安全工程工业通风课程设计.docx
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安全工程工业通风课程设计
成绩
课程设计说明书(计算书、论文)
题目某加工车间通风除尘系统设计
设计起止时间:
2016年5月15日至2016年5月25日
1前言1
1.1研究背景1
1.2研究目的2
2车间简介3
3.生产车间除尘系统设计5
3.1系统划分5
3.2风管材料及断面形状的选择6
3.3排风口位置的确定7
3.4排风罩的选择设计8
3.5除尘器的选择8
3.6加工车间通风管道路线的设计计算9
3.6.1通风管道路线的设计9
3.6.2通风管道的水力计算9
结束语10
参考文献10
1前言
1.1研究背景
在如今的生产生活中,人们难免的会遇到在充满粉尘的环境中生产工作和学习。
而粉尘对人的伤害是非常大的,有诸多疾病都是因为长期处在粉尘的环境下造成的。
通风工程在我国实现四个现代化的进程中,一方面起着改善居住建筑和生产车间的空气条件,保护人民健康、提高劳动生产率的重要作用,另一方面在许多工业部门有是保证生产正常进行,提高产品质量所不可缺少的一个组成部分。
通风工程在内容上可分为工业通风和空气调节两部分。
工业通风的主要任务是,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环境。
随着工业生产的不断发展,散发的工业有害物日益剧增,例如全世界每年估计排入大气的粉尘约为1亿吨,硫氧化物高达1.5亿吨。
这些有害物如果不进行处理,会严重污染室内外空气环境,对人民的身体健康造成极大危害。
例如工人长期接触、吸入二氧化硅粉尘后,肺部会引起弥漫性纤维化,到一定程度变形成硅肺。
大气污染的影响范围广,后果更加严重。
我们的国家是社会主义国家,人民群众的的身体健康,搞好劳动保护和环境保护,为广大人民群众创造良好的劳动和生活环境使我们从事通风科研、设计和施工工作人员的崇高职责。
1.2研究目的
工业通风就是利用技术手段将车间内被生产活动所污染的空气排走,把新鲜的或经专门处理的清洁空气送入车间内。
它起着改善车间生产环境,保证工人从事生产所必需的劳动条件,保护工人身体健康的作用,是控制工业毒物,防尘,防毒,防暑降温工作中积极有效的技术措施之一。
工业通风分为自然通风,机械通风,全面通风和局部通风。
自然通风是靠外界风力和室内外空气的温差及进排气口高度差造成的热压使空气流动的一种通风方式。
依据这种自然形成的动力实现空气的交换,能够经济地得到所要求的通风效果。
在冶炼、轧钢、铸造、锻造、热处理等高温车间已得到广泛的应用。
机械通风是利用通风机产生的压力,使新鲜空气进入车间,污浊空气排出车间。
机械通风能对空气进行加热、冷却。
加湿、净化处理,用管道将相应的设备连接起来组成一个机械通风系统。
全面通风是在车间内全面地进行通风换气,以维持整个车间工作范围内空气环境的卫生要求。
适用于有害物扩散不能控制在车间内的一定范围的场合,或污染源不能固定的场合。
全面通风就是用新鲜空气冲淡车间内污染空气,使工作地点的空气中有害物的含量不超过卫生标准规定的最高允许浓度。
局部通风是在车间工作地点某些范围建立良好空气环境,或在有害物扩散前将其从产生源抽出排走。
局部通风可以是局部送风或局部排风。
局部通风所需的投资比全面通风小,取得的效果也比全面通风好。
使用通风设施应能保证车间有良好的气象条件,使工人得到最适宜的空气环境和足够的换气量;应能消除车间内有害气体、蒸气、雾及粉尘,使其浓度保持在卫生标准规定的最高允许浓度以下;从车间排出的污染空气必须经过净化处理,否则不得再次流入车间,更不能影响周围居民的环境。
通风设备应不防碍工人操作,便于管理维修。
根据“预防为主”的方针和我国宪法中有关国家保护环境资源和自然资源,防止污染和其他公害以及改善劳动条件、加强劳动保护的规定,使工业企业的设计符合卫生要求.保障人民身体健康,我国于1979年颁布了《工业企业设计卫生标准》。
在标准中对车间卫生做了具体规定,给出了车间空气中有害物质的最高允许浓度,以及工作地点的夏季温度规定,并规定了居住区大气中有害物质的最高允许浓度。
