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通风课程设计
《核通风空气净化》课程设计
题目：
核工业车间通风系统设计
专业：
安全工程
班级：
核安071班
学号：
20074700129
姓名：
刘维
指导教师：
李向阳
二0一0年六月
一、课程设计题目
核工业车间通风系统设计
二、课程设计资料
1、工艺要求：
某车间要求设置全面进、排风系统，排风可直排，工作人员经过卫生间更衣才能进入本区。
负压为50Pa（绿区）
黄区设置全面进、排风系统，排风经高效空气过滤器过滤净化后排入大气（按辐射防护卫生要求排除生产过程中的有害物质，使排放浓度不超过国家限值）。
黄区设检修通风和气衣通风，工作人员穿气衣，才进行工作。
要求对空气中的放射性物质连续监测。
负压在100Pa.
2、土建资料
参见核工业某车间平面图及剖面图
三、课程设计的内容
（1）通风系统方案的确定
（2）通风系统的设计与计算
（3）选定净化设备
（4）风机型号和配套电机
五、本课程设计参考资料
1、《通风工程》
2、《核通风与空气净化》
3、《通风管道配件图表》
3、《供暖通风设计手册》
4、《简明通风设计手册》
5、《工业防尘手册》
6、《实用供热通风空调设计手册》
7、《采暖通风工程常用规范》
8、《实用通风设计手册》
核工业车间通风系统设计
摘要…………………………………………………………………….……….……………….1
1前言……………………………………………………………….…………………………..2
2核车间分区划分基本情况…………………………………….…...…………..…………2
2.1分区划分………………………………………..…………….………………..2
2.2分区的不同要求和特点……………………………………………..…………..3
3送排风系统………………………………………………………….……………3
3.1通风系统组成………………………………………………….………...…….3
3.2送排风系统划分原则…………………………………………….…………….3
3.3通风系统设置原则………………………………………………….………….4
4通风系统方案的确定……………………………………………………….…….5
4.1送风系统方案.....................................................................................................5
4.2排风系统方案………………………………………………………………….5
4.3风管截面的选择………………………………………………………………..5
4.4风管材料的选定………………………………………………………………..5
4.5风道的腐蚀…………………………………………………………………….6
4.6防火防爆………………………………………………………………………6
5通风系统的设计与计算……………………………………………………………..6
5.1送风量，风阻和断面直径的确定……………………………………...…..........6
5.2排风量，风阻和断面直径的确定…………………………………………........11
6净化设备的选定……………………………………………………………………15
7风机的型号和配套电机………………………………………………………….16
7.1送风机型号和配套电机……………………………………………………...16
7.2排风机型号和配套电机……………………………………………………...16
8总结和后记……………………………………………………………………….18
摘要
本设计是对核车间的通风方式和车间通风的一些其他材料选择方案的设计，通过对核设备和核生产车间布置的了解，根据核车间的原料及产品的性质，车间温度和污染的最底允许浓度，车间压强等要求设置通风所需要的方式和所需要的材料，通风量的设计计算，通风截面的参数和通风机组的选用。
根据《供暖通风设计方案》等的相关数据和要求，判断设计的合理性和经济性。
在设计的过程中，我们要时刻注意设计参数的严密，设计计算的准确，确保在正常的运行情况下不会对人和设备产生伤害，验证布置和格局对人们生产是否有影响以及对生产的可靠性保证，保证到设备的本质安全，人们生产的舒适性。
了解每个产房的布置和生产参数的不同要求，了解通风方案，建立合理的通风管道的布置，选择最优良的经济的设备材料是每个设计者必然考虑的问题，合理的判断通风量，合理的选择通风器材是设备长年牢固不损的根本保证。
在设计的过程中我们能学到很多东西和在以后的社会中必然会深刻的影响着我们，预防为主，安全第一是基本的方针，确保车间的污染达到最底又是每个管理者所追求的，员工所向往的。
通过设计，我们的目标就要达到了。
关键词：
通风量通风截面管内静压空气净化设备感受深刻
1前言
核通风设计是整个核车间门设计的主要组成部分，是保证车间安全生产的重要一环。
核车间通风设计的基本任务是建立一个安全可靠、技术先进、经济合理的车间通风系统。
核车间通风设计的内容包括：
