工业通风优秀课程设计.doc

课 程 设 计课 程 工业通风 题 目 某企业生产车间通风系统设计院 系 安全和环境工程学院 专业班级 安全工程（本科） 学生姓名 学号 指导老师 易玉枚 易灿南 完成时间 .12.9 23 课程设计任务书学生： 专业： 安全工程 班级： I、课程设计(论文)题目：某企业生产车间通风系统设计II、课程设计原始资料(数据)：(1)某企业生产车间喷砂车间和焊接车间基础情况；(2)车间平面布局图；(3)简明通风设计手册；(4)暖通空调制图标准等。III、课 程 设计完成关键内容：(1)喷砂车间喷砂室除尘系统设计；(1) 焊 接车间焊接平台通风除尘系统设计。IV、提交设计形式（设计说明书和图纸、计算等）及要求：提交一份某企业生产车间通风系统设计汇报和设计图纸两张。要求语句通顺、层次清楚、推理逻辑性强，设计明确、可实施性强。汇报要求用小四号宋体、A4纸型打印；图纸部分要求利用Auto CAD严格根据作图规范绘制，采取国际统一标准符号和单位制，并打印。日期： 自 12 月 9 日 至 12 月 23 日 指导老师： 易玉枚 易灿南 摘 要 工业通风不仅改善居住建筑和生产车间空气条件，保护人民健康、提升劳动生产率关键作用，还是确保生产正常进行，提升产品质量所不可缺乏一个组成部分。工业通风关键任务是，控制生产过程中产生粉尘、有害气体、高温、高湿，发明良好生产环境和保护大气环境。伴随中国工业生产飞速发展，散发工业有害物日益增加，使其对工业通风除尘效率由以前技术落后性向现在科技数控性快速转变。尤其是在喷砂车间和焊接车间中，除尘效率高低尤为关键，所以要充足利用除尘器和排风罩作用，保持生产车间良好工作环境。关键词：喷砂车间；焊接车间；除尘；工业通风；排风罩ABSTRACTIndustrial ventilation is not only the improvement of residential buildings but also production workshop air conditions, which is to protect peoples health, improve labor productivity is an important role, is to ensure normal production, improve the quality of products is an indispensable part of. Industrial ventilation is the main task, control the production process generated dust, harmful gas, high temperature, high humidity, to create a good environment and atmospheric environment protection. With Chinas rapid development of industrial production, dissemination of industrial harmful matter increases increasingly, make the industrial ventilation and dust removal efficiency by previous backward technology to present technology CNC rapid change. Especially in the sandblasting workshops and welding workshop, dust removal efficiency is very important, so to make full use of filter and exhaust hood role, maintaining production workshop in good working environment. Key words:sandblasting workshops; welding workshop; dust; ventilation; air exhaust hood目录1前 言12车间介绍和系统划分2 2.1车间介绍2 2.1.1喷砂车间基础情况2 2.1.2焊接车间基础情况23.