工业通风课设刘欢.docx
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工业通风课设刘欢
某电镀厂车间通风系统设计
安全111刘欢11412115
前言
工业通风是通风工程的重要部分,其主要任务是,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。
做好工业通风工作,一方面能够改善生产车间及其周围的空气条件,防止职业病的产生、保护人民健康、提高劳动生产率;另一方面可以保证生产正常运行,提高产品质量。
随着工业的不断发展,散发的工业有害物的种类和数量日益增加,大气污染已经成为了一个全球性的问题。
如何做好工业通风,职业安全健康管理以及环境保护是我们安全工作人员的一项重要职责。
此次课程设计为某电镀厂车间的通风系统设计。
通过对车间的电镀槽设计进一步消化和巩固本课程所学的内容.
1.设计大纲
1.1课程设计题目
某电镀厂厂房的通风系统设计
1.2课程设计资料
车间尺寸与结构:
图1
电镀槽的特性:
表1.
规格:
表1
图1.车间平面布置图
标号
槽子名称
槽子尺寸(m)
长×宽×高
溶液温度(℃)
所在车间及个数
1
电化学除油槽
10×0.8×0.9
70
每个车间一个
2
镀锡槽
10×0.5×0.9
75
车间一2个
3
镀银槽
10×0.5×0.9
20
车间二2个
4
镀锌槽
10×0.8×0.9
70
车间三2个
表1.电镀槽的尺寸
1.3课程设计内容:
该通风系统设计应包括以下内容:
(1)风管的布置及风管断面形状和材料的选择;
(2)设计槽边罩;
(3)通风系统的水力计算;
(4)画出通风系统示意图;
(5)风机、吸收塔的布置和选型;
(6)画出其中一个支路的压能图;
(7)画出槽边罩的结构尺寸图
(8)画出整个通风系统的平面图和剖面图;
(9)设计两种方案并比较优劣。
(所绘制的图形要求用CAD)槽子尺寸及位置参数与个数可在合理范围内选择。
1.4课程设计步骤
1、工业槽通风系统的设计与计算
(1)排风罩的计算与选取(控制风速、排风量、排风罩的类型)
(2)系统划分,风管布置(不影响操作)
(3)通风管道的水力计算(计算一个最远和一个最近的支路,并平衡)
(4)选定净化除尘设备(参考设计手册、产品样本)
(5)选择风机与配套电机(参考设计手册、产品样本)
1.5通风系统方案的确定、系统划分应注意的问题
1、除尘设备可设置在室外;
2、排风系统的结构布置应合理(适用、省材、省工)。
2.工业通风系统的设计与计算
2.1排气罩的计算与选取
2.1.1电化学除油槽
因B=800mm>700mm,采用双侧条缝式槽边排风罩。
根据国家标准设计,条缝式槽边排风罩的断面尺寸(E×F)共有三种,250×200mm、250×250mm、200×200mm。
本设计选用E×F=250×250mm。
查[1]附录3“镀槽边缘控制点的吸入速度”可得
控制风速vx=0.4m/s
总排风量L=2νxAB(B/2A)0.2=2×0.4×1.0×0.8×(0.8/2×1.0)0.2=0.429m³/s
每一侧的排风量L’=L/2=0.867/2=0.434m³/s
假设条缝口风速v0=12m/s
采用等高条缝,条缝口面积f0=L’/v0=0.323/12=0.036m²
条缝口高度h0=f0/A=0.036/1.0=0.036m=36mm
f0/F1=0.036/0.25×0.25=0.576>0.3
为保证条缝口上速度分布均匀,在每一侧分设两个罩子,设两根立管。
因此f´/F1=f0/2F1=0.036/(2×0.25×0.25)=0.288<0.3
阻力△p=ζν2ρ/2=2.34×122×1.2/2=202Pa
2.1.2镀锡槽
因B=500mm<700mm,采用单侧条缝式槽边排风罩。
根据国家标准设计,条缝式槽边排风罩的断面尺寸(E×F)共有三种,250×200mm、250×250mm、200×200mm。
本设计选用E×F=250×250mm。
查[1]附录3“镀槽边缘控制点的吸入速度”可得
控制风速vx=0.4m/s
排风量L=2vxAB(B/A)0.2=2×0.4×1.0×0.5×(0.5/1.0)0.2=0.248m³/s
假设条缝口风速ν0=8m/s
采用等高条缝,条缝口面积f0=L/ν0=0.348/8=0.0435m²
