工业通风专业课程设计正文刘晓丽.doc

课
程
设
计

课题名称 某公司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 刘 晓 丽
学生学号
指引教师 易 灿 南 老 师

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： 刘晓丽 学号： 专业：安全工程

1. 设计题目： 某公司抛光间与发电机房通风系统设计

2. 设计期限：自 年12月 10日开始至 12月 17 日完毕

3. 设计原始资料： 1）抛光车间生产过程中产生粉尘种类；排风量计算方 法；抛光机简介；以及车间内抛光机布置。2）发电机房简介及发电机工作原理与产生热量。3）通风系统方案拟定、系统划分应注意问题。4）车间平面图。

4. 设计完毕重要内容：1）抛光车间通风除尘系统设计与计算（风量计算；系统划分与风管布置；风管截面选取；材料；排风口位置拟定；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）发电机室通风设计与计算（风量计算；风机型号选取）。

5. 提交设计（设计阐明书与图纸等）及规定：1）作图规范（通风系统轴测图一张（3号图纸）及平面图一张（2号图纸）），图例符号符合国家统一原则。2）选取计算公式对的，计算程序清晰。3）单位符合国家统一原则。4）完毕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：12月10日

指引教师（签名）： 易灿南

学 生（签名）： 刘晓丽

目 录
1.前言 3
2、某公司抛光车间及发电机房基本状况 4
2.1抛光间基本状况 4
2.2发电机房基本状况 5
3.抛光车间通风除尘系统设计与计算 5
3.1通风除尘系统各部件选取 5
3.1.1系统划分 5
3.1.2排风罩选取 5
3.1.3风管设计 6
3.1.4除尘器选取 7
3.2系统组合 9
3.3通风除尘系统阻力计算 9
3.3.1风量计算 9
3.2.2系统水力计算 10
4.发电机室排除余热系统设立 14
4.1排风方式及部件选取 14
4.2排风量计算 14
4.3通风机与电动机型号选取 15
5.结束语 16
6.参照文献 16
附录 16

1.前言
通风工程在国内实现四个当代化进程当中，一方面起着改进居住建筑和生产车间空气条件，保护人民健康、提高劳动生产率重要作用，另一方面在许多工业部门又是保证生产正常进行，提高产品质量所必不可少一种构成某些。
工业通风重要任务是，控制生产过程中产生粉尘、有害气体、高温、高湿，创造良好生产环境和保护大气环境。
为完毕工业通风重要任务，通风除尘系统，排除有害气体、余热、余湿通风系统设计势在必行。
粉尘是指能在空气中浮游固体微粒。粉尘来源广泛，大某些工业部门生产中都会产生大量粉尘。粉尘对人体健康危害极大，在生产过程中其危害人体健康重要途径是经呼吸道进入人体，另一方面是经皮肤进入人体，通过消化道进入人体状况较少。
粉尘化学性质是危害人体重要因素。有些毒性强金属粉尘进入人体后，会引起中毒以至死亡。普通粉尘进入人体肺部后，也许引起各种尘肺病。粉尘粒径大小是危害人体另一种重要因素。粉尘粒径小，粒子在空气中不易沉降，也难于被捕集，导致长期空气污染，同步易于随空气吸入人呼吸道深部；粉尘粒径小，其化学活性强，表面活性也增大，加剧了人体生理效应发生与发展；粉尘表面可以吸附空气中有害气体、液体以及细菌病毒等微生物，它是污染物质媒介物，还会和空气中二氧化硫联合伙用，加剧对人体危害。
粉尘对生产影响重要是减少产品质量和机械工作精度；还使光照度和能见度减少，影响室内作业视野；有些粉尘在一定条件下会发生爆炸，导致经济损失和人员伤亡。
卫生原则规定，车间空气中普通粉尘最高容许浓度为10,含10％以上游离二氧化硅粉尘则为2，危害性大物质其容许浓度低。
随着生活水平提高，人们对与自身健康、舒服直接有关周边空气环境也有了更高规定。人体散热重要通过皮肤与外界对流、辐射和表面汗分蒸发三种形式进行，呼吸和排泄只排出少某些热量。
在某些散发大量热量高温车间都具备辐射强度大、空气温度高和相对湿度低特性。依照卫生原则规定，普通车间内工作地点夏季空气温度，应按车间内外温差计算。

2、某公司抛光车间及发电机房基本状况

2.1抛光间基本状况
该厂房设有三个抛光间，每个抛光间有一台抛光机，距离外墙1500mm。其布局如图2-1所示。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。抛光机由底座、抛盘、抛光织物、抛光罩及盖等基本元件构成。电动机固定在底座上，固定抛光盘用锥套通过螺钉与电动机轴相连。抛光目重要是为了去掉金属表面污垢及加亮镀件。在抛光过程中会产生大量粉尘，其重要成分有：抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘）。
为了给操作者营造一种良好工作环境，防止职业病，使粉尘不影响抛光质量，该抛光系统需要设计一种通风除尘系统与之相配合。

