课程设计--某企业综合车间通风除尘系统设计-精品.doc
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课程设计
课程工业通风
题目某企业综合车间通风除尘系统设计
院系安全与环境工程学院
课程设计任务书
I、课程设计（论文）题目：
某企业综合车间通风除尘系统设计。
II、课程设计原始资料（数据）：
（1）某企业综合车间基本情况；
（2）车间平面
布局图；（3）《简明通风设计手册》；（4）《暖通空调制图标准》。
III、课程设计完成的主要内容：
（1）焊接车间除尘系统设计；
（2）喷漆车间
浸漆槽通风系统设计。
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
某企业综合车间通风除尘系统设计报告和设计图。
要求语句通顺、层次清楚、
推理逻辑性强、设计明确、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。
日期：
自2014年12月21日至2015年1月4日
指导教师：
胡鸿
摘要
本次课程设计以某企业生产车间为研究对象，其焊接车间及喷漆室在工作过程中会产生大量有毒有害物质，严重威胁到工人的身心健康，对焊接车间及喷漆室进行通风系统设计，以提高整个车间及其周围环境的空气质量，进而防止职业病的发生。
此设计主要是运用本学期所学的工业通风知识，为某企业生产车间设计一个可用性高，价格实惠、合理的通风除尘系统。
该设计的通风除尘系统能更好的控制生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温、高湿，创造良好的车间生产环境和保护大气环境保证工人的身体健康。
关键词：
喷漆车间；焊接车间；有毒有害物质；通风系统设计
ABSTRACT
Thecurriculumdesignintheproductionworkshopofacertainenterpriseastheresearchobject,theweldingworkshopandspraychamberwillproducelargeamountsofpoisonousandharmfulmaterialintheworkprocess,aseriousthreattothephysicalandmentalhealthofworkers,theventilationsystemdesignofweldingworkshopandspraypaintroom,inordertoimprovethewholeworkshopandambientairquality,andpreventtheoccurrenceofoccupationdisease.Thisdesignistheuseofindustrialventilationknowledgethissemester,asanenterpriseproductionworkshoptodesignahighavailability,ventilationanddustremovalsystem,reasonablepricesaffordable.Dust,controloftheproductionprocessofthedesignofventilationanddustremovalsystemcanbetterofharmfulgases,hightemperature,Highhumidity,tocreategoodenvironmentofworkshopproductionandprotecttheatmosphericenvironmenttoensuretheworkershealth.
Keywords:
paintingshop；spraychamber；poisonousandharmfulmaterial；ventilationsystemdesign
目录
1前言 1
2车间简介 2
3系统设计 3
3.1系统划分 3
3.2局部排风罩设计 3
3.2.1局部排风罩设计原则 3
3.2.2排风罩的类别及相互比较 4
3.2.3焊接车间排风罩的确定 4
3.2.4喷漆车间排风罩的确定 5
3.3净化装置 7
3.4风管 7
3.4.1风管的截面形状及管道定型化 7
3.4.2风管材料 8
4水力计算 10
4.1焊接车间水力计算 10
4.2喷漆车间水力计算 13
5总结 17
参考文献 18
附录 18
1前言
在工业生产过程中散发的各种污染物（颗粒物、污染蒸气和气体）以及余热和余湿，如果不加控制，会使室内外环境空气受到污染和破坏，危及人类的健康、动植物生长，影响生产过程的正常化。
因此，控制污染物对空气环境的的影响和破坏，就要在生产和生活的过程采用通风和除尘技术。
工业通风是控制车间粉尘、有害气体或蒸气和改善车间内微小气候的重要卫生技术措施之一，它主要是利用技术手段将车间内被生产活动所污染的空气排走，把新鲜的或经专门处理的清洁空气送入车间内，有利于改善车间生产环境，保证工人从事生产所必需的劳动条件以及工人身体健康。
净化工业生产过程中排出的含尘气体称为工业除尘。