条缝口高度h0=f0/A=0.06/1.0=0.06m=60mm
f0/F1=0.0435/0.25×0.25=0.7>0.3
为保证条缝口上速度分布均匀,设3个罩子,设3根立管。
因此f´/F1=f0/4F1=0.06/(4×0.25×0.25)=0.15>0.3
阻力△p=ζν2ρ/2=2.34×8²×1.2/2=90Pa
2.1.3镀银槽
因B=500mm<700mm,采用单侧条缝式槽边排风罩。
根据国家标准设计,条缝式槽边排风罩的断面尺寸(E×F)共有三种,250×200mm、250×250mm、200×200mm。
本设计选用E×F=250×250mm。
查[1]附录3“镀槽边缘控制点的吸入速度”可得
控制风速vx=0.3m/s
排风量L=2vxAB(B/A)0.2=2×0.3×1.0×0.5×(0.5/1.0)0.2=0.248m³/s
假设条缝口风速ν0=8m/s
采用等高条缝,条缝口面积f0=L/ν0=0.3455/10=0.035m²
条缝口高度h0=f0/A=0.035/1.0=0.035m=35mm
f0/F1=0.035/0.25×0.25=0.56>0.3
为保证条缝口上速度分布均匀,设3个罩子,设3根立管。
因此f´/F1=f0/2F1=0.035/(2×0.25×0.25)=0.288<0.3
阻力△p=ζν2ρ/2=2.34×10²×1.2/2=140Pa。
2.1.4镀锌槽
因B=800mm>700mm,采用双侧条缝式槽边排风罩。
根据国家标准设计,条缝式槽边排风罩的断面尺寸(E×F)共有三种,250×200mm、250×250mm、200×200mm。
本设计选用E×F=250×250mm。
查[1]附录3“镀槽边缘控制点的吸入速度”可得
控制风速vx=0.45m/s
总排风量L=2vxAB(B/2A)0.2=2×0.45×1.0×0.8×(0.8/2×1.0)0.2=0.464m³/s
每一侧的排风量L’=L/2=0.864/2=0.432m³/s
假设条缝口风速ν0=10m/s
采用等高条缝,条缝口面积f0=L’/ν0=0.432/10=0.043m²
条缝口高度h0=f0/A=0.043/1.0=0.043m=43mm
f0/F1=0.043/0.25×0.25=0.69>0.3
为保证条缝口上速度分布均匀,在每一侧分设2个罩子,设2根立管。
因此f´/F1=f0/3F1=0.043/(3×0.25×0.25)=0.23<0.3
阻力△p=ζν2ρ/2=2.34×102×1.2/2=140Pa。
附:
以上空气密度均取自20℃时。
2.2系统划分,风管布置
系统划分:
根据图可知,由于化学除油槽、镀锡槽、镀银槽、镀锌槽。
风管布置:
各个槽由相应的风管支管连接,然后接到干管上,由干管输送到净化设备,再经风管、风机排放。
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45°必须水平敷设或倾角小于30°时,应采取措施,如加大流速、设清扫口等。
(3)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。
(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(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。
(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
2.3 风管断面形状的选择
风管断面有矩形和圆形两种。
据《工业通风》(第四版),两者相比较,在相同断面积时圆形风管的阻力小,材料省,强度也大。
同时当风管中流速较高,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。
所以,采用圆形风管。
2.4风管材料
酸洗电镀车间产生的粉尘,一般都是高温,一般管道也易被腐蚀,应选用耐高温的材料,里面含有粉尘所以又要耐磨,应选用硬度高的耐磨材料。
结合两者耐高温与耐磨的要求,选择用耐热合金钢。
2.5通风管道的水力计算
首先根据系统的划分和风管布置,可以确定各段管道的管径、长度、局部阻力系数。
其中局部阻力系数是查[1]附录5“部分常见管件的局部阻力系数”得;管径是先根据条缝口风速粗算,再查[1]附录6“通风管道统一规格”得;管长由风管布置确定。
