工业通风课程设计 说明书.docx
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工业通风课程设计说明书
前言
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又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。
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。
本说明书在编写过程中，力求以阐明各部分的计算方法和计算过程为目的，尽量做到理论联系实际。
摘要
本次设计为朝阳市某电镀车间厂区的供暖与通风设计，设计期限为2014年5月16日至2014年5月30日。
考虑到设在大厂房内的办公室及其他卫生条件较高的工部如果其门窗冷风渗透量能满足设备的排风要求，不设送风系统，而由散热器供暖，采用散热器与热风系统联合采暖，以避免由于排风量大于计算渗透风量，导致渗透风量增加，影响室内温度。
因此本设计方案Ⅰ中厕所和更衣室，方案Ⅵ中仓库及方案Ⅶ中办公室采用散热器供暖，其他车间部门均采用散热器与热风系统联合采暖。
该说明书介绍了设计的基本步骤和方法，对计算步骤和应用的相关数据在说明书中都作了具体说明。
一、原始资料………………………………………………………………………
二、车间各工部室内计算参数的确定及热负荷的计算…………………………
三、车间各工部电动设备、热槽散热量的计算…………………………………
四、车间各工部通风与供暖方案的确定…………………………………………
五、车间各工部散热器散热量、型号及数量的选择确定………………………
六、车间各工部机械排风量的计算………………………………………………
七、车间热风平衡及送风小室的计算……………………………………………
八、对夏季室内工作温度进行校核………………………………………………
九、水力计算………………………………………………………………………
一十、设备汇总表……………………………………………………………………
朝阳市电机厂电镀车间供暖与通风系统设计
一、原始资料
1.1厂址：
本厂建于郑州市，相关气候资料如下
1.2室外气象参数
室外计算温度（℃）
室外风速（m/s）
冬季
夏季
冬季平均
夏季平均
采暖
通风
通风
-15.3
-9.7
2.4
2.4
2.2
1.3车间组成及生产设备布置见附图，生产设备见表
1.4工艺资料
（1）工艺简介
电镀是对基体金属的表面进行装饰、防护以及获取某些新的性能的一种工艺方法，已被工业给各个部门所广泛采用。
对于电镀本身来说比较简单，但镀前的准备工作相当复杂，这是因为进行这种表面处理之前，首先必须非常彻底的去掉基体金属表面上的油污和氧化物，否则会直接影响镀层的牢固性或电镀无法进行完。
所以，一般的表面处理车间主要包括电镀前准备和电镀两部分。
镀前准备包括：
磨光、抛光、喷砂处理、除油及侵蚀（腐蚀）
常见的电镀有：
镀锌、镀铬、镀铜、镀镍、镀银、镀铜锡合金（青铜）、镀铜锌合金（黄铜）、镀锌铜合金（白黄铜）、镀铬镍铁合金等
（2）工艺过程
所有由厂内机械加工车间和热处理来的零件，首先进行表面清理，其方法有以下两种：
机械处理和化学处理。
机械处理体积较大的零件在喷砂室中去锈，体积较小的镀锌件在滚筒内用砂参石灰清除其上毛刺和氧化皮（湿法处理）
化学处理需要化学处理的零件，先在苛性碱液中去油，对氧化层很厚的零件，则需在酸液中腐蚀去锈直到锈层消失为止。
1.4工作班制
本车间为两班制8：
00～16:
00
16:
00～24:
00
内部气候条件如下：
（1）温度：
冬季14～18℃
夏季不高于夏季室外通风计算温度
（2）湿度：
冬季湿作业部分取Ψ=65%，一般部分取50%
夏季不规定
1.5建筑资料
（1）墙---普通红撞墙；墙内有20mm厚的1:
25水泥砂浆抹面，外刷耐酸漆两边
（2）屋顶---带有保温层的大块预制钢筋混凝土卷材屋顶
（3）窗---钢框玻璃，尺寸为1.50m×1.80m
（4）外门---木质，尺寸为1.50m×2.50m，带上亮子
1.6其他有关数据
（1）厂区热源参数：
70℃～130℃蒸汽，工作压力为3个大气压的蒸汽，热力管道在北墙外敷设
（2）建筑方位如附图所示
