某厂酸洗电镀车间通风课程设计.docx
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某厂酸洗电镀车间通风课程设计
前言
第1章设计大纲1
1.1课程设计题目2
1.2课程设计资料2
1.3课程设计内容3
1.4课程设计步骤3
1.5通风系统方案的确定、系统划分应注意的问题3
1.6本课程设计参考资料3
1.7成果4
1.8图纸要求4
第2章工业通风系统的设计与计算5
2.1排气罩的几种类型和特点5
2.1.2排风罩的计算和选取6
2.1.2.1电化学除油槽6
2.1.2.2催化反应槽7
2.2风管选型，系统划分，风管布置8
2.3通风管道的水力计算9
2.4选择净化设备14
2.5风机型号和配套电机14
第3章发电机室的通风计算15
3.1通风量计算15
3.2选定风机型号和配套电机15
设计小结16
参考资料17
前言
随着我国工业生产的快速发展，工业有害物的散发量日益增加，环境污染问题越来越严重。
严重的环境污染和生态破坏给经济社会发展带来了负面影响。
工业生产过程伴随着数以亿吨的有害物排放，这些有害物如果不进行处理，会严重污染室内外空气环境，对人民身体健康造成极大危害。
特别是工矿企业，工人长期接触，吸入SiO2等粉尘后，肺部会引起弥漫性纤维化，到一定程度便形成“硅肺”。
对一些特殊行业，如制药、航天、电子、建材等，如果没有相应的技术加以控制，粉尘在危害人体健康的同时，也严重影响企业产品的质量，使生产无以为继。
通风工程正是基于以上原因，针对居住建筑的生产车间的空气条件，一方面起着改善室内空气品质、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起着保证生产正常进行，提高产品质量的作用。
通风工程的主要任务是，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。
课程设计的目的在于进一步巩固和加深课程理论知识，并能结合实践，学以致用。
通过课程设计，掌握《通风工程》各基本原理和基本设计方法的应用，培养我们解决实际问题的能力。
通过课程设计，树立正确的设计思想，培养综合运用所学理论与生产实际知识来分析和解决设计问题的能力。
本设计为某酸洗电镀车间排风罩的设计，并结合《通风工程》的内容，及各种参考资料，并完成排风罩的设计，了解工艺流程，以及设计过程中应当注意的问题。
在设计的过程中：
（1）了解工艺设计中的基本方法步骤，技术资料的查找与应用。
（2）学会基本的计算方法和进行绘图能力的训练。
（3）综合运用本课程及有关课程的理论知识解决工程设计中的实际问题。
课程设计的目的在于进一步巩固和加深课程理论知识，并能结合实践，学以致用。
通过课程设计，掌握《通风工程》各基本原理和基本设计方法的应用，培养我们解决实际问题的能力。
通过课程设计，树立正确的设计思想，培养综合运用所学理论与生产实际知识来分析和解决设计问题的能力。
第1章设计大纲
1.1课程设计题目
某电化学厂车间通风设计
1.2课程设计资料
1、工业槽的特性：
规格八：
标号
槽子名称
槽子尺寸（mm）
长×宽×高
溶液温度（℃）
散发的有害物
1
电化学除油槽
3900×1500×800
70
碱雾
2
电化学除油槽
3900×1500×800
70
碱雾
3
催化反应槽
3900×1500×800
50-60
碱雾
4
催化反应槽
3900×1500×800
50-60
碱雾
2、土建资料：
车间平面图及剖面图：
设计资料图2006-1.dwg。
1.3课程设计内容
1、工业槽的有害气体捕集与净化
2、发电机室排除余热的通风
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）
2、发电机室的通风计算
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，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℃）。
（1）通风量计算
（2）选定风机型号和配套电机
