机：（１)、根据输送气体性质、系统的风量和阻力确定风机的类型。例如输送清洁空气,选用一般的风机；输送有爆炸危险的气体或粉尘，选用防爆风机。（2）、考虑到风管、设备的漏风及阻力的计算不精确,应按下式的风量、风压选择风机：风机风量风机风压选用C4－73—11NO．3。6排尘类离心通风机,可用于输送含尘埃、木屑、纤维的气体.风机风量；风机风压风机转速n=3150ｒ/miｎ皮带传动；配用Y１12Ｍ-24ｋw型电动机.4.除尘系统安全防护与维护4．1除尘系统安全防护4.1。1平台、梯子及照明1)、对经常检查、维修和人员通过的地点设计平台、栏杆。2)、平台一切敞开的边缘均应设置安全防护护栏，防护栏的高度应高于1050ｍm3）、除尘设备的内部应设置36V检修照明灯,照明灯的最低光度密度10，适用光源为汞灯或钠灯。4。1．2抗振加固1）、除尘管道的支、吊架应紧固可靠,锈蚀严重应及时更换。2)、除尘管道不得浮放于支架上,应设有固定管箍.３）、除尘器不得浮放于地坪上，应有固定措施4)、管道穿过楼或墙板时，管道外径应与墙或楼板有一定间隙。5)、通风机进、出口管要有固定装置（托架或支承架）。４．１.3防雷及防静电１)、户外大中型除尘器在非雷保护范围时应设防雷装置.其防雷装置应与电控接地设计。２）、除尘设备和金属结构接地3）、将袋式除尘器本体接