工业通风高威.docx
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工业通风高威
1前言1
2车间简介1
2.1抛光车间除尘设计2
3抛光间的除尘系统设计与计算2
3.1抛光间的粉尘的性质2
3.2除尘器的选择2
3.4管道设计4
3.5水力计算5
4发电机室排除余热的通风系统设计9
4.1发电机房通风方式的确定9
4.2全面通风10
5结束语11
参考文献11
附录11
1前言
伴随着现代工业的发展带来对车间空气和周围大气的污染,其中粉尘是主要的污染物之一,通风工程一方面起着改善居住建筑和生产车间的空气条件,保护人民健康、提高劳动生产率的重要作用;另一方面在许多工业部门又是保证生产顺利进行,提高产品质量所不可缺少的一个组成部分。
通风工程的主要任务是,控制生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温、高湿,创造良好的生产环境和保护大气环境。
随着工业生产的不断发展,散发的工业有害物日益增加,对从事通风工程科研、设计和施工工作人员的要求也越来越高。
本课程设计是为了培养学生运用工业通风有关的理论知识结合实践的能力,来做好企业通风系统设计,从而提高学生的综合能力。
2车间简介
某企业生产车间如图1所示,有2个抛光间。
每个抛光间有1台抛光机,每台抛光机有2个抛光轮,抛光间产生粉尘。
粉尘会通过人的呼吸系统进入人的体内,有致病的可能,所以要对抛光车间和打孔车间进行除尘。
发电机室有两台直流发电机,发电机室内直流发电机产生很大热量,散热量30kw,夏季炎热,应应保证室温不超过40℃,所以要对发电机室进行机械排风清除余热。
图1生产车间平面图
2.1抛光车间除尘设计
抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。
抛光间产生粉尘,粉尘的成分有:
抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等(石棉粉尘)。
抛光轮为布轮,其直径为D=200mm,抛光轮中心标高1.2m,工作原理同砂轮。
排风量一般按抛光轮的直径D计算:
L=A*Dm3/h=6*200=1200m3/h。
抛光轮的排风罩应采用接受式侧排风罩,排风罩口尺寸为300*300(高)。
3抛光间的除尘系统设计与计算
3.1抛光间的粉尘的性质
石棉纤维以其特有的化学物理特性被应用于建筑材料、绝缘保温材料、密封材料、摩擦材料等,这些材料广泛存在于人们日常生活中。
石棉粉尘的粒径为0.5~1μm,石棉纤维对人体的健康影响已经有较深入的研究,进入人体内的石棉纤维具有致病可能。
3.2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。
考虑到除尘器的性能以及费用、成本,根据表1的各项数据,为了达到高效和实惠的目的,本设计采用旋风除尘器。
选择型号为XZZ-M-D750。
表1各种常用除尘器的综合性能
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
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,它结构简单、体积小、维护方便。
普通的旋风除尘器由筒体、锥体、排出管三部分组成。
含尘气流由切线进口进入除尘器,沿外壁由上向下作螺旋形旋转运动,这股向下旋转的气流称为外涡旋。
外涡旋到达锥底部后,转而向上,沿轴心向上旋转,最后经排出管排出。
这股向上旋转的气流成为内涡旋。
向下的外涡旋和向上的内涡旋,两者的旋转方向是相同的。
气流作旋转运动时,尘粒在惯性离心力的推动下,要向外壁移动。
到达外壁的尘粒在气流和重力的共同作用下,沿壁面落入灰斗。
收尘量不大的除尘器,可以在下部设固定灰斗,定期排除。
收尘量较大,要求连续排灰时,可设双翻板式和回旋式锁气器。
3.3风管的设计
在此系统中风管的布置应遵循以下原则:
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,倾斜敷设时与水平面夹角最好大于45度;
3)、输送含蒸汽、雾滴的气体时,应有不小于0.005的坡度,以排除积液,并应在风管的最低点和风机底部装设水封泄液管。
4)、在除尘系统中,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(如木屑)100mm
排送粗粉尘(有小块物体)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。
7)、风管的布置应力求顺直,避免复杂的管件。
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。
b.风管材料的选择采用就地取材的原则,薄钢板是最常用的材料,有普通薄钢板和镀锌薄钢板两种。
它们易于工业化加工及制作,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。
