工业通风课程设计指导方案

工业通风课程设计指导方案一、课程设计目的1.巩固和深化工业通风课程所学理论知识，将课堂上的流体力学、传热学、粉尘控制、有害气体净化等基础理论与工程实践相结合，提升理论应用能力。2.掌握工业通风系统设计的基本流程、核心方法和技术规范，包括通风方案确定、系统阻力计算、设备选型、管路布置等关键环节，培养工程设计思维。3.提升工程图纸绘制能力，能够规范绘制通风系统流程图、管路布置图、设备安装图等核心图纸，熟悉绘图标准和规范。4.培养问题分析与解决能力，针对工业生产中的通风除尘、有害气体治理等实际问题，能提出合理的通风设计方案，具备初步的工程实践和创新能力。5.熟悉工业通风相关的国家标准和行业规范，树立安全、环保、经济的工程设计理念。二、课程设计任务与要求（一）设计任务学生需根据给定的工业生产场景（如铸造车间、打磨车间、化工反应车间等），完成一套完整的工业通风系统设计，具体包括：1.设计背景与需求分析：明确设计对象的生产工艺特点、污染物种类（粉尘、有害气体）、排放强度、车间工况（温度、湿度、气压）等基础参数，分析通风设计的核心需求。2.通风方案设计：根据污染物特性和车间布局，确定通风方式（全面通风、局部通风、混合通风），设计通风系统的整体架构（如局部排风罩的形式、送风/排风点的布置）。3.通风系统水力计算：计算通风管路的阻力损失（沿程阻力、局部阻力），确定管路直径、风速等关键参数，合理分配风量。4.设备选型设计：根据计算结果，选择合适的通风机（离心式、轴流式）、除尘器（袋式、静电式、旋风式）、有害气体净化设备（吸附法、吸收法设备）等核心设备，并进行校核。5.图纸绘制：绘制通风系统流程图、车间管路平面布置图、关键设备安装详图等，图纸需符合《建筑制图标准》（GB/T50105-2010）等相关规范。6.设计说明书撰写：整理设计思路、计算过程、设备选型依据、方案优化分析等内容，形成完整的设计说明书。（二）设计要求1.方案合理性：通风方案需针对性解决车间污染物控制问题，符合生产工艺要求，确保通风效果达标（如车间内污染物浓度低于国家标准限值）。2.计算准确性：水力计算、设备选型计算等过程需严谨，公式应用正确，参数选取合理，计算结果准确可靠。3.经济性与环保性：在保证通风效果的前提下，优化设计方案，降低系统投资和运行能耗；选用的设备需符合环保要求，避免二次污染。4.图纸规范性：图纸绘制清晰、准确，标注完整（包括尺寸、管路编号、设备型号、风向箭头等），采用标准图例，符合工程制图规范。5.说明书完整性：设计说明书内容完整、逻辑清晰，语言规范，能够全面反映设计过程和成果，包括必要的图表、计算过程、参考文献等。三、课程设计步骤（一）前期准备阶段（1-2天）1.资料收集：熟悉设计任务书给定的生产场景参数，收集相关的国家标准（如《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2010、《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2.1-2007）、行业规范、通风设计手册（如《工业通风》设计手册）等资料。2.现场调研（虚拟/实际）：了解设计对象车间的布局、生产设备位置、污染物产生点、作业人员分布等情况，明确通风设计的约束条件（如空间限制、工艺要求）。3.基础参数确定：整理车间的温度、湿度、大气压力、污染物种类及浓度、生产班次、污染物排放速率等基础设计参数。（二）方案设计阶段（2-3天）1.通风方式选择：根据污染物的产生特点（如集中产生或弥散分布）、污染物性质（如粉尘粒度、气体毒性），确定采用局部通风（如排风罩）、全面通风或混合通风方式。例如，对于集中产生的高浓度粉尘，优先采用局部排风系统；对于弥散性有害气体，可采用全面通风结合局部排风的混合通风方式。2.通风系统架构设计：（1）局部通风系统：设计排风罩的形式（如密闭罩、伞形罩、侧吸罩）、尺寸和安装位置，确保排风罩能够有效捕捉污染物；确定送风系统的送风方式（如均匀送风、定向送风）和送风参数。（2）全面通风系统：计算所需的全面通风量（根据稀释原理计算），确定送风/排风点的数量和布置位置，确保车间内空气均匀流动，污染物能够有效排出。3.