1、工业通风课程设计1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 专业班级 安全工程1202班学生姓名 刘晶 学号 1250240213指导教师 胡 鸿 完成时间 2014.12.21 2015.1.4 课程设计任务书学生： 刘晶 专业： 安全工程 班级：1202班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）：某企业综合车间基本情况；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谷： 焊接车间除尘系统设计；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
2、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Auto CAD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 鸿本文以某企业综合车间为研究对象，其焊接车间以及喷漆车间在工作过程中 会产生大量有毒有害物质，严重威胁到企业职工的身心健康。因此，对焊接车间 以及喷漆车间的通风除尘系统进行设计，提高整个车间及其周围环境的空气质 量。设计时，先根据生产特点选择排风罩，确定风量，然后确
3、定排风管管径，进 而进行整个通风系统的管道敷设设计、除尘器的选择以及水力计算，最后确定风 机。关键词：焊接车间；焊接车间；有毒有害物质；通风系统设计ABSTRACTThis paper takes a en terprise producti on workshop as the researchobject ，the paint workshop and welding workshop in the work process will produce a large nu mber of pois onous and harmful substa nces, which cause a s
4、erious threat to the en terprise staffs physical and men tal health ，the welding workshop and paint shop ventilation dust removal system design,improve the quality of the whole workshop and the surrounding environment of air. Firstly ， we should select the exhaust hood ,determine the volume,a nd the
5、 n determ ine the diameter calculati on, select ion and desig n of hydraulic laying,pipe dust collector ,finally determine the fan.Keywords :the weld ing workshop; pois onous and harmful material;ven tilati on system desig n1前言 12车间简介 . 22.1焊接车间基本情况 . 22.2喷漆车间基本情况 . 23系统设计 . 33.1系统划分 33.1.1系统划分原则 33
6、.1.2车间系统划分 33.2局部排风罩设计 33.2.1局部排风罩类型及特点 33.2.2局部排风罩设计原则 43.2.3焊接车间排风罩选择 43.2.4喷漆车间排风罩选择 53.3 净化装置 63.3.1除尘器的选择 63.3.2焊接车间除尘器的选择 73.4风管 . 83.4.1风管的截面形状及管道定型化 . 83.4.2风管材料 . 83.4.3风管. 84水力计算 . 104.1焊接车间的水力计算 . 104.2喷漆车间水利计算 . 135总结 . 19参考文献 . 20附 录 . 201 前言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
7、， 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。在焊接和喷漆的工艺过程中， 会产生大量的粉尘等有害物质。 人们长期在这 种含有粉尘、湿热的空气环境中工作会感到不内产生的污染物，对其进行分析， 设计出合理的通风除尘系统，把车间内的有害气体捕舒服，疲倦等， 严重时会引 起各种职业病。 而工业通风是控制车间粉尘、 有害气体或
8、蒸气和改善车间内微小 气候的重要卫生技术措施之一。 其主要作用在于排出作业地带污染的或潮湿、 过 热或过冷的空气，送入外界清洁空气，以改善作业场所空气环境。此次课程设计针对某企业综合生产车间集起来， 经过净化处理达到标准后排 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， 使人类 在生产和生活的过程中有一个清洁的空气环境。 通过此次课程设计， 使同学们亲 自动手进行通风除尘系统的设计及计算， 切实体会在通风除尘在工业生产中的重 大作用，理论联系实践， 培养同学们的动手以及合作能力。 同时，通过此次设计， 更深刻地体会到了工业通风在生产生活中的重要性。2车间简介2.1焊接车间
9、基本情况某企业焊接车间用三个焊接平台，平台尺寸为 1000mm 800mm 600mm,如图1所示，热源温度500r。车间采用CO2气体保护焊接，焊接过程中生产大 量的电焊烟尘、金属氧化物等。尘粒径小于 10微米该烟尘属于可吸人性粉尘，对人体危害严重。2.2喷漆车间基本情况某企业喷漆有2个浸漆槽4#和5 #，尺寸为1200mm*800mm*1000m如槽内有有机溶剂，图1所示。生产过程中会挥发出大量的有机溶剂蒸汽，对人体的身 体健康和生命严重的影响。且车间内受横向气流的影响，图1 某企业生产车间平面图 （单位：mm3系统设计3.1系统划分3.1.1系统划分原则（1） 空气处理要求相同、室内参数