1973年颁布的《工业“三废”排放试行标准》,对常见的13类有害物质的排放量或排放浓度作了规定。
要达到标准中规定的要求,保证从事生产的劳动条件和人类居住环境的生活条件,工业通风是最有效的技术手段之一。
2车间简介
某企业生产车间平面图如下图,图1、2所示,有1个打孔间,2个抛光间。
打孔间有2台打孔机。
每个抛光间有1台抛光机,每台抛光机有1个抛光轮,抛光车间产生粉尘,粉尘的成分有:
抛光粉机、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。
车间具体平面尺寸见图1。
图1:
生产车间平面图
图2:
生产车间剖视图
3.生产车间除尘系统设计
3.1系统划分
对于一些生产车间除尘来说,可能会需要处理不同的性质的粉尘,这时就要注意它们的划分。
如在饮片类车间中就可能遇到毒性饮片车间,这时就要注意将毒性饮片车间的除尘单独的做一个系统,要与其他的车间除尘系统划分开来。
除尘系统的划分应符合下列要求:
1.同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不大时,宜合为一个系统。
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,也可合设一个系统。
3.温湿度不同的含尘气体,当混合后可能导致风管内结露时,应分设系统。
根据划分要求具体系统划分如下:
此生产厂房有两个抛光车间和一个打孔车间,两种车间产生的粉尘类型有所不同,自然在每个粉尘散发点所不需的风量也有所不同,排风罩和除尘器的种类也会有所区别。
所以,在为这个生产厂房设计通风系统时,应该分别为抛光车间和打孔车间设计不同的符合各自标准的除尘系统。
抛光车间有二个,每个车间有一个工作平台,由于两个车间的工艺手段是一样,产生的粉尘类型和量也都是一样,处理的要求和手段相同。
所以可以将二个车间的排风管道和除尘设备设计在同一个通风除尘系统当中。
打孔车间有一个,但是有两台打孔机与抛光车间的情况类似,因此可以设计成由一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。
这样为整个厂房设计两个满足各自标准的通风除尘系统,分别为抛光车间通风除尘系统和打孔车间通风除尘系统。
下面分别为各系统设计相应的通风管件及除尘设备。
3.2风管材料及断面形状的选择
(1)风管材料的选择
用作风管的材料有钢板、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。
需要经常移动的风管,则大多数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。
抛光车间
抛光车间的粉尘主要是石棉粉尘,风管材料选择0.5mm~1.5mm厚的薄钢管即可满足石棉粉尘的通风要求,并且,薄钢管易于加工制作方便安装,是比较常见的通风管道材料。
镀锌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。
打孔车间
打孔车间的粉尘主要是较大颗粒的木块和刨花,和抛光车间一样,采用0.5mm~1.5mm厚的薄钢管即可满足通风需要。
并且,采用这种非常常见的通风管道,非常易于生产和安装。
(2)风管断面形状的选择
风管断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道的阻力大小,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。
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,明装时不易布置的美观。
当风管中流速较高,风管直径较小的时,例如除尘系统和高速空调系统都用圆形风管,当风管尺寸断面较大时,为了充分利用建筑空间,通常采用矩形风管。
例如民用建筑空调系统都采用矩形风管。
根据以上的分析和加工车间的实际情况,打孔车间和抛光车间通风除尘系统选用的风管都是圆形风管。
但管道的敷设不能有碍于操控人员的视线和厂房内的吊装及搬运等设备,所以这里两个系统将风管道尽量设置为靠近屋顶和墙壁。