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）。
1.6本课程设计参考资料
[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]冶金工业部建设协调司编．钢铁企业采暖通风设计手册．冶金工业出版社，1996
[7]陆耀庆.供热通风设计手册.中国建筑工业出版社,1987
1.7成果
1、课程设计说明书。
不少于12页。
包括：
目录，设计任务书，系统设计与计算，参考资料，设计体会；
2、图纸：
平面图，一个剖面图，系统图，设备材料表。
1.8图纸要求
制图标准：
图面布局合理，符合制图标准及有关规定。
包括：
平面图、剖面图、系统图和设备材料表
第2章工业通风系统的设计与计算
2.1排风罩的几种类型和特点：
2.1.1.1密闭罩
密闭罩是把污染源全部密闭在罩内，割断生产过程中造成的一次尘化气体和室内二次气流的联系，在利用抽风在罩内造成一定的负压，保证在一些操作孔、观察孔或孔隙缝处从外向里进风，防止粉尘等有害物向外逸出。
其特点是排风量小，控制有害物的效果好，不受环境气流影响，但影响操作，主要用于有害物危害较大，控制要求高的场合。
2.1.1.2柜式排风罩
柜式排风罩（又称通风柜）是密闭罩的一种特殊形式，散发有害物的工艺安置置于柜内，操作过程完全在柜内进行。
排风罩上一般设有可开闭的操作孔和观察孔。
为了防止由于罩内机械设备的扰动、化学反应或热源的热压以及室内横向气流的干扰等原因引起的有害物逸出，必须对柜式排风罩进行抽风，使罩内形成负压。
有一面敞开的工作面，其它面均密闭。
敞开面上保持一定的吸风速度，以保证柜内有害物不逸出。
主要用于化学实验室操作台等污染的通风。
2.1.1.3外部吸气罩
外部吸气罩：
罩位于有害源附近，依靠罩口的抽吸作用将有害物吸入罩内。
对于生产操作影响小，安装维护方便，但排风量大，控制有害物效果相对较差。
主要用于因工艺或操作条件的限制，不能将污染源密闭的场合。
2.1.1.4接受式排风罩
接受式排风罩：
排风罩口直接对着具有一定速度的有害物混合气流的运动方向。
由于有害物混合气流的定向运动，罩口排风量只要能将有害物排走即可控制有害物的扩散。
主要用于热工艺过程、砂轮磨削等，有害物具有定向运动的污染源的通风。
2.1.1.5吹吸式排风罩
吹吸式排风罩：
由吹出射流和外部吸气罩组合成。
相同条件下，排风量比外部排风罩的少，抗外界干扰气流能力强，控制效果好，不影响工艺操作，但增加了射流系统。
主要用于因生产条件限制，外部吸气罩离有害物源较远，仅靠吸风控制有害物较困难的场合。
2.1.1.6槽边排风罩
槽边排风罩是外部排风罩的一种特殊形式，专门用于各种工业槽（如酸洗槽、电镀槽、中和槽、盐浴炉池等）。
分为单侧、双侧、周边形（环形）三种。
单侧排风罩适用于槽宽B=700mm；双侧适用于B>700mm；B>120mm时，应当采用吹吸式排风罩；当槽直径D=500~100mm时，宜采用环形排风罩。
2.1.2排风罩的计算和选取
2.1.2.1电化学除油槽
因B=1500mm>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=0.3m/s
总排风量qv=2νxAB（B/2A）0.2=2×0.3×3.9×1.5×（1.5/2×3.9）0.2=2.52m³/s
每一侧的排风量qv，=qv/2=2.52/2=1.26m³/s
假设条缝口风速v0=10m/s
采用等高条缝，条缝口面积f0=qv，/v0=1.26/10=0.126m²
条缝口高度h0=f0/A=0.126/3.9=0.0323m=32.3mm
f0/F1=0.126/0.25×0.25=2.016>0.3
为保证条缝口上速度分布均匀，在每一侧分设八个罩子，设八根立管。
因此f´/F1=f0/2/F1=0.126/8/（0.25×0.25）=0.252<0.3
阻力△p=ζv02ρ/2=2.34×102×1.2/2=140.4Pa
2.1.2.2催化反应槽
采用外部吸气罩
控制风速vx=（0.5+0.1）m/s=0.6m/s，确定罩口尺寸H=400mm