（3）材料的进出时间，每班不超过15分钟
二、车间各工部室内计算参数的确定及热负荷的计算
2.1建筑物热负荷计算
查《实用供热空调设计手册》
采用供暖体积热指标法：
Qh=a·qN,v·v（tn,p-tw）
qN,v--3
v—房间体积，m3
tn,p--室内平均计算空气温度，℃
tw—供暖室外计算空气温度，℃
以喷砂室为例做详细计算：
Qh=a·qN,v·v（tn,p-tw）=2×0.67×94.05[16-（-3.8）]=5302.2996W
2.2建筑物采暖热负荷
建筑物采暖热负荷计算（白天）
编号
工部名称
房间体积
qN,v
tn,p
Tw
a
Qh
（M3）
（℃）
（℃）
（W）
Ⅰ
厕所和更衣室
94.05
0.67
16
-3.8
2
2495.3346
Ⅱ
喷砂室
222.3
0.67
14
-3.8
2
5302.2996
Ⅲ
抛光室
222.3
0.67
14
-3.8
2
5302.2996
Ⅳ
发电机部
222.3
0.67
10
-3.8
2
4110.7716
Ⅴ
准备工部
666.9
0.67
16
-3.8
2
17694.191
Ⅵ
仓库
222.3
0.67
8
-3.8
2
3515.0076
Ⅶ
办公室
94.05
0.67
16
-3.8
2
2495.3346
Ⅷ
电镀部
1526.9
0.67
16
-3.8
2
40510.384
Ⅸ
溶液配制室
111.15
0.67
16
-3.8
2
2949.0318
查《实用供热空调设计手册》
采用供暖体积热指标法：
Qh=a·qN,v·v（tn,p-tw）
本设计所用值为1.898
qN,v--
本设计中所用值为0.67w/m3
v—房间体积，m3
tn,p--室内平均计算空气温度（℃），车间在非工作期间为5℃，不设送风系统的情况下，取室内平均计算温度；
tw—供暖室外计算空气温度，℃
以办公室为例做详细计算：
Qh=a·qN,v·v（tn,p-tw）
=2×0.67×94.05[16-（-3.8）]
=2495.3346W
其他给工部计算结果见下表：
建筑物采暖热负荷计算（夜晚）
编号
工部名称
房间体积
qN,v
tn,p
tw
a
Qf
Ⅰ
厕所和更衣室
94.05
0.67
16
-3.8
2
2495.3346
Ⅱ
喷砂室
222.3
0.67
5
-3.8
2
2621.3616
Ⅲ
抛光室
222.3
0.67
5
-3.8
2
2621.3616
Ⅳ
发电机部
222.3
0.67
5
-3.8
2
2621.3616
Ⅴ
准备工部
666.9
0.67
5
-3.8
2
7864.0848
Ⅵ
仓库
222.3
0.67
8
-3.8
2
3515.0076
Ⅶ
办公室
94.05
0.67
16
-3.8
2
2495.3346
Ⅷ
电镀部
1526.9
0.67
5
-3.8
2
18004.615
Ⅸ
溶液配制室
111.15
0.67
5
-3.8
2
1310.6808
2.3通风负荷的计算
通风负荷Q=总热负荷Qh-采暖热负荷Qf-设备的散热量Qf
以抛光室为例做详细计算Q=5302.2996-2621.3616-400=2280.938W
其他各工部的计算见下表
编号
工部名称
总热负荷Qh
采暖热负荷
设备散热量
通风热负荷
Ⅰ
厕所和更衣室
2495.3346
2495.3346
0
0
Ⅱ
喷砂室
5302.2996
2621.3616
0
2680.938
Ⅲ
抛光室
5302.2996
2621.3616
400
2280.938
Ⅳ
发电机部
4110.7716
2621.3616
10800
-9310.59
Ⅴ
准备工部
17694.1908
7864.0848
25
9805.106
Ⅵ
仓库
3515.0076
3515.0076
0
0
Ⅶ
办公室
3515.0076
2495.3346
0
1019.673
Ⅷ
电镀部
40510.3842
18004.6152
0
22505.769
Ⅸ
溶液配制室
2949.0318
1310.6808
0
1638.351
三、车间各工部电动设备、热槽散热量的计算
查《使用供热与空调设计手册》
3.1电动设备散热量Q
Q=1000nN=1000×0.25×0.8=200W
式中：