确定车间通风系统；车间总风量的计算和分配；车间通风阻力计算；选择通风机组设备。
核车间通风设计的主要依据是：
核车间布置，核车间的不同风压要求，每小时的排气次数和空气净化的浓度要求。
核车间通风设计应满足以下要求：
1、将足够的新鲜空气有效的送到工作场所，保证生产和创造良好的工作条件；
2、通风系统简单、风流稳定、易于管理；
3、发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；
4、有符合规定的井下安全与环境监测系统或检测措施；
5、系统的基建投资省、营运费用低、综合经济效益好。
。
本设计主要是利用通风工程技术，采用机械通风系统将车间有毒有害气体的浓度控制到可以接受的水平，确保矿山职工职业安全和生命安全，保证生产顺利进行。
本次设计受到了安全工程教研室各位老师特别李向阳院长的精心指导和同学们的大力帮助，在此对他们表示衷心的感谢！
由于本人所学及实践经验有限，本次设计必然存在众多不足之处，敬请各位领导、老师给予批评、指正。
2核车间分区划分基本情况
由通风的基本知识我们可以知道：
当通风系统所处的工作场所（如车间、建筑物等）内不同地点有不同的送、排风使用要求时，或通风区域面积较大，送、排风点数量较多时，为便于系统的运行管理，常分设多个送、排风系统。
除个别情况外，通常是由—台气源装置和与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。
划分排风系统时，应当考虑生产流程、排风设备使用情况、排风点的数量以及排出有害物的物理化学性质等因素，核车间更是要求比较严格。
2.1分区划分
核车间主要有两个打的分区，各个分区的功能和主要任务都不相同，对各个分区设备和通风的要求也不相同。
这两个分区是非控制区和控制区。
在非控制区-禁止被放射性物质所污染的设备通过，不允许车辆行驶（进风设备的进气口），有放射性物质排放的建筑物不能布置在低凹的地方，建筑物的平面布置及外形，纵轴线与主导风向平行布置，不要选择“∏”字形或“厂”字形布置。
在控制区-放射性污染区（空气净化设备的排放点）
核工业的各个生产部门（矿山、水冶到核燃料后处理）放射性水平是不一样的，对建筑物分区要求不一样。
清洁区、污染区（矿山、水冶、核燃料元件制备）
活性区、非活性区（核电厂反应堆建筑物）
而控制区分控制性厂房和非控制性厂房，分为白绿黄红四个分区。
功能如下：
²Ⅰ区（白区）不从事放射工作区域，办公室、制控间、休息间
²Ⅱ区（绿区）操作放射性的工作区
²Ⅲ区（黄区）放射性设备维修
²Ⅳ区（红区）放射性设备区（原则上布置在混凝土设备室内）
本设计的分区划分从实际来考虑如下图分布：
（车间只设有黄区和绿区）
²
。
2.2分区的不同要求和特点
不同的分区设备室在屏蔽、通风、去污、人员出入、设备密封等方面不同的要求。
每个分区外围采用混凝土（厚度应计算确定）来进行防护，操作以远距离自控来实现，不允许人员进入（设备室、热室）。
黄区放射性设备维修区、设卫生闸门及空气闸门，不直接进行放射性操作，绿区，操作放射性的工作区，工作是安全，有表面沾污和气溶胶污染的可能，能及时发现和消除，设卫生通过间外照射标准。
（热室操作室、量槽间等。
各个分区车间要严格密闭：
防止工艺设备产生有害物扩散的措施，还要定期去污（建筑表面平整光滑、牢固冲洗法、真空吸尘法）。
通风系统分区布置原则同建筑物内的分区布置一致。
绿区和黄区单独设置通排风系统分别通过各自的风机完成通排风任务，完成允许负压值
3送排风系统
3.1通风系统组成
²自然或机械通风的全部装置
²进风系统由进气口、进风过滤器、空气加热器、通风机、风管、送风口等组成（通风机、风管、净化设备四大件）
²排风系统由排风口、高效空气过滤器、风管、通风机、等组成。
²核通风系统的特点:
²在阻力变化范围较大的条件下，能维持较为稳定的空气流量。
分析:
1、通风机性能曲线要求陡峭（中高压风机）延长过滤器的使用期限。
2、核通风系统风机安装在过滤器的下游，系统大部分管段处于负压段，减小泄漏。
3、系统风量调节方法、
风机转速调节通风系统的工况点的确定及变化规律。
3.2送排风系统划分原则
²送风系统要送进室内的空气要从要求出发设定是否进行进室前的净化
²送风系统要严格进行计算，设置好风管的截面面积和送风端口的样式及其送风栅口的口径
²考虑负压的影响和排风的排风量，做好最小负压的标准化合格化，防止室内空气污染外界
²合理的选择送风机器，送风管道，从安全和经济效益方面合理进行送风房的配置和设置。
²检测设置好的方案的安全和防火耐腐蚀，定期进行检修，防止意外发生。
²有放射性的排风与非放射性的排风分别设置排风系统
²有放射性的房间或设备室应根据放射性强度和剂量水平划分系统。
²需要过滤或特殊处理的与不要过滤的排风不能合并在一起，应分别设置排风系统。
。
²局部排风与全面排风应分别设置排风系统。
3.3通风系统设置原则
²防止正常或事故条件下放射性物质的扩散
²黄区设置全面进、排风系统，换气次数根据空间大小、人员停留时间、操作方式等确定。
本区设检修通风和气衣通风，工作人员穿气衣，才进行工作。
要求对空气中的放射性物质连续监测。
负压在50Pa.