长边A=a+2×0.4H=3900+2×0.4×400=4220mm=4.22m
短边B=b+2×0.4H=1500+2×0.4×400=1820mm=1.82m
罩口固定一边挡板，故罩口周长为
P=（4220+1820×2）=7860mm=7.86m
由式qv=KPHvx
式中P--污染源周长（m）；
H--罩口至污染源的距离（m）；
Vx--敞口速度（m/s）,可在0.25-2.5m/s范围内选用；
K--考虑沿高度流速不均匀的安全系数，通常取K=1.4
罩口排风量为qv=KPHvx=（1.4×7.86×0.4×0.6）m3/s=2.64m3/s
等速面的面积为AB、πd02/4，相应气流速度为Vx、v2，由于通过每个等速面的风量相等，则有Q=ABVx=π（d0）2v2/4
于是：
A=4.22mB=1.82mvx=0.6m/sd0=340mm=0.34m
解得v2=17.17m/s
集气罩的压力损失Δp一般表示为压力损失系数ξ与直管中的压力pd之乘积的形式即Δp=ξpd=ξ•ρυ2/2 （pa）
式中 ξ—压力损失系数；
pd——气流的动压， pa；
ρ— 气体密度，kg/m3
υ—气流的流速，m/s。
通过集气罩口的流量系数和局部阻力系数表可知ξ=0.11（参考文献：
《大气污染控制工程》郝吉明/ 1989年05月第1版）,
气体密度为1.18kg/m3,υ2取17.17m/s,则
Δp=ξ•ρυ2/2=0.11×1.18×17.172/2=19.13（pa）
综合以上计算和要求可知，该集气罩设计合理，符合要求。
附：
以上空气密度均取自20℃时。
2.2风管选型，系统划分，风管布置
2.2.1风管的选型
风管选型包括断面形状的选取，材料的选择和管道规格。
（1）风管断面形状的选择
风管断面形状主要有圆形和矩形俩种。
断面积相同时，圆形风管的阻力最小、强度大、材料省、保温亦方便。
一般通风除尘系统宜采用圆形风管。
但是圆形风管管件的制作较矩形风管困难，布置时与建筑、结构配合比较困难，明装时不易布置的美观。
对于公共、民用建筑，为了充分利用建筑空间，降低建筑高度，使建筑高度，使建筑空间既协调美观又有明快之感，通常采用矩形断面。
矩形风管的宽高比一般可达8:
1，但自1:
1至8:
1表面积要增加60%。
因此，设计风管时，宽高比愈接近1愈好，可以节省动力及制造和安装费用。
适宜的宽高比在3.0以下。
（2）管道定型比
《通风管道统一规格》中规定风管有圆形和矩形俩类。
这里必须指出：
1）《通风管道统一规格》中，圆管的直径是指外径，矩形的断面尺寸是指外边长，既尺寸中都已计入了相应的材料厚度。
2）为了满足阻力平衡的需要，除尘风管和气密性风管的管径规格比较多。
3）管道的断面尺寸（直径或边长）是以m√10≈1.12的倍数编制的。
（3）风管材料的选定
制作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃钢、胶合板、纤维板，以及铝板和不锈钢板。
最常用的风管材料是薄钢板，它有普通薄钢板和镀锌薄钢板俩种。
俩者的优点是易于工业化制作、安装方便、能承受较高的温度。
玻璃钢、硬聚氯乙烯塑料风管适用于有酸性腐蚀作用的通风、空调系统。
但是它们不耐高温，经辐射热容易脆裂，也不能耐严寒，温度适用于-10~+60℃.
砖、混凝土等材料制作的风管主要用于需要与建筑、结构配合的场合。
它节省钢材，经久耐用，但阻力较大。
2.2.2系统划分：
根据图可知，由于电化学除油槽、催化反应槽、分布在走廊两侧，考虑到经济等因素，将它们分成一个系统，设置净化设备。
2.2.3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。
2.3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1-2：
根据qv=2.52m3/s、v1-2=10m/s求出管径取整为D1-2=550mm
由附录4查的管内实际流速v1-2=10.49m/s，单位长度摩擦阻力Rm,1-2=2.03Pa/m.