n—综合系数，一般电动设备和不用乳化液的机械加工机床取0.25；用乳化液的机床取0.15～0.20，本设计中取0.25
3.2发电机散热量
不与其它设备在一起的直流发电机散热量
Q=
×
=0.8×0.7×0.8×
=2419.2W
发电机部有两台发动机Q=2419.2×2=4838.4W
其他各工部的计算见下表
编号
工部名称
设备编号
设备名称
设备功率
设备工部总散热量
Ⅲ
抛光室
3，4
抛光机
0.8
400
Ⅳ
发电机部
5，6
电发动机
9
4838.4
Ⅴ
准备工部
7
去毛滚筒
0.1
25
3.3热水槽表面散热量计算
查《简明通风设计手册》
（1）热水槽内部散热量Q=1.16（4.9+3.5v）（t1-t2）F
式中：
Q—散热量，W；
v—水面上空气流量，m/s；
t1—热水温度,℃；
t2—周围空气温度，℃；
F—热水槽底面积，㎡
（2）热水槽外部散热量Q=аF（tb-tn）
式中：
а=11.63+7v；v=0.2～0.3m/s
Tb=40℃
tn=室内计算温度，℃
F—热水槽四周面积，㎡
其他各槽的散热量计算如下表：
散热量的计算
编号
工部
名称
设备
编号
设备
名称
散热表面温度
℃
tn,p
℃
V
m/s
а
单个槽散热量
总散热量
Ⅴ
准备
工部
10，14
热水槽
50
17
0.25
13.38
709.283
1871.38976
*13
化学去油槽
80
17
0.3
13.73
1162.11
Ⅷ
电镀部
18，40，32
热水槽
50
17
0.25
13.38
709.283
5901.47044
*20，21
电解
除油槽
70
17
0.3
13.73
808.422
*26
镀铬槽
50
17
0.25
13.38
787.814
*27
苏打槽
70
17
0.3
13.73
486.317
*28
磷化槽
70
17
0.3
13.73
909.475
*30
皂液槽
90
17
0.3
13.73
486.317
31
油槽
120
17
0.3
13.73
827.551
*41
镀锡槽
70
17
0.25
13.38
886.291
四、车间各工部机械排风量的计算
4.1喷砂部
喷砂室排风的作用有两个：
一是防止粉尘跑出；二是保证工作空间一定的可见性。
采用换气次数法，喷砂室的工作容积Vf=πr2h+0.65πr2/3=3.14×0.52×0.75+（3.14×0.52×0.65）/3=0.76<1m3,因此换气次数n=1500次/时。
故Ⅱ喷砂部总排风量L=n×Vf×数量=1500×0.76×2=0.63m3/s
4.2抛光部
采用布质光轮时，排风量按每毫米轮径计算。
因此Ⅲ抛光部的总排风量L=
4.3槽边排风罩
槽边排风罩份为单侧和双侧两种，双侧适用于500mm≤B≤800mm时，根据国家标准设计，条式槽边排风罩的断面尺寸（E×F）共有三种，250mm×200mm,250mm×250mm,200mm×200mm。
本设计均选用200mm×200mm。
以9有色金属腐蚀槽为例做详细计算：
控制风速Vx=0.3
总排风量L=0.83
每一侧的排风量L=0.42
局部排风的排风量计算
设备编号
设备名称
控制
风速
A×B
形式
总排风量
一侧排风量
*9
有色金属腐蚀槽
0.3
1500×800
双侧
0.83
0.42
*12
黑色金属
腐蚀槽
0.3
1500×800
双侧
0.83
0.42
*13
化学去油槽
0.3
1500×800
双侧
0.83
0.415
*17，23
酸洗槽
0.3
1000×600
双侧
0.49
0.245
*20，21
电解除油槽
0.3
1000×600
双侧
0.57
0.28
215
回收槽
0.3
800×600
双侧
0.41
0.205
*26
镀铬槽
0.3
1000×600
双侧
0.49
0.245
*27
苏打槽
0.3
600×500
双侧
0.26
0.13
*28
磷化槽
0.3
1000×800
双侧
0.60
0.30
*30
皂液槽
0.3
600×500
双侧
0.49
0.245
*34
镀镍槽
0.3
1000×800
双侧
0.60
0.30
*35
镀铜槽
0.3
1000×800
双侧
0.60
0.30
36
中和槽
0.3
800×600