²三区建筑物里送排风方式排风
（1）送风→绿区→排风→空气过滤器。
（2）送风→→黄区→→排风→空气过滤器。
²气流组织是使空气按照所规定的轨迹进行流动
²核通风空气流动方向必须从清洁区流向污染区，从污染区排出
²核工厂安装厅气流组织形式
²
（1）集中布置送风和排风
²
（2）均匀分散布置送风口和排风口
本次设计选择均匀分散布置送风口和排风口。
²分析：
控制放射性气溶胶扩散的效果
²
（2）气流组织比较好。
通风效果（工作场所的气流速度（截面风速）
²此项的目的是保证工作场所放射性物质和有害物浓度不超过卫生标准。
²原则，将新鲜洁净空气送到清洁区，然后再流向污染区。
送风量要求，排风量大于送风量，保证负压。
²黄区、绿区送风系统设置原则。
²黄区、绿区应组成独立的送风系统
²送入房间的空气量就小于房间的排风量，一般为排风量80%
4通风系统方案确定。
4.1送风系统方案
²分区送风系统，将工作场所的送风分散在各区单独进行，送排风在各区自成体系。
²进风口的底部距室内最
²整体送风系统，将工作场所的送、排风统一进行，在绿区保持一定的50Pa的负压。
²在黄区同样设置设送排风系统，送风量小于排风量，保持负压100Pa。
²在送风机房按照计算结果选择设置送风机和电动机的型号，在绿区外界空气进风可不用设置净化系统，黄区设进入空气净化系统。
²两区相应的通风机把风经过送风管道送到对应的车间，
²两区按照车间的体积选择从房间的A-A侧（15米宽靠风机房的墙面）送风，由风机直接送风。
送风管在上侧面，在8米高的车间里，管道则设置在离地面6米高靠墙处。
²两区风道段面变化，空口面积不变，保证各个空口送风均匀。
空口截面积的大小在确定送风量后由计算确定。
²两区由进风所有管道的所有风阻和送风量选择风机和相应的能达良好功率的电动机。
：
4.2排风系统方案
²黄区和绿区都设排风系统。
绿区为操作区，房间和室外保持一定的负压50Pa，黄区则为100Pa.三个区（两个绿区一个黄区）排风量都稍大于送风量。
²两区分别设排风管道，管道室内吸风口在A-A侧对面墙壁的下侧较地层处。
²两区吸气管道同样选择和送风管道一样的端点模式，即风道口断面变化，空口面积不变。
²两区管道经室内再经弯道直接连接至排风机。
²根据计算结果所得的总风阻选择风机和已知功率选择对应的电动机。
²黄区排风机排风外侧设置空气净化系统，严格控制排出气体的污染物浓度再排入大气。
黄区则可直排。
²净化系统的选择要适当，要根据国家规定的最低点排放物浓度选择合适的净化装置。
²两区排风和黄区空气净化要效率高切安全经济。
；
²经净化后达到排放标准的排风口至少应高出屋面1m
²通风排气中的有害物质必需经大气扩敞稀释时，排风口应位于建筑物空气动力阴影区和正压区以上；黄区排风口比距半径50m以内的最高点建筑物屋脊高出3m以上，排风口的风帽不倒灌。
送排风管道设置和送排风房风机室的平面图和剖面图由下图一和图二图三给出：
图一
4.3风管截面形状的选择
风管断面形状主要有圆形和矩形两种。
断面积相同时，圆形风管的阻力最小、强度大、材料省、保温亦方便。
一般通风除尘系统宜采用圆形风管。
但是圆形风管管件的制作较矩形风管困难，布置时与建筑、结构配合比较困难，明装时不易布置得美观，本设计选择矩形风管。
4.4风管材料的选定
制作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃钢、胶合板、纤维板，以及铝板和不锈钢板。
利用建筑空间兼作风道的，有混凝土、砖砌风道。
需要经常移动的风管，则大多用柔性材料制成各种软管，如塑料软管、橡胶管和金属软管。
4.5风道的防腐
通风和空调系统的风管一般都用钢板制作，它们处于湿空气环境，空调送风管道和排送潮湿空气的通风管道中的空气，有时会接近或达到饱和状态，会使风管锈蚀。
风道、风道配件及输送设备等，应根据其所处的环境和输送的气体、蒸气或粉尘的腐蚀性程度，采取相应的防腐措施。
（1）防腐油漆在金属表面涂刷油漆是工程上常用的防腐方法。
防腐漆、樟丹、铅油、银粉、耐热漆及耐酸漆等适用于一般性腐蚀的风道，一般防腐漆应刷四道以上。
（2）硬聚氯乙稀塑料板、玻璃钢板适用于输送含有较强酸碱性、腐蚀性气体的风道。