喷砂车间除尘系统设计和计算3 3.1系统划分3 3.1.1系统划分标准3 3.1.2车间系统划分3 3.2排风罩选择3 3.2.1局部排风罩类型3 3.2.2局部排风罩设计标准3 3.2.3局部排风罩选择4 3.3除尘器选择4 3.4风管选择5 3.4.1风管截面选择5 3.4.2风管材料选择6 3.4.3风管敷设6 3.4.4弯头选择7 3.5进出口7 3.5.1进风口选择7 3.5.2排风口选定7 3.6 水力计算74 焊接车间除尘系统设计12 4.1焊接工艺简述和污染物12 4.2通风系统选择12 4.3 送排风口确实定13 4.4 风量计算135 结论17参考文件18附录181前 言 伴随中国工业生产快速发展，工业粉尘等有害物排放量也日益增加，环境污染问题越来越严重。严重环境污染和生态破坏会给社会带来很大负面影响。对于排放有害物，假如不进行合适处理，将侵害对包含人在内生物赖以生存和繁衍自然环境，严重污染室内外空气环境，对人民身体健康造成极大危害。要从根本上消除粉尘污染，就要走综合治理路线，从生产设备入手，选择优异合理机械设备，辅以一定防尘、除尘方法。 在喷砂和焊接工艺过程中，会产生大量粉尘,烟尘等有害物质。大家长久在这种含有粉尘、烟尘空气环境中工作会感到不舒适，疲惫等，严重时会引发多种职业病。而工业通风是控制车间粉尘、有害气体或蒸气和改善车间内微小气候关键卫生技术方法之一。其关键作用在于排出作业地带污染或潮湿、过热或过冷空气，送入外界清洁空气，以改善作业场所空气环境。通风工程首先起着改善居住建筑和生产车间空气条件，保护人民健康、提升劳动生产率关键作用；其次在很多工业部门又是确保生产正常进行，提升产品质量所不可缺乏一个组成部分。工业通风是通风工程关键部分，其任务是，控制生产过程中产生粉尘、有害气体、高温、高湿，发明良好生产环境和保护大气。做好工业通风工作，首先能够改善生产车间及其周围空气条件，预防职业病产生、保护人员健康、提升劳动生产率；其次能够确保生产正常运行，提升产品质量。伴随工业不停发展，散发工业有害物种类和数量日益增加，大气污染已经成为了一个全球性问题。怎样做好工业通风，职业安全健康管理和环境保护是我们安全工作人员一项关键职责。车间除尘设计就是要以最适宜气流组织，最优化管道铺设和最低费用达成最好除尘效果。设计内容包含风管和排风罩部署和选择，管件设置，和，除尘设备和风机选定。在该课程设计中，该企业在生产中会产生大量粉尘，职员吸入大量粉尘不能排出，易造成矽肺、石棉肺或尘肺等职业疾病。车间中粉尘浓度达成一定值可能会造成爆炸，严重影响大家生产生活和社会安定友好。所以需采取有效通风方法在有害物产生地点把它们搜集起来，经过净化处理排至室外，使车间内有害物浓度不高于国家卫生标准要求最高许可浓度。2车间介绍和系统划分2.1车间介绍2.1.1喷砂车间基础情况 电镀是对基体金属表面进行装饰、防护和取得一些新性能一个工艺方法，已被工业各个部门广泛使用，对于电镀本身来说比较简单，但镀前准备工作相当复杂，包含磨光、抛光、喷砂处理、除油、侵蚀等。其中喷砂是用净化压缩空气将干砂流强烈地喷到金属制品表面上用以除掉表面上毛刺、氧化皮及铸件表面熔渣等杂质，在电镀生产中多用于铸件镀前处理，它能够打掉翻砂遗留在铸件上砂土和高含碳层，确保电镀工艺易于进行，喷砂通常在喷砂室内进行。 该喷砂车间有两个大型喷砂机，尺寸为1200*1200*mm，平面布局如附图所表示，所用材料为金刚砂，金刚砂应回收，作业时工人应两手伸入喷砂室内，一手拿工件，一手拿压缩空气管道和干砂管道，考虑到工作时含尘浓度高，会考虑喷砂室密闭性。 