同理可查得管段2-3.4-2,5-6,6-7,8-6,9-10,12-10,10-11的管径以及Rm。
（1）计算各管段的摩擦阻力和局部阻力
对管段1-2：
摩擦阻力pm,1-2=Rm,1-2l1-2=18.168Pa
局部阻力
900弯头（R/D=1）2个，ζ=0.25*2=0.50
直流三通（1-2），ζ1-2=0.53
∑ζ=0.50+0.53=1.03
管内动压pd,1-2=1.2/2*10.492=66.02Pa
局部阻力pz,1-2=∑ζpd,1-2=68Pa
管段1-2的阻力p1-2=pd,1-2+pz,1-2=86.169Pa
对管段2-3：
摩擦阻力pm,2-3=Rm,2-3l2-3=10.804Pa
局部阻力
900弯头（R/D=1）1个，ζ=0.25
∑ζ=0.25
管内动压pd,2-3=1.2/2*10.32=63.65Pa
局部阻力pz,2-3=∑ζpd,2-3=15.91Pa
管段2-3的阻力p2-3=pd,2-3+pz,2-3=26.72Pa
对管段4-2：
摩擦阻力pm,4-2=Rm,4-2l4-2=5.684Pa
局部阻力
900弯头（R/D=1）个，ζ=0.25
直流三通（4-2），ζ4-2=0.14
∑ζ=0.25+0.14=0.39
管内动压pd,4-2=1.2/2*10.492=66.02Pa
局部阻力pz,4-2=∑ζpd,4-2=25.75Pa
管段4-2的阻力p4-2=pd,4-2+pz,4-2=31.434Pa
对管段5-6：
摩擦阻力pm,5-6=Rm,5-6l5-6=18.168Pa
局部阻力
900弯头（R/D=1）2个，ζ=0.25*2=0.50
直流三通（1-2），ζ5-6=0.53
∑ζ=0.50+0.53=1.03
管内动压pd,5-6=1.2/2*10.492=66.02Pa
局部阻力pz,5-6=∑ζpd,5-6=68Pa
管段1-2的阻力p5-6=pd,5-6+pz,5-6=86.169Pa
对管段6-7：
摩擦阻力pm,6-7=Rm,6-7l6-7=10.804Pa
局部阻力
900弯头（R/D=1）1个，ζ=0.25
∑ζ=0.25
管内动压pd,6-7=1.2/2*10.32=63.65Pa
局部阻力pz,6-7=∑ζpd,6-7=15.91Pa
管段6-7的阻力p6-7=pd,6-7+pz,6-7=26.72Pa
对管段8-6：
摩擦阻力pm,8-6=Rm,8-6l8-6=5.684Pa
局部阻力
900弯头（R/D=1）个，ζ=0.25
直流三通（8-6），ζ8-6=0.14
∑ζ=0.25+0.14=0.39
管内动压pd,48-6=1.2/2*10.492=66.02Pa
局部阻力pz,8-6=∑ζpd,-6=25.75Pa
管段8-6的阻力p8-6=pd,8-6+pz,8-6=31.434Pa
对管段9-10:
摩擦阻力pm,9-10=Rm,9-10l9-10=24.43Pa
局部阻力
900弯头（R/D=1）个，ζ=0.25
直流三通（9-10），ζ9-10=1.0
∑ζ=1.0+0.25=1.25
管内动压pd,9-10=1.2/2*16.952=172.38Pa
局部阻力pz,9-10=∑ζpd,9-10=215.48Pa
管段9-10的阻力pd,9-10=pd,9-10+pz,9-10=239.91Pa
对管段12-10:
摩擦阻力pm,12-10=Rm,12-10l12-10=24.43Pa
局部阻力
900弯头（R/D=1）个，ζ=0.25
直流三通（12-10），ζ9-10=1.0
∑ζ=1.0+0.25=1.25
管内动压pd,12-10=1.2/2*16.952=172.38Pa
局部阻力pz,12-10=∑ζpd,12-10=215.48Pa
管段12-10的阻力pd,12-10=pd,12-10+pz,12-10=239.91Pa
对管段10-11:
摩擦阻力pm,10-11=Rm,10-11l10-11=45.71Pa
局部阻力
900弯头（R/D=1）2个，ζ=0.25*3=0.75
∑ζ=0.75
管内动压pd,10-11=1.2/2*16.022=153.98Pa
局部阻力pz,10-11=∑ζpd,10-11=115.5Pa
管段10-11的阻力pd,10-11=pd,10-11+pz,10-11=161.20Pa