10、要求相同的，可划分一个系统。（2） 生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为一个系统。（3） 除尘系统划分应符合下列要求：1）同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不远时，宜合设一个系统；2）同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺允许不同粉尘混合回收或粉 尘无回收价值时，也可合设一个系统；3）温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致风管内结露时，应分系统。3.1.2车间系统划分焊接车间和喷漆车间的通风除尘系统应划分为同两个系统， 结合企业工业生产工艺以及车间布局，设计理由如下：（1） 焊接车间和喷漆车间的生产流程、运行班次、运行时间都不同；（2） 焊接车间和喷漆车间空气处理要求不同，室内参数要求不
11、同 。3.2局部排风罩设计3.2.1局部排风罩类型及特点局部排风罩是局部排风系统的重要的组成部分。按照工作原理的不同，局部 排风罩分为以下及几种基本形式，如表 1所示。表1排风罩的类型及特点排风罩类型 排风罩特点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 密闭罩 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。入罩内。接受式排风罩吹吸式排风罩内。接受罩的断面尺寸应该不小于罩口处污染被气流的尺寸。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。322局部排风罩设计原则（1） 局部排风罩应尽可能靠近污染物发生源，使污染物局限于较小空间，尽 可能减小
12、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物气流运动方向一致。（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，便于制作安装和拆卸维修。（5） 与工艺密切相结合，是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） 要尽可能避免或减弱干扰气流，如穿堂风、送风气流等对吸气气流的影 响。3.2.3焊接车间排风罩选择遵照局部排风罩设计的原则，考虑到实际焊接车间和喷漆车间的具体情况， 污染物类型等。焊接车间的热源温度为 500C，周围的物体温差较大，通过对流 散热把热量传给相邻空
13、气，周围空气受热上升，形成热射流，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。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排风罩安装在平台上部0.5m处（即H=0.5m）。由于不易受横向气流影响, 排风罩尺寸可按下式计算：矩形：A a 200（mm） Bi b 200（mm）由此得出上部接受罩罩口尺寸为1200mm 1000mm1.5.,Ap1.5 3.14 1 1.32 0.5m，则该罩为低悬罩。H 0.5m，热源截面积1.0 0.8m，罩口尺寸1.2 1.0m。热源表面与周围空气温度差 t 500 20 480C对流放热系数 A t1/
14、3 1.7 4801/3 13.31j/（m2 soC）热源的对流热量 Q F t 13.31 0.8 480 5.1kJ/sLz 0.04Q1/3Z3/2 0.04 5.11/3 （0.5 1.26）3/2 0.161m3 /s罩口的扩大面积 F （1.2 1） （1 0.8） 0.4m2 扩大面积上空气的吸入速度 v =0.5m/s （ v =0.50.75m/s ） 接受罩的排风量 L Lz v F 0.161 0.5 0.4 0.361m3 / s 由于 3 个焊接平台规格相同，则总风量为 ：L总 3L 3 0.361 1.083m3/s 3899m3/h3.2.4喷漆车间排风罩选择喷
15、漆车间考虑到中作业会产生大的苯、 甲苯和二甲苯等有害蒸汽， 根据其有 发挥性情况，采用外部吸气罩的捕集效果较好，因此本设计的浸漆槽 4#和 5#均采用外部吸气罩，而且尺寸一样， 为了防止受横向气流的影响， 长边一侧加设活 动挡板。2台浸漆槽，均离地1.0m,每台尺寸均一样，其尺寸大小：a b=1200 800mm 由于气体只能从侧面流入罩内，为了避免横向气流干扰，要求 H 0.3a（a 为罩口 长边尺寸）根据题设 H = 0.4m 。为了保证排气的效果，罩口尺寸应大于尘源的平面投影尺寸：A = a+ 0.8HB= b+0.8H1罩口离污染源高度设定由于：所以罩口离污染源高度取 H=400mm,
16、则罩口离地面的高度为：1000+400=1400mm,因为罩口高度要求低于人的呼吸器官，所以取值符合要求。2罩口长边尺寸：A = a+0.8H =1200+0.8 400=1520mm;B= b+0.8H=800+0.8 400=1120m；为保证罩口吸气速度均匀，集气罩的扩张角不应大于 60取 a45所以罩口离管口 高度：h = 0.5Atan45 = 0.5X1.52 xtan45 = 760mm对于外部集气罩排放量的计算，常用的方法是控制风速法。即有害物扩散时 会产生一定的扩散速度，为捕捉、 控制有害物， 集气罩就必须在有害物扩散地点 造成一个吸入速度xv （控制风速），根据这一速度计算
17、出所需的排风量。控制 风速的大小与工艺过程及其位置有关。控制速度 Vx查表污染源的控制速度Vx” 由于空气对流，以轻微的速度放散到尚属平 静的空气中控制速度 vx = 0.250.5m/s （见表2）,取 Vx = 0.25m/s。（ Vx的值由表2可查）33Q KPHVX 1.4 3.76 0.4 0.25 0.52m3/s 1893.6m3/h由于 2 台喷漆设备规格相同，则总风量为：3QZ 2Q 2 1893.6 3787.2m3/h表2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0.250.5槽内液体的蒸发；气体中或烟从敞口容器中外逸0.51.