2.1.2焊接车间基础情况 该车间用三个焊接平台，平台尺寸为1000*1000*600mm，该车间采取co2气体保护焊，焊接过程中产生大量金属氧化物、电焊烟尘、一氧化碳、氮氧化物、臭氧，焊接烟尘颗粒直径在0.1-1m之间，热源温度600。 图1 车间概况3.喷砂车间除尘系统设计和计算3.1系统划分3.1.1系统划分标准系统划分标准包含: 1）空气处理要求相同、室内参数要求相同，可划分一个系统。 2) 生产步骤、运行班次和运行时间相同，可划为一个系统。 3）除尘系统划分应符合下列要求： （1）同一生产步骤、同时工作扬尘点相距不远时，宜合设一个系统； （2）同时工作但粉尘种类不一样扬尘点，当工艺许可不一样粉尘混合回 收或粉尘无回收价值时，也可合设一个系统； （3）温湿度不一样含尘气体，当混合后可能造成风管内结露时，应分系 统。3.1.2车间系统划分依据系统划分标准和喷砂室部署，同时考虑经济和环境方面原因，本设计中喷砂室空气处理量、室内参数要求、生产步骤相同，扬尘点相距很近，故可合设一个系统，粉尘可由一个通风系统捕集排除。此通风系统由局部排风罩、风管、除尘器、风机组成。3.2排风罩选择3.2.1局部排风罩类型依据工作原理不一样，局部排风罩可分为以下多个基础形式：1) 密闭罩； 2) 柜式排风罩（通柜式）；3) 外部吸气罩（包含上吸式、侧吸式、下吸式用槽边排风罩等）；4) 接收式排风罩； 5) 吹吸式排风罩；6）槽边排风罩 7）大门空气幕3.2.2局部排风罩设计标准依据局部排风罩设计标准：1）局部排风罩应尽可能靠近污染物发生源，使污染物局部于较小空间，尽可能减小其吸气范围，便于捕集和控制。2）排风罩吸气气流方向应尽可能和污染气流运动方向一致。3）已被污染吸入气流不许可经过人呼吸区。设计时要充足考虑操作人员位置和活动范围。4）排风罩应努力争取结构简单、造价低，便于制作安装和拆卸维修。和工艺亲密相结合，使局部排风罩配置和生产工艺协调一致。5）要尽可能避免减弱干扰气流，如穿堂风，送风气流等对吸气气流影响局部排风罩结构虽不十分复杂，但因为多种原因相互制约，要同时满足上述要求并非易事。所以应充足考虑生产工艺、操作特点及现场实际情况。3.2.3局部排风罩选择 遵照排风罩设计标准，考虑到实际喷砂车间具体情况，污染物类型等。喷砂机尺寸为1200*1200*mm，用材料为金刚砂，金刚砂应回收，作业时工人将两手伸入喷砂室内，一手拿工件，一手拿压缩空气管道和干砂管道，考虑到工作时含尘浓度高，设计时需要考虑喷砂室密闭性，设置为柜式排风罩，排风罩罩口尺寸选择12001200mm。3.2.4排风罩风量 表1 喷砂室换气次数体积 （m3） 换气次数（次/min）1-2302-5205-101510-20122010通常可按换气次数确定喷砂室除尘风量。即： L=60nV （1）式中 L喷砂室除尘风量,m3/h； n每分钟换气次数,次/min，可按表l 选择； V喷砂室体积，m3。 计算得： 体积 查表 风量 3.3除尘器选择 选择除尘器时必需全方面考虑多种原因影响，如处理风量，除尘效率，阻力，一次投资，维护管理等。多种常见除尘器综合性能和分级效率分别见表2和表3表2 除尘器性能除尘器名称适用粒径范围（um） 效率 （%）阻力(Pa)设备费运行费重力沉降室5050 50-130少少惯性除尘器 20-5050-70 300-800少少旋风除尘器5-1560-90 800-1500少 中水浴除尘器1-1080-95 600-1200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中上大文丘里除尘器0.5-190-984000-10000少大表3 除尘器分机效率 除尘器名称全效率（%） 不一样粒径下分级效率(%)055101020204444带挡板沉降室58.67.522438099简单旋风65.31233578291长椎体旋风84.240799299.5100电除尘器97.09094.59799.5100喷淋塔94.5729698100100文丘里除尘器（P=7.5kPa）99.59999.5100100100袋式除尘器99.799.5100100100100综合比较上面两表中除尘器性能和除尘效率：此次设计喷砂车间选择袋式除尘器。