图2-1 抛光间及发电机房总体布局

抛光车间除尘系统工艺流程应如下：
打磨抛光产生粉尘→排风罩→风管→除尘器→风机→排放

2.2发电机房基本状况
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。其布局如图2-1所示。发电机工作时会产生大量热，不但使室温大幅度升高，设备自身温度也会大幅度升高，从而影响其寿命。因而，发电机房余热排除势在必行。

3.抛光车间通风除尘系统设计与计算

3.1通风除尘系统各部件选取

3.1.1系统划分
依照系统划分原则，三个抛光间空气解决规定相似、室内参数规定相似，是同毕生产流程、运营班次和运营时间相似，粉尘种类相似；又依照抛光车间布置（三间连在一起），考虑到经济方面问题，本设计中三个抛光轮工作所产生粉尘由一种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、风机和风帽构成。

3.1.2排风罩选取
依照抛光间布置，及抛光机运营时粉尘运动方向基本一致，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重要构成某些。通过局部排风罩口气流运动，可在有害物散发地点直接捕集有害物或控制其在车间扩散，保证室内工作区有害物不超过国家卫生原则规定。设计抛光车间局部排风罩时应遵循如下原则：
1） 局部排风罩应尽量包围或接近有害物发生源，使有害物局限于较小空间，尽量减小其吸气范畴，便于捕集和控制。
2） 排风罩吸气气流方向应尽量与污染气流运动方向一致。
3） 排风罩应力求构造简朴、造价低，便于制作安装和拆卸维修。
4） 和工艺密切配合，使局部排风罩配备与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作。

图3-1工作台面、抛光轮及接受式侧排气罩简图（侧视图与主视图）
抛光机操作核心是要设法得到最大抛光速率，以便尽快除去磨光时产生损伤层。由于抛光轮转动速度极快，使得抛光粉剂、粉末、纤维质灰尘等（石棉粉尘）被甩出速度极高，为充分捕集打磨抛光所产生粉尘，抛光轮排气罩应采用接受式侧排气罩，排气罩口尺寸为 300*300（高），与抛光罩相接，如图3-1所示。

3.1.3风管设计
①风管布置
通风管道是通风和空调系统重要构成某些。设计计算目是，在保证规定风量分派前提下，合理拟定风管布置和尺寸，使系统初投资和运营费用综合最优。通风管道系统设计直接影响到通风空调系统使用效果和技术经济性能。
在此系统中风管布置应遵循如下原则：
1） 除尘系统排风点不适当过多，以利各支管间阻力平衡；
2） 除尘风管应尽量垂直或倾斜敷设；
3） 风管布置应力求顺直，避免复杂管件。弯头、三通等管件要安排得当，与风管连接要合理，以减少阻力和噪声。
风管走向可分为架空式与下埋式，本设计中采用架空式，将管道固定在天花板上，详细状况见附录1和附录2。
②风管断面形状选取
风管断面形状有圆形和矩形两种。两者相比，在相似断面积时圆形风管阻力小、材料省、强度大，且风管直径较小时比较容易制造，保温亦以便。但是圆形风管管件放样、制作较矩形风管困难，布置时不易与建筑、构造配合，明装时不易布置得美观。
除尘系统风管中流速较高，风管直径较小，采用圆形风管。
③风管材料选取
用作风管材料有薄钢板、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。
风管材料应依照使用规定和就地取材原则选用。
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、安装以便、能承受较高温度，并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，镀锌薄钢板具备一定防腐性能，合用于空气湿度较高或室内潮湿通风系统。
除尘系统因管壁磨损大，普通采厚度为1.5～3.0mm钢板。
④排风口位置拟定
在普通状况下通风排气立管出口至少应高出屋面0.5m。在本设计中排风口高度设立为6500mm。
风管详细布置如附2所示。

3.1.4除尘器选取
选取除尘器时必要全面考虑各种因素影响，如解决风量、除尘效率、阻力、一次投资、维护管理等。还应特别考虑如下因素：
1）选用除尘器必要满足排放原则规定排空浓度。
2）粉尘性质和粒径分布。粉尘性质对除尘器性能具备较大影响。
3）气体含尘浓度。气体含尘浓度较高时，在电除尘器或袋式除尘器前应设立低阻力初净化设备，去除粗大尘粒，有助于它们更好地发挥作用。
4）气体温度和性质。
5）选取除尘器时，必要同步考虑除尘器除下解决问题。
各种惯用除尘器综合性能在表3-2中列出，可作为选取时参照。

表3-2各种惯用除尘器综合性能
除尘器名称
合用粒径范畴（μm）
效率（％）
阻力（Pa）
设备费
运营费
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