18、0喷漆室内喷漆；断续的以较低的初速度放散到尚属平静倾倒有尘屑的干物料到容空气中12.5器中；焊接在小喷漆室内用高压力以相当大的速度放散出来， 或是放喷漆；快速装袋或装桶；散到空气运动迅速的区域2.510往运输器上给料以高速放散出来，或是放散到空气磨削；重破碎；滚筒清运动很迅速的区域理3.3净化装置3.3.1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
19、）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。袋式除尘器是一种高效除尘器，它利用纤维织物的过滤作用进行除尘。对 1.0呵的粉尘，效率高达98%99%。它是利用棉、毛、人造纤维等加工的滤料 进行过滤的。含尘气体进入滤袋之内， 在滤袋内表面将尘粒分离捕集，净化后的 空气透过滤袋从排气筒排出。含尘气体通过滤料时，随着它们深入滤料内部，使纤维间空间逐渐减小，最 终形成附着在滤料表面的粉尘层（也称初层）。袋
20、式除尘器的过滤作用主要是依 靠这个初层及以后逐渐堆积起来的粉尘层进行的。这时的滤料只是起着形成初层 和支持它的骨架作用。因此即使网孔较大的滤布，只要设计合理，对1何左右的 尘粒也能达到较高的除尘效率。随着粉尘在滤袋上的积聚，滤袋两侧的压力增大， 粉尘层内部的空隙变小，空气通过滤料孔眼时的流速增高。 这样会把粘附在缝隙 间的尘粒带走，使除尘器效率下降。另外阻力过大，会使滤袋易于损坏，通风系 统风量下降。因此除尘器运行一段时间后，要及时进行清灰，清灰时不能破坏初 层，以免效率下降。根据主要除尘机理的不同，目前常用的除尘器有：重力沉降室、惯性除尘器、 旋风除尘器、袋式除尘器、电除尘器等。各种除尘器的
21、分级效率见表 3,和除尘 器性能见下表4：表3除尘器的分级效率除尘器名称粒径范围效率阻力设备费运行费重力沉降室5044带挡板的沉降室58.67.522438090简单的旋风65.31233578291长椎体旋风84.240799299.5100电除尘器97.09094.59799.5100喷淋塔94.5729698100100文丘里除尘器99.59999.5100100100袋式除尘器99.799.51001001001003.3.2焊接车间除尘器的选择袋式除尘器的过滤作用主要是依靠这个初层及以后逐渐堆积起来的粉尘层进行的。这时的滤料只是起着形成初层和支持它的骨架作用。 因此即使网孔较大的滤布
22、，只要设计合理，对1 口左右的尘粒也能达到较高的除尘效率。 随着粉尘 在滤袋上的积聚，滤袋两侧的压力增大， 粉尘层内部的空隙变小，空气通过滤料 孔眼时的流速增高。这样会把粘附在缝隙间的尘粒带走，使除尘器效率下降。 另外阻力过大，会使滤袋易于损坏，通风系统风量下降。因此除尘器运行一段时间 后，要及时进行清灰，清灰时不能破坏初层，以免效率下降。综合考虑焊接车间 实际情况，决定选用袋式除尘器。3.3.3喷漆车间净化装置选择槽内有有机溶剂，生产过程中会挥发出大量的有机溶剂蒸汽（苯，甲苯，二 甲苯等），属于有害气体，有害气体的净化方法主要有四种：燃烧法、冷凝法、 洗收法和吸附法。吸附法是让通风排气与某种
23、固体物质相接触， 利用该固体物质对气体的吸附能力除去其中某些有害成分过程称为吸附。 吸附法广泛应用于低浓度有害气体的图3固定床吸附装置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。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，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。3.4.2风管材料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
24、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，砖及混凝土等。钢板是最常用的材料。除尘系统因管壁磨损大，一般采用圆形钢制风管，通 常用厚度为3.0 5.0mm通常通风系统采用的钢板厚度为 0.5 1.5mm的钢板。它 易于工业化加工制作、安装方便、能承受较高温度。根据车间实际情况，风管材料要求耐磨损耐高温，阻力较小。因此，风管采 用厚度为3.0 5.0mm的薄钢板材料制作。3.4.3风管风管的布置应该符合以下原则：（1） 除尘系统的排风点不宜过多，以利各支管间阻力平衡。（2） 除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时与水平夹角最好大于 如 45o 必须水平敷设或倾角小于 30时