抛光间湿度不大,而且没有腐蚀性化学物质,因此选用普通薄钢板。
在抛光间除尘通风系统中,由于粉尘硬度较大,加之风速较高,因此系统对管壁的磨损大,通常采用厚度为1.5~3.0mm的钢板。
综上考虑,风管材料选用1.5~3.0mm的普通薄钢板。
1)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;
2)风管断面尺寸大时,为充分利用建筑空间,通常采用矩形风管。
结合以上要求,本次课程设计采用圆形风管。
3.4管道设计
依据风管的布置原则及抛光工艺的上产特点,决定设四个采尘点即四个侧吸罩。
为四个抛光轮单独提供一个空气净化系统,连接每段风管采用了三个圆形三通,三个90度弯角。
整个系统风管分为9段,详见附录。
这样布局有利于各支管间的阻力平衡,管件用得少,有利于减少局部阻力损失,而且管段少,可以节省材料,经济性好。
图1抛光车间轴测图
3.5水力计算
1)对各管段进行编号,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—5—7—除尘器—8—风机—9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。
表2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
10
12
木屑、刨花
12
14
干燥粗刨花、大块干木屑
14
16
潮湿粗刨花、大块湿木屑
18
20
棉絮
8
10
麻
11
13
石棉粉尘
12
18
4)确定各管段的管径及单位长度摩擦阻力
管段1
根据表2,输送含有石棉粉尘的空气时,风管内最小风速,垂直风管12m/s,水平风管为18m/s。
根据L1=1200m3/h(0.67m3/s)、ν1=18m/s,由参考资料附录表查出风管管径和单位长度摩擦阻力。
所选项管径应尽量符合有关附录的通风管道统一规格。
D1=150mmRml=27Pa/m
同理可查得管段2、3、4、5、6、7、8、9的管径及比摩阻,具体结果见表2。
5)查资料,确定各管段的局部阻力系数。
(1)管段1
矩形侧吸罩α=60°,
=0.16
90°弯头(R/D=1.5)二个,
=0.34
圆形三通,如图2
L1/L5≈0.50,查附录得,
=0.03
总局部阻力系数为∑
=0.16+0.17×2+0.03=0.53
(2)管段2
矩形侧吸罩α=60°,
=0.16
90°弯头(R/D=1.5)二个,
=0.34
圆形三通,如图2
L2/L5=0.50,查附录得,
=0.03
总局部阻力系数为∑
=0.16+0.17×2+0.03=0.53
图2圆形三通
(3)管段3
矩形侧吸罩α=60°,
=0.16
90°弯头(R/D=1.5)二个,
=0.34
圆形三通,如图2
L3/L6=0.5,查附录得,
=0.03
总局部阻力系数为∑
=0.16+0.17×2+0.03=0.53
(4)管段4
矩形侧吸罩α=60°,
=0.16
90°弯头(R/D=1.5)二个,
=0.34
圆形三通,如图2
L4/L6=0.5,查附录得,
=0.03
总局部阻力系数为∑
=0.16+0.17×2+0.03=0.53
(5)管段5
90°弯头(R/D=1.5)一个,
=0.17
圆形三通,如图2
L5/L7≈0.50,查附录得,
=0.03
总局部阻力系数为∑
=0.17+0.03=0.2
(6)管段6
90°弯头(R/D=1.5)一个,
=0.17
圆形三通,如图2
L6/L7≈0.50,查附录得,
=0.03
总局部阻力系数为∑
=0.17+0.03=0.20
(7)管段7
除尘器进口变径管(渐扩管)
除尘器进口尺寸为215mm*415mm,变径管长度为300mm
总局部阻力系数为∑
=0.4
(8)管段8
90°弯头(R/D=1.5)二个,
除尘器出口变径管(渐缩管)
除尘器出口尺寸为D=465mm,变径管长度为300mm
=0.1
风机进口变径管(渐扩管)
风机进口尺寸为450mm,变径管长度为300mm
总局部阻力系数为∑
=0.34+0.1+0.03=0.64
(9)管段9
风机出口变径管(渐缩管)
风机出口尺寸为315mm*415mm
带扩散管的伞形风帽(h/D0=0.5):
总局部阻力系数为∑
=0.6+0.03=0.63
6)计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。
计算结果见表3。
表3通风管道水力计算表
管段
编号
流量
m3/h
m3/s
长度
l
m
管径
D
㎜
流速
v
m/s
动压
Pd
Pa
局部阻力系数
Σξ
局部阻力Z
Pa
单位长度比摩阻
Rm
Pa/m
摩擦阻力
Rml
Pa
管道阻力
Rml+z
Pa
备注
1
1200(0.33)
3.75
150
12
86.4
0.53
45.8
13
45.5
91.3
2
1200(0.33)
3.75
150
12
86.4
