工业通风课程设计正文韩丹凤.docx

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工业通风课程设计正文韩丹凤

湖南工学院

课

程

设

计

课题名称某企业抛光车间及发电机房通风系统设计

专业名称安全工程

所在班级安本0701班

学生姓名韩丹凤

学生学号*********

指导教师易灿南

湖南工学院

课程设计任务书

安全与环境工程系安全工程专业

学生姓名：

韩丹凤学号：

*********专业：

安全工程

1.设计题目：

某企业抛光间与发电机房通风系统设计

2.设计期限：

自2009年12月10日开始至2009年12月17日完成

3.设计原始资料：

1）抛光车间生产过程中产生的粉尘种类；排风量的计算方法；抛光机简介；以及车间内抛光机的布置。

2）发电机房简介及发电机的工作原理与产生的热量。

3）通风系统方案的确定、系统划分应注意的问题。

4）车间平面图。

4.设计完成的主要内容：

1）抛光车间通风除尘系统设计与计算（风量的计算；系统划分与风管布置；风管截面的选择；材料；排风口位置的确定；水力计算；风机型号和配套电机；抛光车间及通风系统轴测图）。

2）发电机室的通风设计与计算（风量的计算；风机型号的选择）。

5.提交设计（设计说明书与图纸等）及要求：

1）作图规范（通风系统轴测图一张（3号图纸）及平面图张（2号图纸）），图例符号符合国家统一标准。

2）选择计算公式正确，计算程序清晰明了。

3）单位符合国家统一标准。

4）完成课程设计任务书一份。

5）报告一律统一采用小4仿宋字体，A4纸型打印。

6.发题日期：

2009年12月10日

指导老师（签名）：

易灿南

学生（签名）：

韩丹凤

1.前言

在工业生产过程中会散发各种有害物质（粉尘、有害蒸气和气体）以及余热和余湿，如果不加以控制会使室内、外空气环境受到污染和破坏，危害人体的健康、动植物生长，影响生产过程的正常运行。

因此控制工业有害物对室内外空气环境的影响和破环是当前非常重要的问题。

要控制有害物的扩散改善车间环境和防止大气污染，首先必须了解工业有害物产生的原因和散发的机理，认识各种工业有害物对人体及工农业生产的危害，明确室内外环境要求达到的控制目标（卫生标准和排放标准），提出改善空气环境的有效措施。

粉尘是占有害物质的大多数，粉尘是指粒径大小不等，能在空气中浮游的固体微粒。

粉尘的来源很广，冶金、机械、建材、轻工、电力等许多工业生产部门都会产生大量的粉尘。

粉尘对人体有很大的危害性，主要通过呼吸道进入人体，其次是经皮肤进入人体，通过消化道进入人体的情况较少。

粉尘对人体健康的危害同粉尘的性质、粒径大小、浓度、与人体持续接触的时间、车间的气象条件和进入人体的粉尘量等有关。

粉尘化学性质是危害人体的主要因素。

有些毒性强的金属粉尘进入人体后会引起中毒以至死亡，一般粉尘进入人体肺部后可能引起各种尘肺病。

粉尘粒径的大小是危害人体的另一重要因素。

粉尘粒径小，粒子在空气中不易沉降，也难于被捕捉，造成长期空气污染，同时易于随空气吸入人的呼吸道深部。

粉尘粒径小其化学活性增大，表面活性也增大，加剧了人体生理效应的发生与发展。

再有粉尘的表面可以吸附空气中的有害气体、液体以及细菌病毒等微生物，它是污染物质的媒介物，还会和空气中的二氧化硫联合作用，加剧对人体的危害。

粉尘还能大量吸收太阳紫外线短波部分，严重影响儿童的生长发育。

粉尘对生产的影响主要是降低产品质量和机器工作精度；还使光照度和能见度降低，影响室内作业的视野；有些粉尘如煤尘、铝尘和谷物粉尘在一定条件下会发生爆炸，造成经济损失和人员伤亡。

有害物对人体的危害，不但取决于有害物的性质，还取决于有害物在空气中的含量。

卫生标准规定车间空气中一般粉尘的最高容许浓度10mg／m

，含有10%以上游离二氧化硅的粉尘则为2mg／m

，危害性大的物质其容许浓度低。

工业有害物不仅会危害室内空气环境，如不加控制地排入大气，会造成大气污染，在更广阔范围内破坏大气环境。

因此我们要采取防治工业有害物的综合措施，其中采用通风措施控制有害物就是其中的措施之一，通过工艺设备和工艺操作方法的改革，如果仍有有害物散入室内，应采取局部通风或全面通风措施，使车间空气中的有害物浓度不超过卫生标准的规定，通风排气中的有害物浓度达到排放标准。