对管段1:
槽高为0.9m,埋深为1m,则立管长为1.9m(有4根立管),横管长为1m,有2根总长为1.9×4+1×2=9.6m;该管段上有1个900弯角,查得ζ=0.2,总的局部阻力系数为∑ζ=0.2。
对管段2:
槽高为0.9m,埋深为1m,则立管长为1.9m(有3根立管),横管为0,总长为1.9×3=5.7m;总的局部阻力系数为∑ζ=0.2。
对管段3:
该管段长为1+0.8+1.5+2=5.3m,该管段上有2个直角三通,速度比为0.6,局部阻力系数为0.6,2个900弯角,局部阻力系数为0.2,则总的局部阻力系数为∑ζ=0.2*2+0.6*2=1.6
对管段4
该管段长为1+0.5+2=3.5m;该管段上有2个直角三通,速度比为0.9,局部阻力系数为0.9,2个900弯角,查得ζ2=0.2,另该管道为圆风道锥形合流三通支通道,ζ13=0.52,则总的局部阻力系数为∑ζ=2×0.2+2×0.9+0.52=2.72
对管段5:
该管段长为1+0.5+4=5.5m,该管段上有2个直角三通,速度比为0.9,局部阻力系数为0.9,2个900弯角,查得ζ2=0.2,另该管道为圆风道锥形合流三通支通道,ζ13=0.52,则总的局部阻力系数为∑ζ=2×0.2+2×0.9+0.52=2.72
对管段6:
该管段长为1+0.5+2=3.5m;该管段上有2个直角三通,速度比为0.9,局部阻力系数为0.9,2个900弯角,查得ζ2=0.2,另该管道为圆风道锥形合流三通支通道,ζ13=0.52,则总的局部阻力系数为∑ζ=2×0.2+2×0.9+0.52=2.72
对管段7:
该管段长为1+0.5+4=5.5m,该管段上有2个直角三通,速度比为0.9,局部阻力系数为0.9,2个900弯角,查得ζ2=0.2,另该管道为圆风道锥形合流三通支通道,ζ13=0.52,则总的局部阻力系数为∑ζ=2×0.2+2×0.9+0.52=2.72
对管道8:
该管段长为2+3+4=9m;该管段上有2个直角三通,速度比为0.6,局部阻力系数为0.6,2个900弯角,局部阻力系数为0.2,则总的局部阻力系数为∑ζ=0.2*2+0.6*2=1.6
对管段9:
该管段长为8m,该管段上有2个合流三通,F2/F3=0.33,L3/L2=0.4,局部阻力系数为ζ12=0.07,ζ13=0.52。
则总的局部阻力系数为∑ζ=0.14。
对管段10:
管段长为1+0.8+1.5+2=5.3m,该管段上有2个直角三通,速度比为0.6,局部阻力系数为0.6,2个900弯角,局部阻力系数为0.2,则总的局部阻力系数为∑ζ=0.2*2+0.6*2=1.6
对管段11:
管段长为1+0.8+1.5+2=5.3m,该管段上有2个直角三通,速度比为0.6,局部阻力系数为0.6,2个900弯角,局部阻力系数为0.2,则总的局部阻力系数为∑ζ=0.2*2+0.6*2=1.6
对管段12:
管段长为1+0.8+1.5+4=7.3m,该管段上有2个直角三通,速度比为0.6,局部阻力系数为0.6,2个900弯角,局部阻力系数为0.2,则总的局部阻力系数为∑ζ=0.2*2+0.6*2=1.6
对管段13:
该管段长为4m,该管段上有1个合流三通,F2/F3=0.33,L3/L2=0.4,局部阻力系数为ζ12=0.07,ζ13=0.52。
则总的局部阻力系数为∑ζ=0.07。
对管段14:
该管段长为4m,该管段上有1个合流三通,F2/F3=0.33,L3/L2=0.4,局部阻力系数为ζ12=0.07,ζ13=0.52。
则总的局部阻力系数为∑ζ=0.07。
由上数据可计算出个管道阻力,具体如下表2-1所示:
管段编号
流量
G
(m³/s)
长度
L
(m)
管径(mm)
流速
V
(m/s)
比摩阻
R
(Pa/m)
沿程阻力hy(Pa)
局部阻力系数
Εζ
动压
Pd
(Pa)
局部阻力P1
(Pa)
管段阻力hy+P1
(Pa)
1
0.107
9.6
150
6.232
3.75
36
0.2
19.421
4.661
40.661
2
0.093
5.7
110
9.913
14.15
80.655
0.2
49.133
11.792
92.447
3
0.428
5.3
280
7.93
2.825
14.973
1.6
31.442