（注意：袋式除尘器运行一段时间后要立即清灰，但清灰时不可破坏初层。）3.4风管选择3.4.1风管截面选择风管截面形状有圆形和矩形两种。二者相比，在相同断面积时圆形风管阻力小、材料省、强度也大；而且圆形风管直径较小时比较轻易制造，保温亦方便。假如风管中流速较高，风管直径较小时，通常采取圆形风管。所以，此次设计风管截面形状选择采取圆形风管。3.4.2风管材料选择风管材料应依据使用要求和就地取材标准选择。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，砖及混凝土等。材料对比以下：1）薄钢板是最常见材料，有一般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。镀锌薄钢板含有一定防腐性能，适适用于空气湿度较高或室内潮湿通风、空调系统，有净化要求空调系统。2）硬聚氯乙烯塑料板适适用于有腐蚀作用通风、空调系统。这种材料表面光滑，制作方便，但不耐高温不耐寒，只适适用于-10+60环境，而且在辐射热作用下轻易脆裂。3）砖、混凝土等材料可结合厂房车间装饰，经久耐用，但阻力较大。依据车间实际情况，风管材料要求耐寒耐高温，阻力较小。除尘系统因为管壁磨损大，通常见厚度为3.0-5.0mm钢板。通常通风系统采取厚度为0.5-1.5mm钢板。依据车间实际情况，风管材料要求耐磨损耐高温，阻力较小。所以，风管采取厚度为3.05.0mm薄钢板材料制作。3.4.3风管敷设风管部署应该符合以下标准:1) 除尘系统排风点不宜过多，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，倾斜敷设时和水平夹角最好大于。如45必需水平敷设或倾角小于30时，应采取方法，如加大流速、设清扫口等。3) 输送喊有蒸汽、雾滴气体时，如表面处理车间排风管道，应有大于0.5%坡度，以排除积液，并在风管最低点设水封泄液管。 (4) 在除尘系统小，为预防风管堵塞，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。排除含有剧毒物质正压风管，不应穿过其它房间。风管上应设置必需调整和测量装置（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接口。调整和测量装置应设在便于操作和观察地点。风管部署应努力争取顺直，避免复杂局部管件。弯头、三通等管件要安排适当，和风管连接要合理，以降低阻力和噪声。 3.4.4弯头选择1）弯头部署管道时，应尽可能取直线，降低弯头。圆形风管弯头曲率半径通常应大于（12）倍管径。R越大，阻力损失越小。2）三通三通内流速不一样两股气流汇合时碰撞，和气流速度改变时形成涡流时造成局部阻力原因。为减小三通局部阻力，应避免引射现象，还应注意支管和干管连接，减小其夹角3.5进出口3.5.1进风口选择 进风口是通风、空调系统采集室外新鲜空气入口，其位置应满足下列要求:1）应在室外空气较为清洁地点2）应尽可能设在排风口上风侧，而且应低于排风口3）进风口底部距离室外地坪不低于2.0m，部署在绿化地带时不宜低于1m4）应避免进风、排风短路5）降温用进风口应设置在建筑物背阴处3.5.2排风口选定排风口设置应满足以下要求：在通常情况下通风排气立管出口最少应高出屋面0.5m。通风排气中有害物质必需经大气扩散稀释时，排风口应在建筑物空气动力阴影区和正压区以上。要求在大气中扩散稀释通风排气，其排风口上不应设风帽，为预防雨水进入风管可在下部斜设排水口。车间高6.0m，将排风口所处管道设为6.5m,加上风机高度，排风口高出地面77.5m3.6 水力计算 计算过程以下：对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点排风量。选择最不利环路。