3.3排风口位置的确定
(1)进风口
进风口是通风、空调系统采集室外新鲜空气的入口,其位置应满足以下要求:
1、应设在室外空气较清洁的地点。
进风口处室外空气中有害物质浓度不应大于室内作业地点最高允许浓度的30%。
2、应尽量设在排风口的上侧,并且应低于排风口。
3、进风口的底部距室外地坪不宜低于2.0cm,布置在绿化地带时不宜低于1.0cm。
4、应避免进风、排风短路。
5、降温用的进风口宜设在建筑物的背阴处。
(2)排风口
1、在一般情况下通风用排气立管出口至少应高出屋面0.50m。
2、通风排气中的有害物质在必须经大气扩散稀释时,排风口应位于建筑物气流负压区和正压区以上。
3、要求在大气中扩散稀释的通风排气,其排气口上不应该设风帽,为防止雨水进入风管。
4、排放大气污染物时,排气筒高度除须遵守大气排放标准外还要高出周围200m半径范围内的建筑5m以上。
5、排放两个相同的污染物的排气筒,若其能距离小于其高度之和并视为一根等效排气筒。
等效排气筒污染物排放速率按下公式计算:
等效排气筒高度按下公式计算:
3.4排风罩的选择设计
按照工作原理的不同,局部排风罩可以分为以下几种形式:
1、密闭罩
2、柜式排风罩(通风柜)
3、外部吸气罩(包括上吸式、侧吸式、下吸式用槽边排风罩等)
4、接受式排风罩
5、吹吸式排风罩
本车间具有两个车间一个是打孔机车间,而另一个为抛光机车间。
根据两种机器的不同选择所用的排风罩。
(1)打孔机
打孔机工作时,会产生较大颗粒的木快和刨花。
打孔车间内打孔机工作时,其产生的粉尘会围绕在机钻的周围飞溅,故排风故障宜采用上部吸气罩,把四周的含沉气体都往上吸入罩内。
排风罩口尺寸为400mm×400mm,风量L=1500m³/h。
(2)抛光机
抛光的目的主要是为了去掉金属表面的污垢及加亮镀件。
相关资料如下:
排风量的计算
一般按抛光轮的直径D计算;L=K•Dm³/h式中;K-每毫米轮径的排风量,m³/h。
对于毡轮:
K=4;对于布轮:
K=6;D-抛光轮直径,mm。
抛光轮为布轮,其直径为D=200mm,抛光轮工作原理同砂轮,抛光轮的排风罩应采用侧吸罩或密闭罩。
3.5除尘器的选择
根据工作方式的不同,除尘器的种类有以下几种:
惯性除尘器、旋风式除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器、电除尘器
对于抛光车间所产生的粉尘都是石棉粉尘,所有在抛光车间选择袋式除尘器。
对于打孔车间先采用沉灰箱进行预除尘,然后再用旋风除尘器进一步除尘处理。
3.6加工车间通风管道路线的设计计算
3.6.1通风管道路线的设计
5
7m
13
4m4
8mA5m
2
5m风机
除尘器
1200m³/h
1200m³/h
25
4m318m
9mA5m4
除尘器6m风机
通风除尘系统的系统图
3.6.2通风管道的水力计算
(1)对各管进行编号标出管段长度和各排风点风量
(2)根据各管段的风量及选定的流速,确定各断面尺寸和单位长度摩擦阻力。
根据除尘器的最小风速表可得,输送含有石棉粉尘的空气时,风管内最小风速垂直风管为12m/s,水平风管为14m/s。
系统一根据要求排风罩口尺寸为400mm×400mm,风量L=1500m³/h。
考虑到除尘器及风管漏风,管段4和5的计算风量L=3000*1.05=3150m³/h。
一般按抛光轮的直径D计算;L=K•Dm³/h式中;K-每毫米轮径的排风量,m³/h。
对于毡轮:
K=4;对于布轮:
K=6;D-抛光轮直径,mm。
抛光轮为布轮,其直径为D=200mm,抛光轮工作原理同砂轮,抛光轮的排风罩应采用侧吸罩或密闭罩
L=6*200=1200m³/h
根据L1=1500m³/h,V1=14m/s由附录9查出管径和单位长度摩擦阻力。
所选管径应尽量符合附录8的通风管道统一规格。
D1=200mmRm1=12.5Pa/m
同理可查得管段2、3、4、5的管径和比摩阻,具体结果见表3.1
管段1设备密闭罩查得§=1.090°弯头(R/D=1.5)一个,§=0.17
直流三通(1-3)见图一
根据F1+F2=F3α=30°V1F1V3F3
F2/F3=(200/275)2=0.52