它有利于保证室内空气的清洁度，并且使含尘气体通过净化处理，达到排风标准才排入大气中，让人类生活和生产的过程中，有个清洁的空气环境。
通风除尘控制对象主要有作业环境有害气体、蒸气、粉尘、烟尘、气温、风速、湿度等，其主要目的是：
给作业环境提供足够新鲜的空气；稀释、排除、净化作业环境的各种有毒有害气体和粉尘；给作业环境创造良好的作业环境；防止大气污染。
通过工业通风防尘技术的实施，可以使生产工艺简化，生产能耗降低；促进二次能源的回收；在保证防尘效果的同时，尽量减少处理风量，降低系统阻力，从而降低自身能耗。
本次课程设计主要是运用我们工业通风所学的知识，为该企业生产空间设计合理的通风除尘系统，有效的控制该生产车间产生的有毒有害气体、粉尘、高温高湿，为其创造良好的室内作业环境以及大气环境。
2车间简介
该企业车间分为两个主要区域，分别为焊接车间和喷漆车间，主要为焊接车间和喷漆车间设计通风除尘系统，车间的平面图、侧视图如图1所示。
图1车间平面图
两车间具体参数如表1：
表1车间参数表
车间
设备
尺寸
有害物成分
设计参数
焊接车间
焊接平台1#，2#和3#
1000mm*800mm*600mm
焊烟
有害物距罩口0.5m，热源温度500℃
喷漆车间
浸漆槽4#，5#
1200mm*800mm*1000mm
有机溶剂蒸汽（苯，甲苯，二甲苯等）
横向干扰气流0.5m/s
3系统设计
3.1系统划分
确定系统当车间内不同地点有不同的送排风要求，或车间面积较大，送排风点较多时，为便于运行管理，常分设多个送排风系统。
除个别情况外，通常是由一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。
系统划分原则：
（1）空气处理要求相同、室内参数要求相同的，可划分为同一系统。
（2）生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划分为一个系统。
（3）对下列情况应单独设置排风系统：
①两种或两种以上的有害物质混合后可能引起燃烧或爆炸；
②两种有害物质混合后可能形成毒害更大或腐蚀性的混合物或化合物；
③两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘；
④散发剧毒物质的房间和设备；
⑤建筑物内设有存储易燃易爆物质的单独房间或有防火防爆要求的单独空间。
综上所述，为便于运行管理，且焊接车间和喷漆车间的空气处理要求相同、室内参数要求也不相同，因此可以设计成由两台风机与其联系在一起的管道及设备构成该车间的两个子系统。
3.2局部排风罩设计
3.2.1局部排风罩设计原则
（1）局部排风罩映应尽可能靠近污染物发生源，是污染物局限于较小的空间，尽可能减小其吸气范围，便于捕集和控制
（2）排风罩的吸气气流方向应尽可能与污染气流运动方向一致。
（3）已被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区。
设计时要充分的考虑操作人员的位置和活动范围。
（4）排风罩应力求结构简单、造价低，便于控制安装和拆卸维修。
（5）与工艺密切相结合，使局部排风罩的配置与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作。
（6）尽可能的避免或减弱干扰气流对吸气气流的影响。
3.2.2排风罩的类别及相互比较
按照工作原理的不同，局部排风罩可以分为密闭罩、柜式排风罩、外部吸气罩、接受式排风罩、吹吸式排风罩。
具体性能比较见表2.
表2排风罩的类型及特点
排风罩类型
排风罩特点
密闭罩
把密闭罩全部密闭在罩内，罩上设置工作孔，污染空气由上部排出，只需较小的就能有效控制污染物的扩散，排风罩气流不受周围气流的影响。
柜式排风罩
罩的一面全面敞开，设有排风口用来除污。
外部吸气罩
生产设备不能密闭，把排风罩设在污染物附近，依靠罩口的抽吸作用，在污染物发散地点造成一定的气流运动，把污染物吸入罩内。
接受式排风罩
应该尽可能的把排风罩设在污染气流的前方，让它直接进入罩内。
接受罩的断面尺寸应该不小于罩口处污染被气流的尺寸。
吹吸式排风罩
所需风量小，污染控制效果好，抗干扰能力强，不影响工艺操作等。
3.2.3焊接车间排风罩的确定
由生产车间情况得知，焊接过程中产生高温含尘有毒烟气，温度高达4000℃~5000℃可见在高温炉的生产过程中产生热气流，会带动污染物（粉尘）一起运动。
对于这种情况，应尽可能把排风罩设在污染气流的前方，让它直接进入罩内。
该焊接车间有害物距罩口0.5m，热源温度500℃，所以，应采用热源上部接受式排风罩。
如图2所示：
图2热源上部接受式排风罩
（1）罩口设计
根据安装高度H的不同，热源上部的接受罩可分为低悬罩和高悬罩。
该焊接车间有害物距罩口0.5m，因为：
所以该悬罩为低悬罩。
由于低悬罩位于收缩断面附近，罩口断面上的热射流横断面积一般是小于（或等于）热源的平面尺寸。
在横向气流影响小的场合，排风罩口尺寸应比热源尺寸扩大150~200mm。
所以该焊接车间罩口尺寸定为。
（2）排风罩风量计算
热源的对散热流为：
收缩断面热射流流量：
即
3.2.4喷漆车间排风罩的确定
喷漆车间在进行喷漆工作时，我们选用外部吸气罩，设在设备上方。
为了减小横向气流的影响和罩口的吸气范围，我们在罩口处一长边设有固定挡板。
