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1、XXX学院课程设计课题名称 某企业生产车间通风系统设计 专业名称 所在班级 学生姓名 学生学号 指导教师 XXX学院课 程 设 计 任 务 书 系 专业学生姓名： 学号： 专业： 设计题目：某企业生产车间通风系统设计1. 设计期限：自2011年5月29日开始至2011年6月11日完成2. 设计原始资料：（1）某企业生产车间平面布局；（2）抛光轮局部排风罩风量；（3）发电机室散热量；（4）暖通空调制图标准GBT50114-2001；（5）简明通风设计手册。4设计完成的主要内容：（1）抛光轮粉尘捕集与除尘系统设计；（2）发电机室排除余热的通风系统设计；（3）绘制相关的轴测图和平面图。5提交设计（设
2、计说明书与图纸等）及要求：提交一份某企业车间通风系统设计报告和设计图纸一张。要求语句通顺、层次清楚、推理逻辑性强，设计改进明确、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。6.发题日期：2011年 5 月 18 日指导老师（签名）： 学 生（签名）： 目 录1.前言12.车间简介23.抛光车间除尘系统设计33.1 确定系统33.2 排风罩的确定43.2.1 局部排风罩的设计原则及要求43.2.2 排风罩的选择43.3 风管截面的选择及管路敷设53.3.1 风管材料及截面形状的确定53.3.2 风管的
3、敷设63.4除尘器的选择84.除尘系统水力计算95.发电机室除余热通风系统设计145.1 确定系统145.2 计算余热量156结论16参考文献17致谢18附录191.前言现代社会工业迅速发展，在工业生产过程中不可避免的会散发出各种污染物（颗粒物、污染蒸汽和气体）以及余热和余湿，会使室内环境受到污染和破坏，危害人类健康、动植物生长，最常见就是我们常说的“职业病”，另外还会影响生产过程的正常运行。因此，控制工业污染对室内环境的污染和破坏，是当前急需解决的问题。工业通风就是研究这方面问题的一门技术。为了控制工业污染物的产生和扩散，改善车间空气环境和防止大气污染。我们必须了解工业污染物产生的原因和散发
4、的机理；认识各种工业污染物对人提及工农业产生的危害；明确室内外环境空气要求达到的卫生标准和排放标准规定的控制目标；阐明改善环境空气条件的综合措施。 针对该企业的抛光车间而言，我们不难知道该车间的污染主要是抛光机产生的粉尘，该粉尘的主要成分是抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘（石棉粉尘）等。这些粉尘必须除去，反之，则会通过呼吸道等途径进入工作人员体内，引起尘肺病，使人的呼吸能力显著下降，严重危害人体健康。同时，颗粒物控制不严对生产也会产生很大影响，它会降低产品的质量和机械工作精度，颗粒物还会是光照度和能见度降低，影响室内作业的视野。未经处理的含尘气体若任意排放，将污染大气，危害周围生活区人身健康，影响农
5、业生产。因此含尘气体必须进行净化处理，达到排放标准才允许排入大气。本次课程设计就是针对以上问题，以所学工业通风知识为基础，通过对该企业生产平面布局、抛光轮局部排风量、发电机室散热量充分了解的前提下。根据已给资料进行系统及排风罩的布置、查阅相关资料选择适当的风管材料、计算风量从而确定各管段的管径，最后确定风机的型号和动力消耗。最终实现抛光轮粉尘捕集与除尘系统设计、发电机室排除余热的通风系统设计等。从而改善该车间空气环境避免职业病的发生，防止环境污染。同时通过本次设计，加深对工业通风与防尘的理解和应用设计能力，体会实际工业生产过程中通风与除尘的重要性。2.车间简介某企业生产车间如下图所示，有2个抛
6、光间，1个发电机房，1个仓库，1个成品库。该车间房屋高6米，宽14.4米，长19.2米。车间前后各有四个窗窗户高2.03米，其具体布局如图1所示。该企业有两个抛光车间，个个抛光车间有一台抛光机，该抛光机主要用于去掉金属表面的污垢及加亮镀件。抛光机的抛光轮为布轮，其直径为D=200mm，抛光机的工作原理是：在电动机的转动下抛光机的转轮转动，转轮通过皮带带动布轮转动，从而实现对工件的打磨。抛光间主要产生的危害物是粉尘。粉尘的成分有抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘（石棉粉尘）。石棉粉尘危害巨大，人吸入一定量的粉尘后就会患有尘肺病等呼吸道疾病，同时，石棉粉尘还会引发爆炸和火灾等灾害，因此必须控制室内石棉粉尘
7、的量。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30kW，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）。图1 车间布局平面图3.抛光车间除尘系统设计3.1 确定系统车间内不同的地点有不同的送、排风要求，或车间面积较大，送、排风地点较多时，为便于运行管理，常分为多个系统。除个别情况外，通常是由一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。系统的划分遵循一定的原则，抛光车间的通风系统主要是用于除尘，在确定其通风系统时应以除尘系统的划分准则作参考进行设计，除尘系统的划分应符合的要求:（1）同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不远时，宜设为同一系统