石棉粉尘粒径普通为0.5～1μm，为达到较高除尘效率，本设计中采用脉冲喷吹清灰袋式除尘器，阻力较小，为ΔP=1200 Pa。
袋式除尘器是一种高效除尘器，它运用纤维织物过滤作用进行除尘。对1.0μm粉尘，效率高达98％～99％。它是运用棉、毛、人造纤维等加工滤料进行过滤。含尘气体进入滤袋之内，在滤袋内表面将尘粒分离捕集，净化后空气透过滤袋从排气筒排出。
含尘气体通过滤料时，随着它们进一步滤料内部，使纤维间空间逐渐减小，最后形成附着在滤料表面粉尘层（也称初层）。袋式除尘器过滤作用重要是依托这个初层及后来逐渐堆积起来粉尘层进行。这时滤料只是起着形成初层和支持它骨架作用。因而虽然网孔较大滤布，只要设计合理，对1μm左右尘粒也能达到较高除尘效率。随着粉尘在滤袋上积聚，滤袋两侧压力增大，粉尘层内部空隙变小，空气通过滤料孔眼时流速增高。这样会把粘附在缝隙间尘粒带走，使除尘器效率下降。此外阻力过大，会使滤袋易于损坏，通风系统风量下降。因而除尘器运营一段时间后，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
依照以上拟定各个部件及抛光间布置、尺寸组合系统，其轴测图如下图3-2所示。

图3-2系统轴测图

图中主管道固定在车间内外墙与天花板相交处。管道由铁架固定在天花板上，如图3-3。管段1从排风罩接出300mm后用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隔墙;管段2从排风罩接出300mm后用90°弯头向上接至天花板，90°弯头将管段接至管段3与其成45°角，管段1、2、3构成一种合流三通；管段4接法同管道2；管段5穿出墙体与袋式除尘器用一种90°弯头连接；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；设立除尘器入口、风机出口与地面间高度为1000mm，管段7比车间房顶高出500mm。管段2、4长度为垂直管段3500mm加上与主管道成45°水平角水平管道长度1700mm。

3.3通风除尘系统阻力计算

3.3.1风量计算
排风量计算普通按抛光轮直径D计算：
L=A·D m3/h
式中：A——与轮子材料关于系数（布轮：A=6m3/h·mm）
把一种抛光车间粉尘捕集并排出室外，使之达到卫生原则所需要最大风量为：L= A·D=6×200=1200 m3/h=0.33 m3/s

图3-3管道固定方式

3.2.2系统水力计算
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风量。
2）选定最不利环路，本系统选取1-3-5-除尘器-6-风机-7为最不利环路。
3）依照各管段风量及选定流速，拟定最不利环路上各管段断面尺寸和单位长度摩擦阻力。

查关于资料，输送石棉粉尘空气时，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计算风量为：
3600×1.05=3780 m3/h=1.05 m3/s
管段1
依照L=1200 m3/h(0.33 m3/s)、v=16.4 m/s，由关于资料查出管径和比摩阻。所选管径应尽量符合通风管道统一规格。
D=160 mm，R=24 Pa/h
同理可查得管段3、5、6、7管径及比摩阻，详细成果见表3-3。
4）拟定管段2、4管径及比摩阻，见表3-3。
5）查附录7，拟定各管段局部阻力系数。

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
160
16.4
161.376
0.82
132.33
24
264
396.33

3
(2400)0.66
4.8
220
18
194.4
0.7
136.08
18
86.4
222.48

5
(3600)1
4.9
320
14
117.6
0.65
76.44
8
39.2
115.64

6
(3780)1.05
0.5
280
18
194.4
0.62
321.408
14.2
14.2
335.608

7
(3780)1.05
5.5
320
12
86.4
1.6
138.24
4.9
26.95
165.19

2
(1200)0.33
5.5
160
17.5
183.75
1.32
242.55
20
110
352.55
阻力不平衡
4
(1200)0.33
5.5
160
19
216.6
1.165
252.339
20
110
362.339
阻力不平衡
2
(1200)0.33

140
17.5

365.4

4
(1200)0.33

140
18

375.45

除尘器

1200

（1） 管段1
吸取罩渐缩管ξ=0.1
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）
依照α=45°
查得ξ=0.21
Σξ=0.1+0.51+0.21=0.82

图3-4合流三通
（2） 管段2
吸取罩渐缩管ξ=0.1
90°弯头（R/D=1.5）两个ξ=2*0.17=0.34
合流三通（2→3）（见图3-4） ξ= 0.88
Σξ=0.1+0.34+0.88=1.32
（3） 管段3
直流三通（3→5）（见图3-5）
依照 α=45°