L2/L3=(1500/3000)2=0.25V2F2
查得§=0.15
∑§=1.0+0.17+0.15=1.32图一
管段2设备密闭罩§=1.0
60°弯头(R/D=1.5)一个§=0.13
直流三通(2-3)见图一查得§=0.11∑§=1.0+0.13+0.11=1.24
管段3除尘器进口变径管(渐扩管)
除尘器进口尺寸为300mm*800mm,变径管长度为500mmtgα=1/2(800-275/500)=0.51α=27.7°§=0.8
管段4除尘器出口变径管(渐缩管)
除尘器处漏尺寸为300mm*800mm变径管长度l=400mm
tgα=1/2(800-290/400)=0.64α=32.4°§=0.1
90°弯头(R/D=1.5)2个§=2*0.17=0.34
风机进口渐扩管
先近似选出一台风机,风机的进口直径D1=500mm变径管长度l=300mm
F0/F4=(500/290)2=2.97tgα=1/2(500-290/300)=0.35
Α=19.3°§=0.27
∑§=0.1+0.34+0.27=0.71
管段5风机出口渐缩管
风机出口尺寸:
410mm*315mmD5=420mm
F5/F出=tgα1/2(410-290/300)=0.2α=11°§=0.1
带扩散管的平行风帽(h/D0=0.5)§=0.6
∑§=0.6+0.1=0.7
(3)对并联管路进行阻力平衡
A点ΔP1=255.2ΔP2=208.3
ΔP1-ΔP2/ΔP1=255.2-208.3/255.2=18.38%>10%
因为18.38%>10%故调大支管2的风量
L2’=L2*(255.2/208.3)1/2=1660m³/h
因此L4=L5=1.05(L2+L1)=3318m³/h
(4)计算系统的总阻力
ΔP=∑(Rml+Z)=255.5+100.9+93.8+105.5+208.3=764Pa
(5)选择风机
风机风量Lf=1.15L=1.15*3318=3815.7m³/h
风机风压Pf=1.15ΔP=1.15*764=878.6Pa
选用C4-72NO.5风机
Lf=3977m³/hPf=798Pa
风机转速n=1200r/min皮带传动
配用Y126D-X型电动机,电动机功率N=6.8KW
道水力计算表
管段编号
流量m³/hm³/s
长度m
管径mm
流速m/s
动压Pa
局部阻力系数∑§
局部阻力Pa
单位摩擦阻力Pa/m
摩擦阻力Pa
管段阻力Pa
备注
1
1500(0.42)
8
200
14
117.6
1.32
155.2
12.5
100
255.2
3
3000(0.83)
4
275
14
117.6
0.8
94.1
9.2
36.8
100.9
4
3150(0.875)
5
290
12
86.4
0.71
61.3
6.5
32.5
93.8
5
3150(0.875)
7
290
12
86.4
0.7
60.0
6.5
45.5
105.5
2
1500(0.42)
5
200
14
117.6
1.24
145.8
12.5
62.5
208.3
不平衡
2
1660(0.46)
225
15
除尘器
1200
管段1设备密闭罩查得§=1.090°弯头(R/D=1.5)一个,§=0.17
直流三通(1-3)见图二
根据F1+F2=F3α=30°V1F1V3F3
F2/F3=(150/240)2=0.39
L2/L3=(1200/2400)2=0.25V2F2
查得§=0.10
∑§=1.0+0.17+0.10=1.27图二
管段2设备密闭罩§=1.0
60°弯头(R/D=1.5)一个§=0.13
直流三通(2-3)见图二查得§=0.20∑§=1.0+0.13+0.20=1.33
管段3除尘器进口变径管(渐扩管)
除尘器进口尺寸为300mm*800mm,变径管长度为500mm
tgα=1/2(800-240/500)=0.56α=29.2°§=0.8
管段4除尘器出口变径管(渐缩管)
除尘器处漏尺寸为300mm*800mm变径管长度l=400mm
tgα=1/2(800-270/400)=0.66α=32.4°§=0.1