采用局部通风时，要尽量把产尘、产毒工艺设备密闭起来，以最小的风量获得最好的效果。

总图布置、建筑和工艺设计应与通风措施密切配合，进行综合防治。

用通风方法改善车间的空气环境，就是在局部地点或整个车间把不符合卫生标准的污浊空气排至室外，把新鲜空气或经过净化符合卫生要求的空气送入室内。

防止工业有害物污染室内空气最有效的方法是，在有害物产生的地点直接把他们捕集起来，经过净化处理，排至室外。

使车间的环境保持洁，使员工处于一个安全舒适健康的环境中工作。

2.抛光车间及发电机房的基本情况

2.1抛光车间的基本情况

该企业抛光工部设有三个抛光间，每个抛光间有一台抛光机，距外墙1500mm。

其布局如图下图2-1所示。

抛光机由底座、抛盘、抛光织物、抛光罩及盖等基本元件组成。

每台抛光机有1个抛光轮，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。

电动机固定在底座上，固定抛光盘用的锥套通过螺钉与电动机轴相连。

。

在抛光过程中会产生大量的粉尘，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。

为了员工的健康和企业的生产效益，该企业必须要有配套的除尘设施，使工作者处于一个良好的工作环境，提高工作效率，从而提高企业效益。

图2-1抛光间及发电机房总体布局

抛光车间除尘工艺流程如下：

打磨抛光产生粉尘→吸气罩→风管→除尘器→风机→排风立管（高出屋顶）

2.2发电机室的基本情况

车间有两台直流发电机，如图2-1所示，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℃。

室内温度过高严重影响了发电机的使用寿命，易引起工作故障影响工作效率，造成生产损失，严重时易发生安全事故。

因此发电机室的的通风系统设计至关重要。

3.抛光车间通风除尘系统设计与系统水力计算

3.1通风除尘系统各部分部件选择

3.1.1系统的划分

根据系统划分的原则：

空气处理要求相同、室内参数要求相同，可划分为同一系统；同一生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划分为同一系统。

三个抛光间的空气处理要求相同、室内参数要求相同，是同一生产流程、运行班次和运行时间相同，粉尘种类相同；又根据抛光车间的布置（三间连在一起），考虑到经济方面的因素，本设计中三个抛光轮工作所产生的粉尘由一个通风除尘系统捕集排除，此通风除尘系统由三个排气罩并联、风管、除尘器、风机和风帽组成。

3.1.2排风罩的选择

排风罩按工作原理的不同可分为密闭罩、柜式排风罩（通风柜）、外部吸气罩（包括上吸式、侧吸式、下吸式及槽边排风罩等）、接受式排风罩、吹吸式排风罩。

选择合适的排风罩用较小的排风量就可以获得最佳的控制效果。

根据抛光间的布置，及抛光机运行时粉尘的运动方向基本一致，除尘系统中采用局部排风罩捕集粉尘。

局部排风罩是局部排风系统的重要组成部分。

通过局部排风罩口的气流运动，可在有害物散发地点直接捕集有害物或控制其在车间的扩散，保证室内工作区有害物不超过国家卫生标准的要求。

设计局部排风罩时应遵循以下原则：

1）局部排风罩应尽可能包围或靠近有害物发生源，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。

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）和工艺密切配合，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的影响。

图3-1工作台面、抛光轮及接受式侧排气罩图（侧视图与主视图）

抛光机操作的关键是要设法得到最大的抛光速率，以便尽快除去磨光时产生的损伤层。

因为抛光轮的转动速度极快，使得抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘）被甩出的速度极高，为充分捕集打磨抛光所产生的粉尘，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）。

其布置如下图3-1：

3.1.3通风管道的设计

①、风管的布置

风管布置直接关系到通风、空调系统的总体布局，它与工艺、土建、电气、给排水等专业关系密切，应相互配合、协调一致。

设计计算的目的是，在保证要求的风量分配的前提下，合理确定风管布置和尺寸，使系统的初投资和运行费用综合最优。

通风管道系统的设计直接影响到通风空调系统的使用效果和技术经济性能。

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。

风管的走向可分为上行式与下埋式，本设计中采用上行式，将管道固定在天花板上，具体情况见附录1和附录2。

②、风管截面形状的选择

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、强度大，且风管直径较小时比较容易制造，保温亦方便。

但是圆形风管管件的放样、制作较矩形风管困难，布置时不易与建筑、结构配合，明装时不易布置得美观。

当风管中流速较高，风管直径较小时，除尘系统和高速空调系统通常采用圆形风管。

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。

③、风管材料的选择

作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、胶合板、纤维板、矿渣石膏板、砖及混泥土等。

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、橡胶软管及金属软管等。

风管材料应优先选择非燃烧材料制作。

风管材料应根据使用要求和就地取材的原则选用。

本设计中采用镀锌板作为风管材料，它易于工业化加工制作、安装方便、能承受较高的温度，而且为免抛光织物局部磨损太快，抛光过程中要不断添加微粉悬浮液，使抛光织物保持一定湿度，镀锌薄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系统。

