工业通风课程设计 2.docx
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工业通风课程设计 2.docx
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工业通风课程设计2
目录
1前言1
2车间简介1
3抛光轮粉尘捕集与除尘系统设计2
3.1除尘系统的确定2
3.1.1除尘系统确定的原则2
3.1.2除尘系统的组成2
3.2排风罩的确定2
3.2.1局部排风罩的设计原则2
3.2.2排风罩的选型2
3.3风管截面的选择及敷设2
3.3.1.风管的布置原则2
3.3.2截面的选择3
3.3.3风管材料的选择3
3.3.4弯头和三通的确定3
3.4除尘器的选择4
3.4.1各类除尘器的性能及分级效率4
3.5水力计算5
3.5.1通风管道水力计算5
4.发电机室排除余热的通风系统设计与全面通风风量计算8
5结论9
参考文献10
1前言
自工业革命以来,人类将所有的目光都放到了经济和效率上来,而在环境的保护上再不去管了。
随着现代企业工业化进程越来越深,随之带来的环境污染更加严重。
人类在生产和生活过程中,需要有一个清洁的空气环境。
但是,许多生产过程如水泥、耐火材料、有色金属冶炼、铸造等都会散发大量粉尘,如果任意向大气排放,将污染大气,危害人民健康。
因此要解决这些问题需要有一套效率高的通风除尘系统。
通风工程在我国实现四个现代化的进程中,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进行,提高产品质量所不可缺少的一个组成部分。
本次课程主要是运用通风除尘技术知识对某综合车间局部通风除尘系统进行设计。
选取通风管道、除尘器及风机。
提出通风除尘系统设计方案并进行详细设计,分析各类除尘器结构特点性能的好坏,设计通风除尘系统结合除尘理论,设计除尘器结构,清灰装置等以达到高效节能的目的,保证抛光车间、发电机室通风系统的安全、舒适、节能运行。
2车间简介
某企业生产车间有2个抛光间,1个发电机房,1个仓库,1个成品库。
该企业车间需要进行通风除尘设计的主要有两部分,抛光车间以及与抛光车间相邻的发电机室。
每个车间长6000mm,宽4800mm。
每间抛光间内有1台抛光机,每台抛光机有2个抛光轮,抛光工艺会产生粉尘,粉尘的成分有:
抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等(石棉粉尘)。
抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。
该车间无通风除尘系统,对于像该车间这种粉尘危害特别严重的车间,若无通风除尘系统,严重的粉尘堆积会危害人的健康!
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。
抛光轮的排气罩应采用接受式侧排气罩,排气罩口尺寸为300*300(高)。
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℃)。
发电机产生很大热量,不仅使室温大幅度升高,人体感觉不适,还会让设备本身温度也会大幅度升高,从而影响其寿命。
因此,发电机房余热需排除。
3抛光轮粉尘捕集与除尘系统设计
3.1除尘系统的确定
3.1.1除尘系统确定的原则
空气处理要求相同,室内参数要求相同,并且为同一生产流程,运行班次、时间相同,所以设计为一个除尘系统。
3.1.2除尘系统的组成
局部排风罩、风管、精华设备(除尘器)、风机
3.2排风罩的确定
3.2.1局部排风罩的设计原则
(1)局部排风罩应尽可能包围获靠近有害物发生源,使有害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)和工业密切配合,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)要尽可能避免或减弱干扰气流如穿堂风、送风气流等的影响。
3.2.2排风罩的选型
采用接收式排风罩
3.3风管截面的选择及敷设