0.53
45.8
13
45.5
91.3
3
1200(0.33)
3.75
150
12
86.4
0.53
45.8
13
45.5
91.3
4
1200(0.33)
3.75
150
12
86.4
0.53
45.8
13
45.5
91.3
5
2400(0.67)
5.4
220
18
194.4
0.2
38.9
18
97.2
136.1
6
2400(0.67)
5.4
220
18
194.4
0.2
38.9
18
97.2
136.1
7
4800(1.34)
0.5
400
18
194.4
0.4
77.8
6
3
80.8
8
4800(1.34)
3.9
400
12
86.4
0.64
55.3
2
7.8
63.1
9
4800(1.34)
7.5
400
12
86.4
0.63
54.4
2
15
69.4
除尘器
740
7)对并联管路进行阻力平衡。
(1)对于管段1与2的交汇点记为点A,汇合点A的阻力平衡计算为:
所以点A符合设计要求,达到阻力平衡。
(2)对于管段3与4的交汇点记为点B,汇合点B的阻力平衡计算为:
所以点B符合设计要求,达到阻力平衡。
(3)对于管段5和6的交汇点记为点C,汇合点C的阻力平衡计算为:
符合要求
6)计算系统总阻力
7)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*1180.7=1357.8Pa
选用C4-73-11-3.6C风机
Lf=4270m3/hPf=1716Pa
风机转速n=3150r/min皮带转动
配用Y112M-2电动机,电动机功率N=4kW。
4发电机室排除余热的通风系统设计
4.1发电机房通风方式的确定
车间有两台直流发电机,发电机室内直流发电机产生很大热量,散热量20kw,夏季应采用机械排风清除余热,且应保证室温不超过40℃(夏季室外平均温度定为32℃),而且不会产生有毒有害气体危害人的身体健康,夏季室外温度与室内温度温差也较大,所以发电机房适合选用成本较低的全面通风。
4.2全面通风
全面通风也称稀释通风,它一方面用清洁空气稀释室内空气中的有害浓度,同时不断把污染空气排至室外,是室内空气中有害物浓度不超过卫生标准规定的最高允许浓度。
全面通风的效果不仅与通风量有关,而且与通风气流的组织有关。
(1)果室内产生热量,为了消除余热所需的全面通风量可按下式计算。
消除余热
G=Q/[c(tp-to)]kg/s
式中G——全面通风风量,kg/s
Q——室内余热量,KJ/s;
C——空气的质量比热,其值为1.01KJ/kg·℃;
Tp——排除空气的温度,℃;
to——进入空气的温度,℃。
(2)车间有两台直流发电机,发电机室内直流发电机产生很大热量,散热量20kw,夏季应采用机械排风清除余热,且应保证室温不超过40℃(夏季室外平均温度定为32℃)。
因此G=Q/[c(tp-to)]=20/1.01(40-32)=2.48kg/s
车间采用的通风方式是全全面通风,要消除车间两台直流发电机产生的热量所需的全面通风量为2.48kg/s
(3)气流组织就是合理地布置送、排风口位置、分配风量以及选用风口形式,以便用最小的通风量达到最佳的通风效果。
一般通风房间的气流组织有多种方式,设计时要根据有害物源位置、工人操作位置、有害物性质及浓度分布等具体情况,按下述原则确定:
1)排风口应尽量靠近有害物源或有害物浓度高的区域,把有害物迅速从室内排出。
2)送风口应尽量接近操作地点。
送风通风房间的清洁空气,要先经过操作地点,再经污染区域排至室外。
3)在整个通风房间内,尽量使送风气流均匀分布,减少涡流,避免有害物在局部地区的聚积。
为保证各送、排风点达到预期的风量,两并联支路的阻力必须保持平衡。
对一般的通风系统,两支管的阻力应不超过15%;除尘系统应不超过10%。
最后确定风机的型号和动力消耗。
5结束语
安全生产,在强调以人为本的今天,愈发显得重要,从事安全工作的技术人员更是任重道远。
工业通风,也是安全生产中的重要部分。
要做好生产车间的通风,给生产工人良好的工作环境,需要扎实的专业知识。
通过这次工业通风课程设计,我对工业通风有了更为深入,更加直观具体的了解。
对我将来从事安全工作有很大的帮助。
其中暴露出很多的问题与不足,老师都给与指正,感谢老师的悉心指导。
参考文献
[1]孙一坚.工业通风.中国建筑工业出版社(第四版),1994
[2]孙一坚.简明通风设计手册.中国建筑工业出版社,2006
[3]中国有色工程设计研究总院.采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003).中国计划出版社,2004
[4]中华人民共和国建设部.暖通空调制图标准(GB50114-2001).中国计划出版社,2002
附录
附录1某企业生产车间除尘系统平面图
附录2某企业生产车间除尘系统轴测图
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- 关 键 词:
- 工业 通风