（1）罩口设计
上吸式排风罩的尺寸安装位置按图3确定。
为了避免横向气流的影响，要求H尽可能小于或等于0.3a（罩口长边尺寸）。
图中：
a----罩口长边尺寸，mm
H----罩口至污染源的距离，mm
当α=30°~60°时候，阻力最小。
综合，结构、速度分布、阻力三方面的因素，应该尽可能小于或等于60。
当罩口平面尺寸较大时候，可采取相应的措施，如内设挡板、设置条缝口、设置气流分布板等。
设罩口至污染源的距离为H=0.2m
所以罩口尺寸
a=1.2+0.16=1.36m
b=0.8+0.16=0.96m
所以该罩口尺寸定为。
图3上吸式排风罩
（2）排风罩风量计算
排风量按下式计算：
L=KPHV
式中P----排风罩敞开面的周长，m
H----罩口至污染源的距离，m
V----边缘控制点的控制风速度，m/s
考虑沿高度速度分布不均匀的安全系数，通常取K=1.4
根据表3，取=0.5m/s
因为一边设有挡板，罩口周长为：
P=1.36+0.96+0.96=3.28m
根据公式计算，设计的罩口排风量：
表3控制点的风速控制
污染物放散情况
最小控制风速（m/s）
举例
以轻微的速度放散到相当平静空气中
以较低的初速度放散到尚属平静空气中
以相当大的速度放散出来，或是放散到空气运动迅速的区域
以高速放散出来，或是放散到空气运动很迅速的区域
0.25~0.5
0.5~1.0
1~2.5
2.5~10
槽内液体的蒸发；气体或烟从敞口容器中外逸
喷漆室内喷漆；断续的倾倒有尘屑的干物料到容器中；焊接
在小喷漆室内用高压力喷漆；快速装袋或装桶；往运输器上给料
磨削；重破碎；滚筒清理
3.3净化装置
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尘的处理问题。
为了对比选择，在表4给出了各种除尘器的综合性能。
焊接车间主要产生的粉尘为焊烟，平均粒径为0.1μm~1μm。
参考表3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0.5μm～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，本设计中焊接车间采用袋式除尘器。
喷漆车间主要产生有机溶剂蒸汽类污染物，则不采用除尘器，采用固定吸附装置。
又因吸附剂中，活性炭可吸附苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙醇、乙醚、甲醛、苯乙烯、氯乙烯、恶臭物质、硫化氢、氯气、硫氧化物、氮氧化物、氯仿、一氧化碳等有害气体，则采取活性炭固定吸附装置。
3.4风管
3.4.1风管的截面形状及管道定型化
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；而且圆形风管直径较小时比较容易制造，保温亦方便。
如果风管中流速较高，风管直径较小时，通常采用圆形风管。
当风管中流速较高，风管直径较小时，例如除尘系统和高速空调系统都用圆形风管。
当风管断面尺寸大时，为了充分利用建筑空间，通常采用矩形风管。
例如民用建筑空调系统都采用矩形风管。
综上所述，本次设计采用的是圆形风管。
图4为焊接车间通风除尘系统轴测图；图5为喷漆车间通风除尘系统轴测图。
表4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
＜50
50～130
少
少
惯性除尘器
20～50
50～70
300～800
少
少
旋风除尘器
5～15
60～90
800～1500
少
中
水浴除尘器
1～10
80～95
600～1200
少
中下
卧式旋风水膜除尘器
≥5
95～98
800～1200
中
中
冲激式除尘器
≥5
95
1000～1600
中
中上
电除尘器
0.5～1
90～98
50～130
大
中上
袋式除尘器
0.5～1
95～99
1000～1500
中上
大
文丘里除尘器
0.5～1
90～98
4000～10000
少
大
3.4.2风管材料
制作风管的材料有钢板、硬聚氯乙烯塑料板、胶合板、纤维板、矿渣石膏板、砖以及混凝土等。
但实际生产中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。
除尘系统因为管壁磨损大，通常用厚度为3.0-5.0mm的钢板。
一般通风系统采用厚度为0.5-1.5mm的钢板。
综上所述，这里两个车间都采用的是薄钢板，因为它的优点是易于工业化加工制作、安装方便、能承受较高温度。
图4焊接车间通风除尘系统轴测图
图5喷漆车间通风除尘系统轴测图
4水力计算
4.1焊接车间水力计算
假定流速法进行通风管道的水力计算如下:
（1）绘制通风系统轴测图，对各管段进行编号，标注长度和各排风点的排风量，如图4所示。
（2）定最不利环路，本系统选择1—4—5—除尘器—6—风机—7。
（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。
由表5查得输送的高温含尘烟气中主要为钢铁粉尘时，垂直风管为13,水平风管为15.考虑到除尘器及风管漏风率，管段6、7的计算风量为.