双侧
0.36
0.18
*38
镀锌槽
0.3
1000×800
双侧
0.60
0.30
*41
镀锡槽
0.3
1000×800
双侧
0.60
0.30
*15
溶液配置槽
0.3
600×500
双侧
0.23
0.115
*16
溶液配置槽
0.3
600×500
双侧
0.23
0.115
五、车间热风平衡及送风小室的计算
5.1进风温度计算
确定送风系统的风量时，考虑到窗子的渗透及运输工具和人员的出入，从门、窗必然会侵入室外空气，故机械送风量可按总排风量的10%～90%考虑，本设计中假设取45%，根据风量平衡:
Gjp=Gzj+Gjj，则自然通风量为总排风量的45%。
热平衡方程式的形式为：
ΣQh+cGptn=ΣQf+cGjjtjj+cGzjtzj
式中：
ΣQh—围护结构、材料吸收的总热量，W
ΣQf—生产设备、产品及采暖散热设备的总热量，W
Gp—机械排风量，Kg/s
Gjj—机械进风量，Kg/s
tn—室内排除空气温度，℃
tjj—机械进风温度，℃
tzj—自然进风温度，℃
因为在有害气体及含尘气体的车间，全面通风换气量是以控制有害物浓度在卫生标准浓度以下所需的通风量；消除余热、余湿所需的通风量三者的最大值。
而实际在含有害物的车间所需的全面通风量均大于消除余热余湿所需的通风量。
因此，本次设计中计算通风量采取的温度为室外计算采暖温度。
以喷砂室为例做详细计算：
根据风量平衡:
Gjp=Gzj+Gjj
热量平衡：
ΣQh+cGptn=ΣQf+cGjjtjj+cGzjtzj
得：
tjj=ΣQh-ΣQf+cGptn-cGzjtzj/cGjj
进风温度的计算
编号
工部
名称
总排风量L
tn
ρn
机械进风量
自然进风量
tw
tjj
Ⅱ
喷砂室
0.63
14
1.23
0.348705
0.426195
-3.8
42.23
Ⅲ
抛光室
0.89
14
1.23
0.492615
0.602085
-3.8
40.33
Ⅴ
准备工部
2.49
18
1.213
1.3591665
1.6612035
-3.8
42.90
Ⅷ
电镀部
6.67
18
1.213
3.6408195
4.4498905
-3.8
41.88
计算的各工部机械进风温度在35℃～70℃之间满足条件，因此进风温度以电镀部为标准，选用41.88℃。
5.2进风量的计算
此时进风温度为42.17℃，下面以喷砂室为例做详细计算
风量平衡公式：
Gzj=Gp–Gjj
（1）
热平衡方程式的形式为：
ΣQh+cGptn=ΣQf+cGjjtjj+cGzjtzj
（2）
由
（1）、
（2）两式得
Gjj=ΣQh-ΣQf+cGptn-cGptw/c（tjj-tw）
编号
工部
名称
总排风量Gp
tn
通风热负荷Qn
机械进风量
自然进风量
tw
tjj
Ⅱ
喷砂室
0.77
14
2680.938
0.36
0.41
-3.8
41.88
Ⅲ
抛光室
1.09
14
2280.938
0.48
0.61
-3.8
41.88
Ⅴ
准备
工部
3.02
18
9805.106
1.5
1.52
-3.8
41.88
Ⅷ
电镀部
8.09
18
22505.769
3.92
4.17
-3.8
41.88
Ⅸ
溶液
配制室
0.56
18
1638.351
0.32
0.23
-3.8
41.88
5.3空气加热器的计算
空气加热所需的热量:
Q=Gcp（t2-t1）
式中：
Q—热量，KW
Cp—空气比热，取1.01kJ/kg·℃
G—被加热的空气量，kg/s
t1—加热前空气温度，℃
t2—加热后空气温度，℃
被加热的空气量G为各工部机械进风量之和，即
G=0.35+0.46+1.61+3.76+0.29=6.47kg/s
查《采暖通风设计手册》P317表8—6，可选两台SRZ10×5D的加热器并联共4台，每台有效面积为0.302㎡，加热面积为19.92㎡。
则根据有效面积可算出实际的Vp为：
Vp=G/A=6.47/（2×0.302）=21.42（Kg/（㎡?
s）;
该加热器的传热系数K：
查《采暖通风设计手册》P315表8—5得SRZ10×5D的传热系数公式为：
K=13.6（Vp）^0.49=13.6（21.42）^0.49=61.04W/（㎡.k）。
则需要加热的加热量Q=G?