查得ξ=0.7
图3-5合流三通

（4） 管段4
吸取罩渐缩管ξ=0.1
90°弯头（R/D=1.5）两个ξ=2*0.17=0.34
合流三通（4→5）（见图3-5） ξ=0.725
Σξ=0.1+0.34+0.725=1.165
（5） 管段5
90°弯头（R/D=1.5）一种ξ=0.17
除尘器进口变径管（渐扩管）
除尘器出口尺寸300*800mm，变径管长度500mm,tgα=
α=25.5° ξ=0.65
（6） 管段6
除尘器出口变径管（渐缩管）
除尘器出口尺寸300*800mm，变径管长度400mm,tgα=
α=33° 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=500mm，变径管长度l=300mm
tgα=
α=20.3° ξ=0.52
Σξ=0.1+0.52=0.62
(7)管段7
风机出口渐扩管
风机出口尺寸410*315mm D=320mm
ξ=0
锥形风帽 ξ= 1.6
Σξ=1.6

6） 计算各管段沿程摩擦阻力和局部阻力。计算成果见表3-3.
7） 对并联管路进行阻力平衡。
（1） 汇合点A
ΔP=396.33 Pa ΔP=352.55 Pa
％>10％
为使管段2阻力与管段1阻力达到平衡，变化管段2管径，增大其阻力。
D=D160mm
依照通风管道统一规格，取D=140mm。其相应阻力
Pa
％<10％ 符合规定
（2） 汇合点B
ΔP+ΔP=396.33+222.48=618.81 Pa ΔP=362.339 Pa
％>10％
为使管段4阻力与管段1、3总阻力达到平衡，变化管段4管径，增大其阻力。
D=D160mm
依照通风管道统一规格，取D=140mm。其相应阻力
373.4 Pa
39.7％>10％
此时仍处在不平衡状态。如继续减小管径，取D=120mm,其相应阻力为386.6Pa，
％>10％
同样处在不平衡状态。因而决定取D=140mm，在运营时再辅以阀门调节，消除不平衡。
8） 计算系统总阻力
(Rl+Z)=396.33+222.48+115.64+335.608+165.19+1200=2435.248 Pa
9)选取风机
风机风量 L=1.15L=1.15*3780=4347 m3/h
风机风压 P=1.15=1.15*2435.248=2800.5 Pa
选用2T60-1型No.9A轴流式通风机L：3600～5400 m3/h，P：1177～4266 Pa
风机转速n=960r/min
配用YEJ132M1-6型电动机，电机功率为N=4kw。

4.发电机室排除余热系统设立

4.1排风方式及部件选取

依照发电机室在车间位置以及发电机工作时所产生热量，用自然通风是不能实现，因而，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，因此，本设计中采用全面通风。
为减小工程量，以至少投入达到最佳效果，发电机室只采用一离心式通风机固定在发电机室窗户上，为了避免通风电扇因窗户损坏而不能正常工作，将其固定在窗户左上角，并与墙壁连接。

4.2排风量计算
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——空气质量比热，其值为1.01kJ/kg•℃；
t——排出空气温度，℃；
t——进入空气温度，℃。
依照卫生原则规定，普通车间内工作地点夏季空气温度，应按车间内外温差计算。
将夏季室外平均温度定为32℃，发电机室散热量为20kw,为保证室温不超过40℃，所需要排风量：
G== kg/s

表4-1 车间内工作地点夏季空气温度

夏季通风室外计算温度（℃）
22及如下
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通风机与电动机型号选取

本系统工作为排气式通风，磨损严重，采用品有耐磨构造离心式通风机。选用型号为KJ4-72No.20，比转速为72，叶轮直径为mm，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。

1——电动机 2——通风机 3——出风口
图4-1通风机及电动机安装形式侧视图（立式，出口向右0°）

5.结束语

此课程设计在编写过程中，力求以阐明基本设计思想、基本理论及设计方案为基本，尽量做到理论联系实际，考虑了各种人机关系，及实际可行性。在管道长度及计算过程中也许存在少量误差，但不影响整个系统工作效率及布置。
本次课程设计，让我较好地巩固了已学知识，也学到了许多新知识。许多知识是自己在学习过程当中可以发现并学习。设计过程中，曾浮现过诸多次错误，不断地积累经验，重复地计算，映证了“熟能生巧”这句话。
为避免产生思维定势，本次课程设计未参照往届学生课程设计模板。
在设计过程当中得到了教师、同窗们支持和协助，谨道谢意。
本次课程设计中存在局限性之处，恳请教师予以批评指正。

6.参照文献

[1]《风机手册》——续魁昌主编，机械工业出版社
[2]《安全人机工程学》——张力 廖可兵主编，中华人民共和国劳动社会保障出版社
[3]《工业通风》第三版——孙一坚主编，中华人民共和国建筑工业出版社
[4]《机械设计手册》——同济大学出版社

附录
附录1 通风除尘系统轴测图
附录2 通风除尘系统平面图