表5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
金属粉尘
钢铁粉尘
13
15
钢铁屑
19
23
铅尘
20
25
管段1
根据，查出管径和单位长度摩擦阻力。
所选管径应尽量符合《通风除尘设备设计手册》通风管道统一规格。
同理可查得管段2、3、4、5、6、7的管径与比摩阻，具体结果见表5。
（1）查表确定各管段的局部阻力系数。
①管段1
设备吸气罩，查得（对应接管动压）
90°弯头（R/D=1.5）一个，
圆形合流三通（1→4）见图6
查得
图6圆形三通
②管段2
设备吸气罩，查得
45°弯头（R/D=1.0）一个，
合流三通（2→5）如图7
查得
图7合流三通
③管段3
同管段1
④管段4
合流三通（4→5）如图7
查得
⑤管段5
90°弯头（R/D=1.5）一个，
查得
⑥管段6
90°弯头（R/D=1.5）两个，查得
⑦管段7
带扩散管的伞形风帽（h/=0.5），
（5）计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。
计算结果见表6。
⑹对并联管段进行阻力平衡
①汇合点A
此时处于平衡状态，符合要求。
②汇合点B
为使管段2、4达到平衡阻力，改变管段2的管径，增大其阻力
根据式子
——调整后的管径，mm；
——原设计的管径，mm；
——原设计的支管阻力，Pa;
——要求达到的支管阻力，Pa。
根据符合风管统一规格，D2=180mm,其对应的阻力为：
则阻力差为15%，继续缩小管径发现仍不平衡，所以取管径为180mm，再运行时再辅以阀门调解不平衡。
（7）计算系统的总阻力
（8）选择风机
风机风量
风机风压
选用T4-72NO.5A.1风机
风量为,风压为。
转速为.
配用Y160M-2（B35）型电动机，功率为。
4.2喷漆车间水力计算
假定流速法进行通风管道的水力计算如下:
（1）绘制通风系统轴测图，对各管段进行编号，标注长度和各排风点的排风量，如图5所示。
（2）选定最不利环路，本系统选择1—3—固定吸附装置—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。
查资料可知，一般通风系统中，风管内常用风速定为，干管8m/s，支管为6m/s。
考虑到除尘器及风管漏风，管段4和5的风量为：
.
管段1
根据，查出管径和单位长度摩擦阻力。
所选管径应尽量符合《通风除尘设备设计手册》通风管道统一规格。
同理可查得管段2、3、4、5的管径与比摩阻，具体结果见表6.
（4）查表确定各管道的局部阻力系数
1）管段1
接受罩
90°弯头一个，
直流三通（1—3）根据，查得
2）管段2
接受罩
60°弯头
直流三通（2—3）
3）管段3
90°弯头一个，
吸附装置进口变径管（渐扩管）出口尺寸为300mm×800mm,变径管长度为500mm。
4）管段4
90°弯头两个，
吸附装置出口变径管（渐缩管）出口尺寸为300mm×800mm,变径管长度为400mm。
风机进口渐扩管：
先拟选一台风机，风机进口直径为500mm，变径管长度为300mm，
5）管段5
风机出口渐扩管：
风机出口尺寸为410mm×315mm，管段5的直径为450mm，所以
（5）计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。
计算结果见表7。
（6）对并联管路进行阻力平衡
汇合点A
为使管段1、2达到平衡阻力，改变管段2的管径，增大其阻力
根据式子
——调整后的管径，mm；
——原设计的管径，mm；
——原设计的支管阻力，Pa;
——要求达到的支管阻力，Pa。
根据符合风管统一规格，D2=240mm,其对应的阻力为：
此时符合要求
（7）计算系统的总阻力
（8）选择风机
风机风量
风机风压
选用T4-72NO.5A.2风机
风量为,风压为。
转速为.
配用型号的电动机。
功率为。
15
表6管道水力计算表
管段
编号
流量m3/h
长度
Lm
管径
D㎜
流速
Vm/s
动压Pd
Pa
局部阻系数Σξ
局部阻力Z
Pa
单位长比摩阻RmPa/m
摩擦阻力RmlPa
管道阻力Rml+zPa
备注
1
1650
5
220
13
101.4
1.2
121.7
10
50
171.7
4
3300
1
280
升级会员 