本系统选择13除尘器4风机5为最不利环路依据各管段风量及流速，确定最不利路上个管段断面尺和单位长度摩 擦阻力。依据表4，输送金刚砂时风管内垂直风管最小风速为15m/s，水平风管风速19m/s。表4 除尘风管最小风速（m/s）粉尘类型粉尘名称垂直风管水平风管矿物粉尘耐火材料粉尘粘 土石 灰 石水 泥湿土（含水2%以下）重矿物粉尘轻矿物粉尘灰土、沙尘干细型砂金刚砂、刚玉粉1413141215141216171517161618181614182019考虑到除尘器及风管漏风，管4及管5计算风量为管段1：依据，由工业通风第四版附录9查出管径和单位长度摩擦阻力。所选管径应尽可能符合附录8通风管道统一规格。同理可查各管段管径及比摩阻，具体结果见表5。表5 管道水力计算表管段编号流量【m3/h（m3/s）】长度 L(m)管径Dmm流速Vm/s局部阻力系数 动压P(pa)局部阻力 Z(Pa)单位长度摩擦阻力Rm(Pa/m)擦阻力 Rm l(Pa)管段阻力 Rm l+Z(Pa)13456（0.96）5250191.2216.6259.91890349.936912（1.92）6340190.94216.6203.61272275.647258（2.0）4400150.4713563.4562487.4557258（2.0）8400150.61358164812923456（0.96）5250191.2216.6259.91890 349.9 5)确定各管段局部阻力系数（1)管段1：设备柜式排风罩 图2 圆形三通 （2）管段2：设备密闭罩 （3）管段3： 除尘器进口变径管（渐扩管）除尘器进口尺寸为，变径管长度， （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，风机进口渐扩管先近似选出一台风机，风机进口直径D1=500mm，变径管长度 （5）管段5：风机出口渐扩管风机出口尺寸：带扩散管伞形风帽： （6）计算各管段沿程摩擦阻力和局部阻力见表4（7）对并联管路进行阻力 汇合点A此时处于平衡状态，符合要求。（8）计算系统总阻力 （9）选择风机风机风量 风机风压 选择C4-72NO.5.0A离心式风机 风机转数n=2900r/min电动机直联传动配用Y160M2-2电动机，电动机电功率N=15KW。4 焊接车间除尘系统设计4.1焊接工艺简述和污染物焊接车间按工作内容来分，通常可分为备料和装配焊接两大部分。在备料工序中产生有害物极少。装配焊接部分通常有焊接、钳工装配、装配临时点焊、试验和检验、验收、清理、油漆、干燥等工序。焊接工序中随产品结构不一样而分别采取手工焊、自动焊、半自动焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊、电渣焊等。在通常车间中以手工焊占百分比较大，其次是二氧化碳气体保护焊。焊接过程中产生关键化学有害物是焊接烟尘，其次是有害气体。焊接烟尘是焊接车间关键化学有害物。焊接车间焊接烟尘最高许可浓度为6 。长久吸入高浓度焊接烟尘，可引发焊工尘肺。所以焊接车间焊接烟尘是一个急待处理问题。治理焊接烟尘应首先从推行清洁工艺着手。采取无烟尘或少烟尘焊接工艺；开发和利用低尘和低毒焊接材料；提升焊接工程机械化自动化程度。其次，合理通风设计是处理焊接车间焊接烟尘有效方法。4.2通风系统选择 焊接车间焊接位置不固定，不能采取局部排风罩时，应设全方面通风。全方面通风是一个稀释通风，用室外清洁空气稀释室内有害物质后排至室外，全方面通风效果好坏取决于足够通风量和合理气流组织。全方面通风排风量按焊条消耗量确定，但当缺乏此资料时，排风量可按每一个焊接点为3500进行计算。就处理焊接车间内尘毒危害而言，假如采取通风方法能满足焊接烟尘最高许可 浓度要求，则焊接作业产生多种有害气体浓度亦能降至最高许可浓度以下针对焊接车间特点，焊点周围空气会被加热，密度降低而上升，同时卷吸周围空气并流向顶部，形成热烟羽。所以，能够选择全方面通风方法为置换通风。