表2-1管道水力计算表
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）
备注
1-2
2.52
8.95
550
10.49
2.03
18.168
1.03
66.02
68
86.17
不采用此值
2-3
5.04
7.4
800
10.3
1.46
10.804
0.25
63.65
15.91
26.72
4-2
2.52
2.8
550
10.49
2.03
5.684
0.39
66.02
25.75
31.43
5-6
2.52
8.95
550
10.49
2.03
18.168
1.03
66.02
68
86.17
不采用此值
6-7
5.04
7.4
800
10.3
1.46
10.804
0.25
63.65
15.91
26.72
8-6
2.52
2.8
550
10.49
2.03
5.684
0.39
66.02
25.75
31.43
9-10
2.64
3.5
450
16.95
6.98
24.43
1.25
172.4
215.5
239.9
12-10
2.64
3.5
450
16.95
6.98
24.43
1.25
172.4
215.5
239.9
10-11
5.28
11.4
650
16.02
4.01
45.71
0.75
154.0
115.5
161.2
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）校核节点处各支管的阻力平衡
1）节点2：
p1-2=86.169Pap4-2=31.434Pa
p1-2-p4-2/p1-2=86.169-31.434/86.169=63.52%>10%
为使管段1-2、4-2达到阻力平衡，要修改原设计管径，重新计算管段阻力。
由式D1=D（p/p1）0.225
式中D1--调整后的管径（mm）；
D--原设计的管径（mm）；
P--原设计的支管阻力（Pa）；
p1--要求达到的支管阻力（Pa）。
改变管段1-2的管径
D11-2=D1-2（p1-2/p4-2）0.225=550（86.169/31.434）0.225=690.1mm
根据通风管道统一规格，取D11-2=700mm
根据qv1-2=2.52m3/s、D11-2=700mm，由附录4查得管内实际流速v1-21=6.72m/s，管内动压pd,1-21=27.09（Pa）.
查附录4，Rm,1-21=0.74Pa/m.
摩擦阻力pm,1-21=Rm,1-21l1-2=6.62Pa
局部阻力
900弯头（R/D=1）2个，ζ=0.25*2=0.50
直流三通（1-2），ζ1-2=0.53
∑ζ=0.50+0.53=1.03
管内动压pd,1-21=27.09（Pa）.
局部阻力pz,1-21=∑ζpd,1-21=27.91Pa
管段1-2的阻力p1-21=pd,1-21+pz,1-21=34.53Pa
重新校准阻力平衡
p1-21-p4-2/p1-21=34.53-31.434/34.53=8.97%<10%
此时认为节点2已处于平衡状态，在有些时候，，如果调节管径仍达不到支路平衡的要求，可以通过调节风管上设置的阀门和调节风管长度等手段调节管内气流阻力。
2）按以上相同方法校准节点6.
（3）计算系统的总阻力
管道1-2-3为主管线。
该系统的总阻力
P1=86.17+26.72+16*140.4=2359.5Pa
同理可得管道5-6-7主管线系统的总阻力P2=2359.5Pa
管道9-10-11为主管线。
该系统的总阻力
P3=239.9+161.2+19.13=420.23Pa
2.4选择净化设备
选择的净化设备要能够去除碱雾，查阅网上资料后可选择型号KC-X13工作阻力1000（Pa），电机功率1000-100000（w），处理风量1000-100000（m3/h），净化率95（％），循环水量1-2（m3/h），进风口尺寸200-1200（mm），排风口尺寸200-1200（mm）。
2.5风机型号和配套电机
1）对管道1-2-3
风压Pi=Kp·P=1.15×2359.5=2713.43Pa
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