管路布局初步设计：根据车间布局和设备位置，初步规划通风管路的走向，避免管路交叉、迂回，缩短管路长度，减少阻力损失；确定管路的分支方式（如主风管、支风管的划分）。（三）水力计算阶段（3-4天）1.风量分配：根据各排风点的污染物产生量和捕捉需求，确定各支风管的风量，汇总得到主风管的总风量。2.管径计算：根据各管路的风量和选定的风速（参考通风设计手册推荐值，如风管内风速一般取6-12m/s），利用管径计算公式（D=√(4Q/(πv))，其中Q为风量，v为风速）计算各风管的直径，管径需圆整为标准管径。3.阻力计算：（1）沿程阻力损失：采用达西-魏斯巴赫公式（ΔP_f=λ*(l/d)*(ρv²/2)）计算，其中λ为沿程阻力系数（根据风管材料和雷诺数确定），l为管路长度，d为管径，ρ为空气密度，v为风速。（2）局部阻力损失：计算风管转弯、三通、变径、阀门、排风罩、除尘器等局部构件的阻力损失，采用局部阻力系数法（ΔP_j=ζ*(ρv²/2)），局部阻力系数ζ可从通风设计手册中查取。（3）总阻力损失：汇总各管路的沿程阻力损失和局部阻力损失，得到各支路的总阻力和系统的总阻力。4.阻力平衡：对于多支路通风系统，需进行阻力平衡计算，通过调整管径、风速或设置阀门等方式，使各支路的阻力损失差值控制在允许范围内（一般不超过10%），确保系统风量分配均匀。（四）设备选型阶段（2-3天）1.通风机选型：（1）确定通风机的风量：考虑系统的漏风损失（一般取总风量的10%-15%），选型风量Q_选=Q_计算×(1+漏风系数)。（2）确定通风机的风压：考虑系统的总阻力损失和安全余量（一般取总阻力的10%-20%），选型风压P_选=P_总阻力×(1+安全系数)。（3）选择通风机类型：根据风量、风压需求和车间工况，选择合适的通风机类型（如离心式通风机适用于风压高、风量稳定的场景，轴流式通风机适用于风压低、风量大的场景），确定通风机的型号、转速、功率等参数，并进行校核。2.污染物控制设备选型：（1）除尘器选型：根据粉尘的粒度、浓度、湿度、腐蚀性等特性，选择合适的除尘器类型（如旋风除尘器适用于粗颗粒粉尘，袋式除尘器适用于细颗粒粉尘，静电除尘器适用于大风量、低浓度粉尘）；根据处理风量和除尘效率要求，确定除尘器的型号和规格，确保出口粉尘浓度符合国家标准。（2）有害气体净化设备选型：根据有害气体的种类、浓度、性质（如酸性、碱性、有机），选择合适的净化工艺（如吸附法、吸收法、催化燃烧法）和设备（如活性炭吸附塔、喷淋吸收塔、催化燃烧装置）；确定设备的处理能力、净化效率等参数，确保出口气体浓度达标。3.其他设备选型：选择合适的风管材料（如钢板、玻璃钢、PVC管）、阀门（如蝶阀、止回阀）、消声器（如抗性消声器、阻性消声器）等辅助设备，确保设备与系统匹配。（五）图纸绘制阶段（3-4天）1.通风系统流程图：采用标准图例，绘制系统的整体流程，包括通风机、除尘器、净化设备、风管、排风罩、送风装置等设备的连接关系，标注设备型号、风量、风压等关键参数，指示气流方向。2.车间管路平面布置图：以车间平面图为基础，绘制风管的布置位置、走向、管径，标注风管的编号、尺寸、安装高度；标注通风机、除尘器、排风罩等设备的安装位置、型号；标注作业区域、生产设备位置等相关信息，图纸比例一般采用1:100或1:200。3.关键设备安装详图：绘制排风罩、风管连接处、通风机基础等关键部位的安装详图，标注详细尺寸、材料、安装要求，确保施工人员能够按图施工。4.图纸标注与说明：所有图纸需标注图名、比例、图例、尺寸、技术要求等内容，确保图纸信息完整、清晰。（六）说明书撰写与修改阶段（2-3天）1.设计说明书结构：（1）摘要：简要介绍设计背景、设计任务、核心设计方案、主要计算结果和设计成果。（2）引言：阐述工业通风的重要性、设计对象的生产工艺特点和污染物控制需求，介绍设计的目的、范围和主要内容。（3）设计基础资料：列出设计所需的基础参数（如车间工况、污染物参数）、采用的国家标准和规范、参考资料等。（4）通风方案设计：详细说明通风方式的选择依据、系统架构设计思路、管路布局方案等。（5）水力计算：详细记录风量分配、管径计算、阻力计算（沿程阻力、局部阻力）、阻力平衡的过程，列出计算公式、参数取值、计算结果，附计算表格。