8、；（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，也可和设一个系统；（3）温湿度不同的含尘其他，当混合后可能导致风管内结露时，应分设系统。该车间包括2个抛光车间，每个抛光车间有一台抛光机，每台抛光机有2个抛光轮，抛光间产生粉尘，粉尘的成分有：抛光粉剂、粉末、纤维质粉尘（石棉粉）等。图2 抛光车间除尘系统轴测图对该车间的分析如下：第一，都是抛光车间，所以空气处理要求相同、室内参数要求相同；第二，该车间的生产流程相同运行班次和运行时间相同；第三，该抛光机所产生的粉尘混合在一起时不会产生有害物质和易燃易爆等不良现象。综上所述并根据系统划分原则，抛光轮粉尘捕集与除尘
9、划分为一个系统。由一台风机与其联系在一起的管道及除尘设备构成一个系统。如图2所示。3.2 排风罩的确定3.2.1 局部排风罩的设计原则及要求局部排风罩是局部排风系统的重要组成部分。抛光车间的产尘点只是局部存在于抛光机周围，因此需要进行局部排风。而局部排风系统的设计首先要选定合适的局部排风罩。通过局部排风罩口的气流运动，可在污染物质散发地点直接捕集污染物或控制其在车间的扩散，保证室内工作区污染物浓度不超过国家卫生标准的要求。设计完善的局部排风罩，用较小的排风量即可获得最佳的控制效果。设计局部排风罩应遵循以下原则： 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
10、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。3.2.2 排风罩的选择抛光车间中抛光轮在工作时，产生的粉尘运动方向主要是沿工作台的切线方向，故应采用接受式侧排风罩，把排风罩设在工作台污染源的附近，依靠罩口的抽吸作用，在污染物发散地点造成一定的气流运动，把污染物吸入罩内，为了使含粉尘气体全部被吸入罩内，故在抛光轮上方加一块活动挡板（见
11、图3）。抛光轮为布轮，其直径为，与轮子材料有关的系数为，排风量 ，排风罩是罩口尺寸为的矩形断面排风罩。图3 接受式侧排风罩示意图3.3 风管截面的选择及管路敷设3.3.1 风管材料及截面形状的确定用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，砖及混凝土等。风管材料应根据使用的要求和就地取材的原则选用。以下是几种常见风管材料的特点。1)薄钢板是最常用的材料，有普通薄钢板和镀锌薄钢板两种。其优点是易于工业化加工制作、安装方便、能承受较高温度。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、空调系统，有净化要求的空调系统。除尘系统因管壁磨损大，通常用厚度为3
12、.05.0mm的钢板。2）硬聚氯乙烯塑料板适用于有腐蚀作用的通风、空调系统。这种材料表面光滑，制作方便，但不耐高温也不耐寒，只适用于-1060的环境，且在辐射热作用下容易脆裂。3）砖、混凝土等材料可结合厂房车间的装饰，经久耐用，但阻力较大。根据车间实际情况，风管材料要求耐寒耐高温耐磨损，阻力较小。因此，风管采用厚度为3.05.0mm的薄钢板材料制作。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。尽管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，但风管选择埋地布置，
13、不存在上述问题。当风管中流速较高，风管直径较小时，通常采用圆形风管，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。该厂抛光车间的局部排风系统所需风管断面尺寸较小，所以，风管截面形状选择采用圆形断面风管。为最大限度地利用板材，实现风管制作、安装机械化、工厂化，所用管道应符合通风管道统一规格。3.3.2 风管的敷设1)风管布置直接关系到通风系统的总体布置，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。风管的敷设应遵循以下原则：(1)除尘系统的排风点不宜太多，以利各支管间阻力平衡。(2)风管尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时与水
14、平夹角最好大于45，如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：排送细小风尘80mm，排送较粗风尘100mm，排送粗粉尘130mm。(4)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。(5)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。(6)除尘管道宜采用圆形钢制风管，其接头和接缝应严密，管道一般应明设，对有爆炸性危险的含尘气体，应在管道上安装防爆