3.3.1.风管的布置原则
风管的布置直接关系到通风、空调系统的总体布置,他与工艺、土建、电气、给排水等专业关系密切,应相互配合、协调一致。
(1)除尘系统的排风点不宜过多,以利于各支管间的阻力平衡。
(2)除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设,倾斜敷设是与水平夹角最好大于45度。
(3)在除尘系统中,为防止风管堵塞,风管直径不宜小于以下数值:
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
(4)排除含有剧毒物质的正压风管,不应穿过其他房间。
(5)风管上应设置必要的调节和测量装置或预留安装测量装置的接口。
调节和测量的装置应设在便于操作和观察的地点。
(6)风管的布置应力求顺直,避免复杂的局部管件。
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。
3.3.2截面的选择
为防止风管堵塞,便于购买安装,所以除尘系统中采用标准风管。
抛光所产生的粉尘主要是石棉粉尘等纤维性粉尘,风管参照附录中的标准风管来选择。
主要有外径为110mm,156mm,180mm,其风管的壁厚都为1.5mm,几种风管。
3.3.3风管材料的选择
根据抛光产生的粉尘特性,在保证要求的风量分配前提下,合理确定风管布置和尺寸,使系统的处投资和运行费用综合最优,在这里选用薄钢板,它易于工业化加工制作,安装方便,经济适用,能承受较高温度。
3.3.4弯头和三通的确定
布置管道时,应尽量取直线,减少弯头。
矩形风管弯头断面的长宽比(b/a)愈大,阻力愈小。
由于管道中含尘气流对弯头的冲刷磨损,极易磨穿、漏风,影响正常的集尘效果,因此要对弯头加以耐磨设施。
三通内流速不同的两股气流汇合时的碰撞,以及气流速度改变时形成涡流是造成局部阻力的原因。
为减小三通的局部阻力,应避免出现引射现象,还应注意支管和干管的连接,减小其夹角。
3.4除尘器的选择
3.4.1各类除尘器的性能及分级效率
表1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
表2各类除尘器的分级效率
除尘器名称
全效率
(﹪)
不同粒径下的分级效率(﹪)
0~5
5~10
10~20
20~44
>44
带挡板的沉降室
58.6
7.5
22
43
80
99
简单的旋风
65.3
12
33
57
82
91
长锥体旋风
84.2
40
79
92
99.5
100
电除尘器
97.0
90
94.5
97
99.5
100
喷淋塔
94.5
72
96
98
100
100
文丘里除尘器(ΔP﹦7.5KPa)
99.5
99
99.5
100
100
100
袋式除尘器
99.7
99.5
100
100
100
100
由表2的袋式除尘器的除尘效率最高,适应的粒径范围0.5~1μm阻力不是很大,设备费中上。
且砂轮车间的粉尘主要以石棉粉为主,而石棉粉尘的粒径为0.5~1μm,为达到较高的除尘效率,同时降低陈本,该除尘系统宜采用袋式除尘器。
袋式除尘器的除尘机理:
袋式除尘器是主要利用纤维加工的滤料进行过滤出尘。
含尘气流进入滤袋之内,在滤袋内表面将粉尘分离捕集,净化后的空气透过滤袋从排气筒排出。
3.5水力计算
表3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
设计时,应依据如下相关资料:
1)标出管段长度。
采用矩形伞形罩,α=90°
2)粉尘粒径0.5~1μm,除尘器——袋式除尘器,阻力=1200Pa .
3)除尘进出口尺寸300*800mm,风机进口直径D=500mm.风机出口尺寸410*315mm。
4)排出口风管应高出房屋0.5m。
3.5.1通风管道水力计算
(1)在附图中对各管段进行编号
由车间简介可知:
抛光轮为布伦,其直径为D=1200mm,与材料有关的系数A=6m3/h·m。
排风量一般按抛光轮的直径D计算:
L=A·Dm3/h
因为每台抛光机有两个抛光轮,所以排风点的排风量为:
L=2A·D=2×6×200=2400m3/h.