（3）防腐地沟风道适用于表面处理车间的酸、碱气体的排风道。
（4）其它耐腐蚀风道诸如耐酸陶瓷风道、塑料复合钢板风道、不锈钢风道、外刷沥青耐酸漆木风道、竹风道等，可以根据腐蚀气体的性质，造价及因地制宜地来选择。
4.6防火防爆
在设计有爆炸危险的通风系统时，应注意以下几点
（1）系统风量在满足一般的通风要求外，还应校核其中可燃物的浓度。
（2）防止可燃物在通风系统的局部地点（死角）积聚。
（3）选用防爆风机，并采用直联或联轴器传动方式。
采用三角皮带传动时，为防止静电火花，应用接地电刷把静电引入地下。
（4）有爆炸危险的通风系统，应设防爆门。
在发生意外情况，系统内压力急剧升高时，依靠防爆门自动开启泄压。
（5）对某些火灾危险大的和重要的建筑物，高层建筑和多层建筑．在风管系统中的适当位置应当装设防火阀。
（6）在有火灾危害的车间中，送、排风装置不应当设在同一通风机室内。
5通风系统的设计与计算
两区风道段面变化，空口面积不变，保证各个空口送风均匀。
5.1送风量，风阻和端面直径的确定
矩形变截面等侧孔面积的均匀送风管道
由图中可知黄区和绿区的体积V1=V2=15x40x8=4800m3
按照规定绿区和黄区的换气次数分别在3~4次/h和5~6次/h.
绿区
若此时去绿区每小时换气次数为4次，则送风量为qv1=4800×4=19200m3/h
（1）根据室内对送风速度的要求，拟定孔口平均流速v0，计算出静压速度vj和侧孔面积f0。
设侧孔的平均出流速度v0=5.0m/s，则
侧孔面积：
f0=qv1/（3600×v0）=19200/（5×5×3600）=0.21m2
侧孔静压流速：
vj=v0/u=5.0/0.6=8.33m/s
侧孔应有的静压：
pj=vj2*ρ/2=8.332×1.2/2=41.67pa
（2）按vj/vd≧1.73的原则设定vd1，求出第一侧孔前管道断面1处直径D1。
设断面1处管内空气流速vd1=4.5m/s，则vji/vd1=8.33/4.5=1.85>1.73，出流角α=62。
。
断面1动压：
pd1=4.5×4.5×1.2/2pa=12.15pa
断面1直径：
D1=[19200/（3600×4.5×3.14/4）]0.5=1.23m
断面1全压：
pq1=（41.67+12.15）pa=53.82pa
2、计算管段1-2的阻力（Rl+pz）1-2，再求出断面2处的全压
Pq2=pq1-（Rl+pz）1-2=pd1+pj-（Rl+pz）1-2
管道1-2的摩擦阻力：
已知风量15300m3/h，管道应取断面1、2的平均直径，但D2未知，近似以D1=1.23m作为平均直径。
由附录4得:
Rm1=0.10
则摩擦阻力：
△pm1=Rm1×1l=0.10×8=0.8pa
管道1-2的局部阻力
空气流过侧孔直通部分的局部阻力系数由表查得：
当qvo/qv1=3840/19200=0.2，用插入法得ζ=0.02。
局部阻力：
pz1=0.02×12.15=0.24pa
管道1-2的阻力：
△p1=Rm1×1l+pz1=0.8+0.24=1.04pa
断面2全压：
pq2=pq1-（Rm1×1l+pz）=53.82-1.04=52.78pa
根据pq2得到pd2，从而计算出断面2处直径。
管道中各断面的静压相等（均为pj），故断面2的动压为：
Pd2=pq2-pj=52.78-41.76=11.11pa
断面2流速：
vd2=（2×11.11/1.2）0.5=4.30m/s
断面2直径：
D2=[15300/（3600×4.30×3.14/4）]0.5=1.12m
计算管段2-3的阻力（Rl+Z）2-3后，可求出断面3直径D3。
管段2-3的摩擦阻力：
以风量qv=11520m3/h，断面直径D2=1.12m，查附录得：
Rm2=0.095。
摩擦阻力：
△pm2=Rm2×12=0.095×8=0.76pa
管段2-3的局部阻力：
pz2=0.015×11.11=0.17pa
管道2-3的阻力：
△p2=Rm2×12+pz2=0.76+0.17=0.93pa
断面3的全压：
pq3=pq2-（Rm2×12+pz2）=52.78-0.93=51.85pa