在置换通风中，工作区温度及污染物浓度靠近送风条件，房间上部污染物浓度靠近送风条件，在焊接车间采取置换通风相比较其它全方面通风含有，人职员作区空气好，排污和除热效率高，和节能优点。适适用于污染物和余热同源，或两个源很靠近；高大空间，冷负荷不大和对排污有一定要求，同时对节能有一定要求场所。不过在考虑到实际车间情况，如门窗开口位置，所以考虑采取大门上送式空气幕模式，外接风机，经过相同大送风口，均匀把风送入焊接车间，以达成置换通风目标。同时因为是大门空气幕一个形式，又能有效预防焊接产生气体经过门扩散。同时采取外部吸气罩，确保污染物能从车间中被排除出去。4.3 送、排风口确实定在设计送风口时，依据厂房布局及门窗开口位置综合考虑：需要装在开门这一侧边，而且是安装高度，应高于门最高活动范围。同时，因为需要采取置换通风方法来净化室内空气，所以均匀送风口应该开在送分管道面对生产车间中下部，应该避免垂直或是水平送风。排风口位置，考虑到车间布局，能够将排风口设计在有窗户一侧，这么能经过窗户将烟气排出。4.4 风量计算当散入室内污染物量无法具体计算时，全方面通风量可按类似房间房间换气次数经验数值进行计算。所谓换气次数，就是通风量L()和通风房间体积比值，即换气次数n=()。对于焊接车间应该换1015次。=62.6919.2=309.88即通风量需要达成每秒1.29。即需要4644。大门空气幕为了不使人有不舒适感觉，出口速度不宜超出6.0。所以假设设计圆形送风管平均速度是，孔间距离为3m。测孔面积：测孔静压流速：（为孔口流量系数可近似取=0.60.65）测孔应有静压：设定断面1处管内空气流速，则断面1动压：断面1直径：断面1全压：已知风量L=3715.2，管径应取断面1、2平均直径，但未知，近似=640mm。查表可知管段1-2局部阻力 局部阻力 Pa管段1-2阻力 Pa断面2全压 管道中各断面静压相等（均为）断面2动压 断面2风速 断面直径依据L=2786.4 可得摩擦阻力 依据 Pa断面3动压 断面3流速 断流3直径 m依据， 可得依据 断面4动压 断面4流速 断面4直径 依据 可得 断面5全压 断面5动压 断面5流速 断面5直径 把断面连接起来，形成一条锥形风管。断面1应含有全压为35.364Pa.即为此均匀分管总阻力。为了确保动力，外接一台风机。管段编号流量【m3/h（m3/s）】长度 L(m)管径DMm流速Vm/s局部阻力系数 动压P(pa)局部阻力 Z(Pa)单位长度摩擦阻力Rm(Pa/m)擦阻力 Rml(Pa)管段阻力 Rml+Z(Pa)备注14644（1.29）364040.179.61.632267.632则系统总阻力为风机风量 风机风压 选择C4-68NO.6.3风机5结论课程设计是理论和实践相结合关键步骤，也是培养我们大学生实际动手能力有效路径。经过此次课程设计，培养了自己利用工业通风和除尘及相关学科理论和技术处理本专业工业卫生方面实际问题，提升了自己在现场搜集及利用资料进行制图、计算综合能力。当然其次，也暴露出自己在学习中存在问题，因为自己知识浅薄，还有很多地方存在错误和不足，对车间通风除尘系统设计分析还有很多不够完善；此种设计方案在具体操作时部分具体问题还有待处理；对阻力平衡计算和局部阻力系数计算正确等问题有待深入探讨，对于这些问题期望老师批评改善。参考文件1 孙一坚. 工业通风M. 北京.中国建筑工业出版社（第三版）, 19942 孙一坚. 简明通风设计手册M. 北京.中国建筑工业出版社, 3 中国有色工程设计研究总院. 采暖通风和空气调整设计规范(GB50019-)S. 中国计划出版社, 4 中国建设部. 暖通空调制图标准(GB50114-)S. 中国计划出版社, 5 中国建设部. 通风和空调工程施工质量验收规范(GB50243-)S. 中国计划出版社, 6姜立升,杜雅兰,孙谦,马麒. 大连某物流企业托盘箱焊接车间通风除尘系统设计探讨J.(中国铁道科学研究院环控劳卫研究所, 北京 100081; 北京外交人员服务局, 北京 100010)附录附录1 某企业生产车间通风系统平面图附录2 某企业生产车间通风系统轴测图