Cp（t2-t1）=6.47×1010（42.2+3）=295368.44W;
则需要的加热器串联共4台：
N=34.76/（19.92×2）=1.03台；
取两台串联共4台加热器总面积为19.92×4=39.84㎡；
因此,检查安全系数为：
39.84/34.76=1.14
查《采暖通风设计手册》P314，安全系数K为1.1～1.20.所以选的加热器是合适的。
计算水侧的压力损失：
查《采暖通风设计手册》P315表8—5：
△P=19.3W^1.83=19.3×0.03^1.83=0.0315Pa.
六、车间各工部通风与供暖方案的确定
1.散热器的选用
概括起来，应根据对散热器所提出的热工、经济、卫生和美观等方面的要求来选择散热器，但要完全满足这些要求是很困难的。
为此，选择时应按房间用途，供暖系统中散热器的工作压力，散热器的安装条件等确定。
本设计中采用B型光面散热器，其外形尺寸见附录。
采暖方式：
对小型车间或毗邻大车间的工部应尽量采用散热器采暖，对于大型车间则可采用散热器与热风系统联合采暖。
考虑到设在大厂房内的办公室及其他卫生条件较高的工部如果其门窗冷风渗透量能满足设备排风要求，可以不设送风系统，而由散热器供暖，否则应采用散热器与热风系统联合采暖，以免由于排风量大于计算渗透风量，导致渗透风量增加，影响室内温度。
因此本设计方案中Ⅰ厕所和更衣室，Ⅵ仓库及办公室采用散热器供暖，其他车间部门均采用散热器与热风系统联合供暖。
七、车间各工部散热器热量、型号及数量的选择计算
本设计是电镀车间内的通风与供暖系统设计，根据设计手册中的规范，生产辅助建筑物散热器的选择宜采用外形美观，易于清扫的散热器。
生产车间内环境湿度大不宜采用钢制散热器。
钢制散热器的钢串片散热器的优点换热效率高，散热面积大，承压高，质量轻，耐腐蚀，钢串片散热器缺点是串片与钢管连接不紧密，因而有时串片松动，又因其空隙间容易积灰，影响热工性能。
综合考虑选择光面管散热器，多用于工业厂房，其优点是卫生条件好，管面光滑细腻，便于清理，抗腐蚀，承压高，散热量大，适用热水供暖系统。
由《机械工业采暖通风与空调设计手册》P60根据图2-10及表2-30给出的不同外形尺寸、不同管径、不同热媒及室温下不同规格多排安装时查出每米管长的散热量。
此次课设的热媒为130-70℃的热水所以采用B型光管散热器。
本次课设取L为2000mm，H为328mm，管径为D76×3.5的光面管散热器.
查表2-30取5℃,18℃时光管散热器单位长度散热量q分别为238W，204W，所以所需散热器组数n=采暖热负荷Qh/（单位长度散热量q*排数*规格L）
以厕所和更衣室为例做详细计算：
n=Qh/（q*L*3）=2495.33/（204*2*4）=1.98,
所以取2组。
电镀车间内，房间内非保温管道明装时考虑管道的散热量，散热器数量可折减。
散热器安装在放粉尘的车间散热面积应该增加。
综合考虑各种因素，实际散热器的数量设计见下表。
其他工部详细计算见下表：
编号
工部名称
采暖热负荷QhW
tnp温度℃
单位长度散热量qW
排数
规格Lm
散热器组数
实际散热器组数
Ⅰ
厕所和更衣室
2495.3346
18
204
4
2
2
Ⅱ
喷砂室
5302.2996
5
238
4
2
3
Ⅲ
抛光室
5302.2996
5
238
4
2
3
Ⅳ
发电机部
4110.7716
5
238
4
2
3
Ⅴ
准备工部
17694.191
5
238
4
2
10
Ⅵ
仓库
3515.0076
5
238
4
2
2
Ⅶ
办公室
2495.3346
18
204
4
2
2
Ⅷ
电镀工部
40510.384
5
238
4
2
22
Ⅸ
溶液配制室
2949.0318
5
238
4
2
2
n=Qh/（q*L*3）=2495.33/（204*2*4）=1.98,
.对夏季室内工作温度进行校核
校核的原则是风量保持不变，以夏季室外通风来校核的原则是风量保持不变,理论上校核的标准是计算的排风量不大于冬季的排风量。
以抛光室的详细计算为例，排风温度与进风温度之差不得大于3℃。
查《工业通风》第三版P16：
消除余热的公式
Gp＝
＝400／1010×3
＝0.13㎏∕s＜0.82㎏∕s（总的排风量）。
因此满
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