25、，应采取措施， 如加大流速、 设清扫口等。 （ 3） 输送喊有蒸汽、雾滴的气体时，如表面处理车间的排风管道，应有不 小于 0.5%的坡度，以排除积液，并在风管最低点设水封泄液管。（ 4） 在除尘系统小，为防止风管堵塞，风管直径不宜小于下列数值： 排送细小粉尘 80mm ； 排送较粗粉尘 100mm ； 排送粗粉尘 130mm 。（5）排除含有剧毒物质的正压风管，不应穿过其他房间。（6）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、风量 测定孔和采样孔等） 或预留安装测量装置的接口。 调节和测量装置应设在便于操 作和观察的地点。（7）风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。弯头、三
26、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。同时风管布置时应注意三通， 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。 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， 焊接车间通风除尘设计系统中选用了合流三 通。为减小三通的局部阻力，应注意支管和干管的连接，减小其夹角。4水力计算4.1焊接车间的水力计算我们根据焊接车间的实际尺寸，为该车间设计了三个排风罩，以及室外的除 尘器和风机，整个系统涉及到7个管段，图4为该焊接车间除尘系统的轴测示意 图。图
27、4焊接车间除尘系统轴测示意图。(1)对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量，如图 4。选定最不利环路，本系统选择 1 3 5 除尘器一6 风机一7为最 不利环路。(3)根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路上个管段的断面尺寸 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，垂直风管为 13m/ s、水平水管为15m/ s。表5除尘风管最小风速(m/s)粉尘类型粉尘名称垂直风管水平风管钢铁粉尘1315金属粉尘钢铁屑1923铅 尘2025考虑到除尘器及风管漏风，管段6及7的风量为：3899 1.05 4093.74m3/s根据L1 1299.6m3/h(0
28、.361m3/s)、V1 15m/s，由附录9查出管径和单位长度摩擦阻力。所选管径应尽量符合附录 11的通风管道统一规格。D1 170mm Rm1 12.5Pa/m同理可查得管段2、3、4、5、& 7的管径及比摩阻，具体结果见表 4(4)查附录10,确定各管段的局部阻力系数。1)管段1热源上部接受罩(查文献【10】 0.16对应接管动压)90 弯头（R/ D1.5） 一个，0.17直流三通（13）根据F1 F2 F3300F2（16:）F3240L21300L32600查得13 0.230.16 0.172 ）管段21200 弯头（R/D 1.5） 一个，0.20直流三通（23）： 0.520.160.23）管段3直流三通（35）根据F3 F4 1F5 300F4（160）2F5（300）L41300L53900查得35 04 ）管段4热源上部接受罩:0.161200 弯头（R/ D1.5）: 一个，0.20.50.52 0.880.280.330.440.23 0.56直流三通（4 5）： 45 0.730.16 0.20.73 1.095 ）管段5除尘器进口变径管（渐扩管）除尘器进口尺寸为300mm 800mm，变径管400mm ,1（800 300）0.6250.8R/D 1.5）两个：2 0.17 0.340.34 0.8 1.146）管段60