60.37
75.343
4
0.707
3.5
340
7.95
2.25
7.875
2.72
31.601
103.146
111.021
5
0.986
5.5
400
7.97
1.85
10.175
2.72
31.761
103.666
113.841
6
0.279
3.5
240
7.238
2.75
9.625
2.72
26.194
85.498
95.123
7
0.558
5.5
290
8.211
2.915
16.032
2.72
33.711
110.03
126.062
8
0.986
9
410
7.678
1.567
14.103
1.6
29.476
56.594
70.697
9
0.986
8
450
6.232
0.813
6.504
0.14
19.419
3.26
9.764
10
0.428
5.3
210
11.747
9.212
48.824
1.6
68.996
132.472
181.296
11
0.856
5.3
330
10.124
3.566
18.9
1.6
51.248
98.396
117.296
12
1.284
7.3
380
9.889
2.865
20.915
1.6
48.896
93.881
114.796
13
2.27
4
600
7.997
1.124
4.5
0.07
31.976
2.686
7.186
14
3.256
4
850
6.235
0.385
1.54
0.07
19.438
1.633
3.173
附:
上表中管壁粗糙度为0.15,运动粘度为15.06m²/s,空气密度取自20℃。
2.6.一个支路的压能图
2.7选择净化设备
选择的净化设备要能够同时去除酸雾,查阅网上资料后可选择DGS-10净化塔为系统的净化设备,其处理风量为10000m3/h,阻力为200mm水柱。
2.8.1通风量计算
两台直流发电机产热量Q=20KW,设室温为40℃,又因室外平均温度为30℃,则温差为△t=40-30=10
则风量为G=Q/(K×△t)=20/(1.01×10)=2.70kg/s=7800m3/h。
2.8.2选定风机型号和配套电机
根据所需风量、风压及选定的通风机类型,确定通风机的机号。
在确定通风机的机号时,应修正风量。
风量:
L’=KL·L=1.1x7800=8580m3/h
根据便于通风机与系统管道的连接和安装,应选取合适的通风机出口方向和传动方式,以及尽量选用噪声较低的通风机等原则。
在该系统中选用型号BT35-11NO6.3,叶轮直径为500mm,叶轮周速36.7m/s,主轴转速1450r/min,叶片角度15deg,风量9393m3/h,全压196pa;配用电机型号为YSF802-4,功率0.75KW。
3.除尘系统的安全防护
3.1平台、梯子及照明
对经常检查维修的地点,应设安全通道。
在检查维修处,如有危及安全的运动物体,均需设防护罩。
人可能进入而又有坠落危险的开口处,应设有盖板或安全栏杆。
除尘设备的内部应设36V检修照明灯,大、中型除尘器的平台、梯子、储灰仓及输灰装置处应设220V照明灯。
照明灯的最低光照密度10lx,适用光源为汞灯或钠灯。
3.2防雷及防静电
此处除尘器在非防雷保护范围区域,设立防雷装置,并且设置设备和金属结构的接地以及管道的接地。
3.3防火防爆
为了防止空气中的可燃物含量达到爆炸极限,遇到电火花、金属碰撞引起的火花或其它货源而爆炸。
虽然此处抛光车间里是布轮与金属接触,不会产生电火花,为了以防万一,还是应注意一下。
设计小结
通过这次为期一周的通风工程课程设计学习,我学到了很多关于通风设计的知识,通过查阅资料,又对工业通风的实际设计规划有了更深的了解,也对CAD制图更加熟练的掌握了。
同时,这使我对所学知识巩固和提高,培养了我们合理选择和分析数据的能力,提高了我们的运算,绘图等技能,为毕业设计积累一定的实践经验。
非常感激徐老师为我们精心安排的课程,我们感到受益匪浅。
参考文献
[1]王汉青.通风工程.机械工业出版社,2008
[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
[6]苏汝维工业通风与防尘工程学
[7]《实用通风设计手册》
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