(2)选定最不利环路,本系统选择1-3-除尘器-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。
根据查表,输送含有石棉粉尘的空气时,风管内最小风速炎,垂直风管12m/s,水平风管为18m/s。
考虑到除尘及风管漏风,管段4及5的计算风量为4800*1.05=5040m3/h。
根据L1=2400m3/h(0.67m3/s)、ν1=18m/s由书附录9查出管径和单位长度摩擦阻力。
所选项管径应尽量符合附录11的通风管道统一规格。
D=200mmRml=17.5Pa/m
同理可查得管段2、3、4、5的管径及比摩阻,具体结果见表4
(4)确定各管段的管径大小及单位摩擦阻力见表,同理可查得管段3、5、6、7的管径及比摩阻,具体结果见表4。
表4管道水力计算表
管段编号
流量
(m3/h,m3/s)
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)
单位长度摩擦阻力Rm(Pa/m)
摩擦阻力
RmL
(Pa)
管段阻力
RmL+Z
(Pa)
备注
1
2400(0.67)
4
220
18
194.4
0.64
124.416
17.5
70
194.416
3
4800(1.33)
2.2
300
18
194.4
1.00
194.4
13.0
28.6
223
4
5040(1.40)
3.3
370
12
86.4
0.45
38.88
4.5
14.9
53.78
5
5040(1.40)
7
370
12
86.4
0.60
51.84
4.5
31.5
83.34
2
2400(0.67)
4
220
18
194.4
0.64
124.416
17.5
70
194.416
除尘器
1200
(5)查附录10,确定各管段的局部阻力系数。
1)管段1
伞形罩
°
90°弯头(R/D=2)三个
圆形三通(1、2~3)
如图1
图1圆形三通
查得
2)管段2同管段1
3)管段3
90°弯头(R/D=2)两个
除尘器进口变径管(渐扩管)
除尘器进口尺寸
,变径长为
,
查附录10得
所以
4)管段4
除尘器出口变径管(渐缩管)
除尘器出口尺寸为
,变径管长度为
查的
90o弯头(R/D=2)两个
风机进口渐扩管
先近似选出一台风机,风机进口直径
,
查得
所以
5)管段5
风机出口渐扩管
风机出口尺寸
带渐扩管的伞形风帽
查得
所以
(6)计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力
摩擦阻力为
局部阻力
动压
计算结果见表4
(7)计算系统的总阻力
(8)选择风机
风机风量
风机风压
因此选用C4-68NO.6.3
风机Lf=8251m3/hPf=2018Pa
风机转速n=1600r/min皮带传动
配用Y132S2-Z型电动机,电动机功率N=7.5KW
4.发电机室排除余热的通风系统设计与全面通风风量计算
(1)如果室内产生热量或水蒸气,为了消除余热或余湿所需的全面通风量可按下式计算:
式中G——室内余热量,kg/s
Q——散热量,kw
c——空气的质量比热,其值为1.01kJ/(kg.oC)
tp——排空气的温度,oC
to——进入空气的温度,oC
已知车间的散热量为30kw,排出空气的温度为40oC,进入空气的温度为32oC。
因此,由上可得清除的余热量为:
G=30/1.01/(40-32)=3.71Kg/s
所以L=G/
=3.71/1.2=3.09m
/s=11130m
/h
(2)通风机的选择:
由以上计算的全面通风量,加之这种风机无需风管所以风压很小,不许在选取前特意计算。
经查找资料得所选风机为:
T35-11NO.5.6风机
风机转速n=1450r/min皮带转动
选用YSF-4型电动机,电动机功率N=1.1kW。
5结论
通风管道的计算是在系统和设备布置,风管材料、各送排风点的位置和风量均已确定的基础上进行的。
起主要目的是,确定各管段的管径和阻力,保证系统内达到要求的风量分配。
在确定风管断面尺寸时,应该用附录8所列的通风管道统一规格,以利于工业化加工制作。
风管断面尺寸确定后应该按照管内实际流速计算阻力。
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。
通过本次工业通风的课程设计,提高了我在工业通风除尘等有关问题上的能力;另外将所学的理论知识运用在实践中,使我们对现实生活中的通风除尘系统有了理性的认识,更深的了解到了工业通风的重要性。
为我们以后在工作中遇到这样的问题有了解决的思路,同时通过设计也使我们的综合能力得到了提高。
本系统的设计还存在许多的不足,但我相信随着对工业通风这门课程的深入学习和实践,问题将会不断减少。
在此次课程设计中,受到了易灿南老师的悉心指导和帮助,在此对老师表示衷心的感谢。
参考文献
[1]孙一坚.工业通风.中国建筑工业出版社(第三版),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
[5]中华人民共和国建设部.通风与空调工程施工质量验收规范(GB50243-2002).中国计划出版社,2002
附录
附录1某企业生产车间通风系统平面图、轴测图
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