断面3的动压：
pd3=pq3-pj=51.85-41.67=10.08pa
断面3的流速：
vd3=（2×10.08/1.2）0.5=4.12m/s
断面3的直径：
D3=[11520/（3600×4.12×3.14/4）]0.5=0.99m
以风量qv=7680m3/h，断面直径D3=0.99m，查附录得：
Rm3=0.06。
摩擦阻力：
△pm3=Rm3×13=0.06×8=0.48pa
管段3-4的局部阻力：
pz3=0.017×10.08=0.17pa
断道3-4的阻力：
△p3=Rm3×12+pz3=0.48+0.17=0.65pa
断面4的全压：
pq4=pq3-（Rm3×13+pz3）=51.85-0.65=51.20pa
断面4的动压：
pd4=pq4-pj=51.20-41.67=9.53pa
断面4的流速：
vd4=（2×9.53/1.2）0.5=3.99m/s
断面4的直径：
D4=[7680/（3600×3.99×3.14/4）]0.5=0.83m
以风量qv=3840m3/h，断面直径D3=0.83m，查附录得：
Rm3=0.055。
摩擦阻力：
△pm4=Rm4×14=0.055×8=0.44pa
管段4-5的局部阻力：
pz4=0.07×9.53=0.67pa
管道4-5的阻力：
△p4=Rm4×12+pz4=0.44+0.67=1.11pa
断面5的全压：
pq5=pq4-（Rm4×14+pz4）=51.20-1.11=50.09pa
断面5的动压：
pd5=pq5-pj=51.09-41.67=8.42pa
断面5的流速：
vd5=（2×8.42/1.2）0.5=3.75m/s
断面5的直径：
D5=[3840/（3600×3.75×3.14/4）]0.5=0.60m
黄区
由于黄区和绿区的送风量不同，但是设计方案和计算的步骤本质上是一致的。
由于黄区的换气量是5-6次/h，因此取此换气量数值为5.5。
此时的送风量为V2=4800x5.5=26400m3/s=7.3m3/s.
从计算方便的角度和墙面宽度数据考虑，取侧孔数也为7个，送风量为7m3/s.
此时换气量为n=7x3600/4800=5.25次/h.
同绿区的计算原理和方法，图形，同理得到黄区的计算数据入下表所示：
管段编号
流量（m3/h）
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）
比摩阻Rm（Pa/m）
摩擦阻力Rml（Pa）
管段阻力Rml+Z（Pa）
全压Pq（pa）
1（1--2）
24000
8
137
4.5
12.15
0.02
0.24
0.075
0.6
0.84
53.82
2（2--3）
19200
8
125
4.34
11.31
0.15
0.017
0.08
0.64
0.81
52.98
3（3--4）
14400
8
110
4.18
10.5
0.17
0.18
0.1
0.8
0.98
52.17
4（4--5）
9600
8
92
3.98
9.52
0.07
0.67
0.025
0.2
0.87
51.19
5（5--6）
4800
8
67
3.8
8.65
50.32
其中：
v0=5.0m/sf0=qv1/（3600×v0）=0.27m2
pj=vj2×ρ/2=8.332×1.2/2=41.67pavj=v0/u=5.0/0.6=8.33m/s
由于两个绿区的参数一致，选择相同的换气次数、风机机型和电动机功率。
黄区风阻和截面积参数确定
两个绿区的参数一致，选择相同的换气次数，风机机型和电动机功率。
5.2排风量，风阻和端面直径的确定
绿区
由负压决定排量的计算公式可知：
L=3600×〔2gH/∑§ρ密度〕0.5l△
L产生负压的排量差
H负压值
g重力加速度
∑§缝隙和所有开孔的总局部阻力系数
P密度空气密度
l缝长
△缝长（在一般情况下小于等于0.0001m）
在负压为50Pa的情况下代入公式中可得
L=3600x〔2x9.8x50/100x1.2〕0.52x0.0001=2m3
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