（6）设备选型：说明通风机、除尘器、净化设备等核心设备的选型依据、选型过程，列出设备的型号、规格、主要技术参数。（7）图纸说明：对绘制的各张图纸进行说明，介绍图纸的内容、绘制依据、关键部位的设计要求。（8）方案优化与经济性分析：分析设计方案的优势与不足，提出优化建议；对方案的投资成本（设备投资、管路投资）和运行成本（能耗、维护费用）进行初步分析。（9）结论与展望：总结设计成果，说明设计方案是否满足要求；对后续的设计优化、系统运行维护等提出展望。（10）参考文献：列出设计过程中参考的国家标准、规范、手册、教材、期刊论文等资料，格式符合学术规范。2.说明书修改完善：检查说明书内容的完整性、逻辑的连贯性、计算的准确性，修正语言表达错误和格式问题，确保说明书符合要求。四、设计说明书与图纸格式规范（一）设计说明书格式1.页面设置：A4纸张，页边距上2.5cm、下2cm、左2.5cm、右2cm；正文行距1.5倍，标题行距2倍。2.字体与字号：标题采用黑体（一级标题二号、二级标题三号、三级标题四号），正文采用宋体小四，参考文献采用宋体小四。3.目录：列出说明书的各章节标题及对应的页码，目录位于摘要之后、引言之前。4.图表：图表需编号（如图1、表1），有明确的标题；图表内容清晰，标注完整；图表与正文对应，先文后图（表）。5.参考文献格式：采用国家标准《信息与文献参考文献著录规则》（GB/T7714-2015），例如：（1）专著：[序号]作者.书名[M].版本（第1版不标注）.出版地：出版者，出版年：起止页码.（2）国家标准：[序号]标准号标准名称[S].（3）期刊论文：[序号]作者.论文题目[J].期刊名称，年，卷（期）：起止页码.（二）图纸格式1.图纸尺寸：采用标准图幅（如A0、A1、A2，根据设计内容多少选择），或采用A4纸张绘制（适用于简单系统）。2.比例：根据车间大小和设计细节要求，选择合适的比例（如1:100、1:200、1:50），比例需在图纸上明确标注。3.图例：采用《建筑制图标准》（GB/T50105-2010）和《暖通空调制图标准》（GB/T50114-2010）中的标准图例，对于特殊图例，需在图纸上注明。4.标注：标注尺寸、管径、设备型号、管路编号、风向箭头等信息，标注清晰、准确，避免重叠；尺寸单位采用毫米（mm），风速单位采用米/秒（m/s），风量单位采用立方米/小时（m³/h）。5.标题栏：每张图纸右下角需设置标题栏，注明图名、比例、设计者、审核者、设计日期等信息。五、考核方式与评分标准（一）考核方式采用过程考核与成果考核相结合的方式，过程考核包括设计进度、小组协作（若为小组设计）、中期汇报等情况；成果考核包括设计说明书、设计图纸的质量，以及答辩环节的表现（若设置答辩）。（二）评分标准（总分100分）1.设计方案合理性（20分）：通风方式选择合理，系统架构设计符合要求，能够有效解决污染物控制问题；方案具有经济性和环保性。2.水力计算准确性（25分）：风量分配合理，管径计算、阻力计算过程严谨，公式应用正确，参数取值合理，计算结果准确；阻力平衡满足要求。3.设备选型适用性（20分）：通风机、除尘器、净化设备等选型依据充分，型号规格合适，技术参数匹配；设备选型符合经济、环保要求。4.图纸规范性（15分）：图纸绘制清晰、准确，标注完整；采用标准图例和比例；图纸内容符合设计要求，能够指导施工。5.设计说明书完整性（15分）：说明书内容完整，逻辑清晰，语言规范；计算过程、图表、参考文献等符合格式要求。6.其他（5分）：设计态度认真，按时完成设计任务；中期汇报、答辩表现良好（若有）。六、注意事项1.严格遵守设计进度安排，按时完成各阶段设计任务，避免拖延；若遇到问题，及时与指导教师沟通。2.设计过程中需独立思考、自主完成，严禁抄袭他人设计成果；若为小组设计，需明确分工，加强协作，确保每位成员都参与设计过程。3.密切关注国家标准和行业规范的要求，确保设计方案和图纸符合相关规定；参考资料需注明来源，避免侵权。4.绘制图纸时，可采用AutoCAD等专业绘图软件，提高绘图效率和图纸质量；撰写说明书时，注意格式规范，确保文档整洁、美观。5.设计完成后，需对设计成果进行全面检查，修正计算错误、图纸缺陷和说明书中的问题，确保设计成果的质量。七