除尘系统因管壁磨损大，通常采厚度为1.5～3.0mm的钢板。

④、排风口位置的确定

排风口是排风的末端装置，是将室内集中的污浊气体排放至室外的排气装置。

在工业建筑中经常作成排风立管，在一般情况下通风排气立管出口至少应高出屋面0.5m。

在本设计中排风口的高度设置为6500mm。

为了防止雨、雪等进入排风管或利用室外空气流速形成风压以加强排风能力，排风末端应装风帽。

3.1.4风量的计算

排风量的计算一般按抛光轮的直径D计算：

L=A·Dm

／h

式中：

A—与轮子材料有关的系数

布轮：

A=6m

／h·mm

D—抛光轮直径mm

每个抛光间有一台抛光机，抛光机有一个抛光轮，抛光轮为布轮。

所以为把粉尘排出室外的最大风量为：

L=A·D=6×200=1200m

／h

3.1.5除尘器的设计

除尘器是将粉尘从含尘气流中分离出来的设备，根据其除尘机理的不同，通常将除尘设备分为四大类：

机械除尘器、过滤式除尘器、湿式除尘器、电除尘器。

选择除尘器时应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，及除尘器的除尘效率、阻力、经济性、占地面积、劳动条件等。

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除尘效率是不同的，所以选择除尘器时首先必须了解处理粉尘的粒径分布和各种除尘器的分级效率。

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，对于高温和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粉尘的处理问题。

各种常用除尘器的综合性能如表3-2中列出，可作为选择时的参考。

表3-2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

抛光轮产生最主要的是石棉粉尘，石棉粉尘的粒径一般为0.5～1μm，为达到较高的除尘效率，由于袋式除尘器的除尘效率高，本设计中采用脉冲喷吹清灰袋式除尘器，阻力较小，为Δ

=1200

。

袋式除尘器是一种干湿的高效除尘器，它利用纤维织物的过滤作用进行除尘。

对1.0μm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。

新滤袋的除尘效率不是很高，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1μm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。

3.2系统组合

根据以上确定的各个部件及抛光间的布置、尺寸组合系统，其轴测图如附图

（1），系统图如图3-2，管道的固定方式如图3-3，风管的侧视形状如图3-4：

图中主管道固定在车间内外墙与天花板的相交处。

管道由铁架固定。

管段1从排风罩用90°度弯头向上接出连接至天花板，90°弯头将管段接至外墙与天花板相交处（墙角），然后用90°弯头沿墙壁连接管段3，其中管段1与管段3、管段5穿过三间抛光间之间的隔墙;管段2从排风罩用90°弯头向上接至天花板，90°弯头将管段接至管段3与其成30°角，管段1、2、3构成一个合流三通；管段4接法同管道2；管段5穿出墙体用90°弯头再沿墙向下走，在用一个90°弯头水平过去与袋式除尘器连接；风机由一支撑架支撑，使其接口与除尘器出口在同一高度上；设置除尘器入口与地面高度为500mm、风机出口与地面间的高度为1250mm，管段7比车间房顶高出500mm。

管段2、4的长度为垂直管段3500mm加上与主管道成30°水平角的水平管道的长度2000mm和500mm。

图3-2抛光间通风除尘系统的系统图

图3-3管道的固定方式

图3-4风管的侧视形状

3.3通风除尘系统的阻力计算

3.3.1系统的水力计算

计算过程如下：

1）对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的风量。

2）选定最不利环路，本系统选择1-3-5-除尘器-6-风机-7为最不利环路。

3）根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。

表3-3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）

比摩阻Rm（Pa/m）

摩擦阻力Rml（Pa）

管段阻力Rml+Z（Pa）

备注

1

（1200）0.33

11.532

180

13

101.4

1.27

128.8

11

126.8

255.6

3

（2400）0.66

4.8

220

18

194.4

-0.15

-29.2

17.5

84

54.8

5

（3600）1

5.368

320

14

117.6

0.54

63.5

7.8

41.9

105.4

6

（3780）1.05

0.4

280

18

194.4

0.216

42

14

5.6

47.6

7

（3780）1.05

5.25

360

12

86.4

0.6

51.8

4.8

25.2

77

2

（1200）0.33

6

160

18

194.4

0.46

89.4

28

168

257.4

4

（1200）0.33

6

160

15

135

1.62

218.7

17.5

105

323.7

除尘器

1200

查有关资料，输送石棉粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管12m/s、水平风管18m/s。