90°弯头(R/D=1.5)2个§=2*0.17=0.34
风机进口渐扩管
先近似选出一台风机,风机的进口直径D1=500mm变径管长度l=300mm
F0/F4=(500/270)2=3.43
tgα=1/2(500-270/300)=0.38
α=20.8°§=0.30
∑§=0.1+0.34+0.30=0.74
管段5风机出口渐缩管
风机出口尺寸:
410mm*315mmD5=420mm
F5/F出=tgα1/2(410-270/300)=0.22α=12.4°§=0.1
带扩散管的平行风帽(h/D0=0.5)§=0.6
∑§=0.6+0.1=0.7
(6)对并联管路进行阻力平衡
A点ΔP1=490ΔP2=243
ΔP1-ΔP2/ΔP1=490-243/490=50.4%>10%
因为18.38%>10%为使管段1、2达到阻力平衡,改变管段2的管径增大其阻力
根据D2’=D2*(ΔP2/ΔP2’)0.225=128mm
根据通风管道统一规格取D2’=130mm其对应的阻力为:
Pa
此时仍处于不平衡状态如果继续减小管径取D2=120mm其对应的阻力为355.8Pa,同样处于不平衡状态。
因此取D2=130mm,在运行时再辅以阀门调节,消除不平衡。
(7)计算系统的总阻力
ΔP=∑(Rml+Z)=490+308+126+133+243=1300Pa
(8)选择风机
风机风量Lf=1.15L=1.15*2520=2898m³/h
风机风压Pf=1.15ΔP=1.15*764=1495Pa
选用C4-72NO.4.5A风机
Lf=4022m³/hPf=1314Pa
风机转速n=2900r/min皮带传动
配用Y132D-B型电动机,电动机功率N=6.5KW
道水力计算表
管段编号
流量m³/hm³/s
长度m
管径mm
流速m/s
动压Pa
局部阻力系数∑§
局部阻力Pa
单位摩擦阻力Pa/m
摩擦阻力Pa
管段阻力Pa
备注
1
1200
(0.33)
9
150
18
194.4
1.27
247
27
243
490
3
2400
(0.67)
5
240
18
194.4
1.33
259
9.8
49
308
4
2520
(0.70)
6
270
12
86.4
0.80
69.1
9.5
57
126
5
2520
(0.70)
8
270
12
86.4
0.74
63.9
9.5
76
133
2
1200
(0.33)
4
150
18
194.2
0.70
135
27
108
243
2
1200
(0.33)
130
22
除尘器
结束语
本课程设计的目的就是将用课堂上学到的东西解决生产过程中的实际问题,通过利用工业通风的一些知识设计排风管道除尘系统,其中涉及到通风量的计算,水力计算,包括查表确定相关参数,除尘器、风机、通风机的选择,绘制标准的图纸,这都考察了同学的综合应用能力,同时使同学们更加深刻的理解了课堂上的知识。
在课程设计过程中发现法了诸多问题,这就要求我们学会总结,自我反省,避免在以后的学习中犯同样的错误。
其次通过这次课程设计让我更加知道了工业通风这门学科是如此的重要,不光可以解决环境这方面的通风除尘问题,更是了解到它还起着改善我们周围环境,预防职业病的作用。
通过通风可以控制室内粉尘、有害气体、高温、高湿,创造良好的学习环境和工作环境甚至生存环境。
最后本系统的设计还存在许多的不足,有设计技术上的一些问题,请老师予以批评指正。
也在此感谢老师在此次课程设计中的悉心指导。
参考文献
[1]孙一坚.工业通风[M].中国建筑工业出版社(第四版),1994
[2]孙一坚.简明通风设计手册[M].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)[S].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)[S].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)[S].中国计划出版社,2002
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