15、阀，且不应地下铺设。由附录某企业生产车间通风系统平面图、某企业生产车间通风系统轴测图可以看到抛光车间内排风罩是侧放在工作台上，通风管道的路线为：接排风罩的1、2号管道先九十度转弯竖直向上通向空中一定高度后，再九十度弯折水平向南伸出窗外，两段管道九十度弯折后水平相对而行，在两抛光车间的界面处用一合流三通连接，交汇后的管道直接进入除尘器，从除尘器上部出来再连接风机，最后直接竖直接在风机上部。2)弯头弯头是连接管道的常见构件，其阻力大小与弯管的曲率半径R（弯管中心线圆弧的半径，常用弯管直径d的倍数表示）以及弯管制作过程中分的节数等因素有关。R越大，阻力损失越小。在设计中一般采用R=1.5d的90o圆
16、管弯头。如图4所示。图4 弯头3)三通由车间简介可知，该除尘系统的两个产尘点情况基本一致，则风管进风口的风量相同，且两支管材料相同敷设路径相同，则阻力相同，因此，圆形合流三通的选取可以保证合流后风管内的阻力平衡，如图5 所示：图5 三通4)排风口位置抛光间产生的污染物经除尘器净化后已无需再经大气扩散稀释，可以在通过风机后直接排入大气，为防止雨水进入风管，可在风管上设置风帽。一般情况下，通风排气立管出口至少应高出屋面0.5m，已知厂房高度H=6m，所以排气立管出口出至少应距地6.5m。3.4除尘器的选择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
17、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
18、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比较如表1所示：表1 各种常用除尘器的性能除尘器名称适用的粒径范围（um）效率（%）阻力(Pa)设备费运行费重力沉降室505050-130少少惯性除尘器20-5050-70300-800少少旋风除尘器5-1560-90800-1500少中水浴除尘器1-1080-95600-1200少中下卧式旋风水膜除尘器595-98800-1200中中冲激式除尘器5951000-1600中中上电除尘器0.5-190-9850-130大中上袋式除尘器0.5-195-991000-1500中上大文丘里除
19、尘器0.5-190-984000-10000少大旋风除尘器是一种干式的高效除尘器，运用广泛，经济并维修简单，它利用内外两个漩涡的离心作用除尘。对5.0m的粉尘，效率高达6090。粉尘间相互作用，沿着器壁内表面下滑，在下方收集器中收集，净化后的空气从上排气筒排出。由上表可以得知旋风除尘器的适用粒径范围为515m，阻力为8001500Pa，设备费用少，运行费用中上水平，再与其他类型除尘器对比，综合实际情况，抛光机工作时产生最主要的是石棉粉尘，含尘气体非高温高湿。因此，为达到较高的除尘效率，综合实际情况考虑本次设计采用旋风除尘器。4.除尘系统水力计算1)对各管段进行编号，确定各管段长度和各排风点的排
20、风量并将其标出，如图6所示。由车间简介可知：抛光轮为布伦，其直径为D=200mm, 与材料有关的系数A=6m3/hm。排风量一般按抛光轮的直径D计算：L=AD m3/h。因为每台抛光机有两个抛光轮，所以排风点的排风量为：2)选择最不利环路。由图6可以看出1、2管段长度相同，所以选择路径1-3-除尘器-4-风机-5为最不利环路。3)根据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。图6 通风除尘系统图根据表2,输送含有石棉粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管风速为12m/s、水平风管为18m/s。表2 除尘风管最小风速(m/s)粉尘类型粉尘名称垂直风管水平
21、风管纤维粉尘干锯末、小刨屑、纺织尘木屑、刨花干燥粗刨花、大块干木屑潮湿粗刨花、大块湿木屑棉 絮麻石棉粉尘101214188111212141620101318则管段3的风量为4800m/h,管段4、5的风量计算为4900m/h。管段1根据，由图7查出管径和单位长度摩擦阻力。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。同理可查得管段3、4、5的管径及比摩阻，具体结果见表9。4)确定管段2的管径及单位长度摩擦阻力，见图8图8 通风管道单位长度摩擦阻力线算图查表，确定各管段的局部阻力系数。(1) 管段1矩形伞形罩，=60o，查图得90弯头()三个，圆形三通(13)见图5表3 弯头局部阻力系数表4 圆形三通局