考虑到除尘器及风管漏风，管段6及7的计算风量为：

3600×1.05=3780m3/h=1.05m3/s

管段1

根据L

=1200m3/h（0.33m3/s）、v

=13m/s，由孙一坚主编《工业通风》第三版附录6查出管径和比摩阻。

所选管径应尽量符合通风管道统一规格。

D

=180mm,R

=11Pa/h

同理可查得管段3、5、6、7的管径及比摩阻，具体结果见表3-3。

4）确定管段2、4的管径及比摩阻，见表3-3。

5）查附录7，确定各管段的局部阻力系数。

（1）管段1

矩伞形罩α=60°ξ=0.16

90°弯头（R/D=1.5）三个ξ=3*0.17=0.51

直流三通（1→3）（见图3-4）

根据F

+F

≈F

α=30°

查得ξ

=0.60

Σξ=0.16+0.51+0.6=1.27

图3-4合流三通

（2）管段2

矩伞形罩α=60°ξ=0.16

90°弯头（R/D=1.5）2个ξ=2*0.17=0.34

合流三通（2→3）（见图3-4）ξ

=-0.04

Σξ=0.16+0.34-0.04=0.46

（3）管段3

直流三通（3→5）（见图3-5）

根据F

+F

≈F

α=30°

查得ξ

=-0.15

图3-5合流三通

（4）管段4

矩伞形罩α=60°ξ=0.16

90°弯头（R/D=1.5）2个ξ=2*0.17=0.34

合流三通（4→5）（见图3-5）ξ

=1.12

Σξ=0.16+0.34+1.12=1.62

（5）管段5

90°弯头（R/D=1.5）2个ξ=2*0.17=0.34

除尘器进口变径管（渐扩管）

除尘器出口尺寸300*500，变径管长度500mm,tgα=

α=10.2°ξ=0.2

Σξ=0.34+0.2=0.54

（6）管段6

除尘器出口变径管（渐缩管）

除尘器出口尺寸300*500mm，变径管长度400mm,tgα=

α=15.376°ξ=0.1

风机进口渐扩管

先近似选出一台风机，风机进口直径D

=400mm，变径管长度l=250mm

tgα=

α=13.495°ξ=0.116

Σξ=0.1+0.116=0.216

（7）管段7

风机出口渐扩管

风机出口尺寸310*210mmD

=320mm

ξ=0

带扩散管的伞形风帽ξ=0.60

Σξ=0.60

6）计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。

计算结果见表3-3.

7）对并联管路进行阻力平衡。

（1）汇合点A

ΔP

=255.6PaΔP

=257.4Pa

％＜10％

（2）汇合点B

ΔP

+ΔP

=255.6+54.8=310.4PaΔP

=323.7Pa

％<10％符合要求

8）计算系统的总阻力

（R

l+Z）=255.6+54.8+105.4+47.6+77+1200=1740.4Pa

9）选择风机

风机风量L

=1.15L=1.15*3780=4347m3/h

风机风压P

=1.15

=1.15*1739.2=2001.46Pa

选用2T60-1型No.9A轴流式通风机L

：

3600～5400m3/h，P

：

1177～4266Pa

风机转速n=960r/min

配用YEJ132M1-6型电动机，电机功率为N=4kw。

4.发电机室的排除余热系统设置

4.1排风方式和风机位置的选择

根据发电机室在车间的位置以及发电机工作时所产生的热量，用自然通风是不能实现的，因此，采用机械通风；两台发电机在同一房间内，所占面积太大，不能采用局部通风，所以，本设计中采用全面通风。

为减小工程量，以最少的投入达到最佳的效果，发电机室只采用一离心式通风机固定在发电机室的窗户上，为了避免通风风扇因窗户损坏而不能正常工作，将其固定在窗户的左上角，并与墙壁连接。

4.2排风量的计算

全面通风量：

G=

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•℃；

t

——排出空气的温度，℃；

t

——进入空气的温度，℃。

根据卫生标准规定，一般车间内工作地点的夏季空气温度，应按车间内外温差计算。

将夏季室外平均温度定为32℃，发电机室的散热量为20kw,为保证室温不超过40℃，所需要的排风量：

G=

=

kg/s

表4-1车间内工作地点的夏季空气温度

夏季通风室外计算温度（℃）

22及以下

23

24

25

26

27

28

29～32

33及以上

工作地点与室外温差（℃）

10

9

8

7

6

5

4

3

2

4.3通风机与电动机的选择及安装位置

本系统工作为排气式通风，磨损严重，采用具有耐磨结构的离心式通风机。

选用型号为KJ4-72No.20，比转速为72，叶轮直径为2000mm，配套使用电机型号为Y801-2，其功率为0.75千瓦，转速为2830，效率为75％，电压为380V。

其安装、布局如图4-1所示。

通风机的安装见附录2.

1——电动机2——通风机3——出风口

图4-1通风机及电动机的安装形式侧视图（立式，出口向右0°）

5.结束语

此课程设计在设计过程中，力求做到以阐