22、部阻力系数,查表得表5 渐扩管阻力系数(2) 管段2矩形伞形罩，=60o，90弯头()三个，圆形三通(23)见图5,查表4得(3) 管段3除尘器进口变径管(渐缩管)除尘器进口尺寸为，变径管长度为，21.8o，由表得，当45o时，表 7 风机出口变径局部阻力系数(4) 管段490弯头()三个，风机进口渐扩管先近似选出一台风机，风机进口直径D=500mm，变径管长度 o查表5得，(5) 管段5风机出口渐扩管风机出口尺寸： 带扩散的伞形风帽（）,查表10得,表8 伞形风帽的局部阻力系数 (6)计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力，计算结果见表9。表9 管道水力计算表管道编号流量m3/h(m3/s)长度
23、l(m)管径D(mm)流速v(m/s) 动压Pd(Pa)局部阻力系数()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12400(0.67)7.922018194.40.58112.75218142.4254.9534800(1.34)0.52201286.40.6051.844.52.2554.0944900(1.36)73801286.40.3933.6964.330.163.79654900(1.36)63801286.40.6051.844.325.877.6422400(0.67)7.922018194.40.58112.75218142
24、.4254.95除尘器800 (7)对并联管路进行阻力分析为了让保证各送、排风点达到预期的风量，两并联支路的阻力必须保持平衡。对一般通风系统，两支管的阻力差应不超过15%；除尘系统的应不超过10%。若超过上述规定应设法使其阻力平衡。由以上计算得P1=P2即并联支路已经阻力平衡，无需再进行调整。(8)计算系统总阻力(9)选择风机风机风量 风机风压 选用C6-48NO.6.3风机 风机转速n=1400r/min皮带转动配用Y132S2-2型电动机，电动机功率N=7.5kW。5.发电机室除余热通风系统设计5.1 确定系统由上面的车间简介可知该车间有一个发电机房，发电机房中的两台直流发电机，直流发电机
25、工作时产生很大热量，散热量为30Kw，因此夏季时室外平均温度达32oC，发电机室内的温度超过40 oC，应采用机械排风来清除余热以保证室内温度不会过高。因为该车间只有一个发电机室，且只需清除余热，所以只需设置一个全面通风系统。图9 发电机室置换通风示意图5.2 计算余热量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： 消除余热式中 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30 kw，排出空气的温度为40 oC，进入空气的温度为32 oC。因此，由上
26、可得清除的余热量为：所以，全面通风量为由以上计算的全面通风量为，加之这种风机无需风管所以风压很小，不需在选取前特意计算。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。6结论通风管道的水力计算是在系统和设备布置风管材料各送排风口的位置和风量均已确定的基础上进行的。其主要目的是，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，应该尽量符合通风管道统一规格的要求，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
27、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。对于空调通风系统应计算车间内的余热或余湿量，然后确定合适的气流组织，再根据余热、余湿量确定全面通风所需的风量，从而进一步选择风机和动力消耗。参考文献1 孙一坚. 工业通风. 中国建筑工业出版社（第三版）, 19942 孙一坚. 简明通风设计手册. 中国建筑工业出版社, 20063 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, 20044 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,
28、 20025 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致谢终于将此次的课程设计完成。在整个课程设计的制作过程中我收获颇丰。课程设计的完成离不开老师的悉心指导与同学、朋友们的热心相助。在本设计完成之际，特在此向他们表示感谢。课程设计是锻炼自身能力的一种方法，在此次设计过程中我学到了许多关于安全人机工程学方面的知识，补充了纯理论所欠缺的知识，工业通风系统的实际应用设计能力及计算机文字处理能力和CAD绘图能力都得到了很好的锻炼并有了很大的提高，也加深了我的专业理论知识，可谓获益匪浅，这仍要感谢XX老师给我的实践机会。只言片语，难表内心感激之情。最后，再次感谢指导老师X老师、X老师及给过我帮助的同学！最后，我还要衷心感谢我的指导老师XXX老师、XX老师的细心指导和帮助。附录某企业生产车间通风除尘系统平面图、轴测图。
