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工业通风课程设说明书
摘要
本次课程设计的题目为：
承德市电机厂电镀车间通风与采暖系统设计，设计期限为2012/6/18至2012/6/29。
根据设计任务要求，查阅相关规范和设计手册，确定了承德市的室外气象参数及电机厂电镀车间各工部室内的参数要求。
通过热风平衡计算确定了各工部的采暖负荷和通风热负荷及通风量。
经过分析比较，确定了各工部的采暖、通风、除尘、有害气体处理方案。
对送风系统、除尘系统、有害气体净化系统做了详细的水力计算和设备选择计算。
经设计计算，电镀车间采暖系统供热负荷为：
57.7kw，选用光面管型散热器，通风供热量为：
231.96kw选用SRL17×7型加热器2台，机械通风量为：
19645.2m3/h，选用Y225S-4型通风机一台，电动机功率为37kw，有害气体处理风量为828m3/h，选用Y112M-2型通风机一台，电动机功率为：
4kw,选用GBF4-72型防腐通风机一台，电动机功率为5.5kw。
关键词：
供暖通风热风平衡及算除尘有害气体净化
1设计题目
承德市电机厂电镀车间通风与采暖系统设计
2设计依据
2.1工业通风课程设计任务书
2.2原始资料
2.2.1厂址：
河北省承德市。
车间组成及生产设备布置见附表1，生产设备见表
（1）。
建筑结构：
墙——普通红砖墙；墙内有20毫米厚的1：
25水泥砂浆抹面，外涮耐酸漆两遍。
屋顶——带有保温层的大块预制钢筋混凝土卷材屋顶；
窗——钢框玻璃，尺寸为1.50×1.80米；
地面——非保温水泥地坪；
外门——木制，尺寸为1.50×2.50米，带上亮子。
2.2.2工艺资料：
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，方法有以下。
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，先在苛性碱溶液中去油，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）需要磷化处理的条件，经表面清理后用苏打水去油，在去油后进行磷化处理，处理后再在皂液和油中进行处理，以提高防腐力。
2）零件经过表面处理后，在电镀前还要进行精细的电解去油和用淡的酸溶液去锈，然后进行电镀。
镀锌：
零件在氰化液槽中挂镀。
镀镍：
零件在酸性溶液中镀镍,在镀镍前需在氰化液中镀铜。
镀锡：
在碱性溶液中镀锡。
镀铬：
在铬液中镀铬，镀铬后在回收槽洗去附在镀件上的电解液。
电镀后的零件均在冷水槽和热水槽内清洗，为使镀件光亮，可在抛光机上用布质轮对零件进行抛光，电解液的分析、配置和校正，均在溶液配制室内进行。
2.2.3工作班制：
两班制。
2.2.4建筑资料：
热源参数：
厂区热源为：
130℃～70℃热水，热力管道在北墙边敷设。
3设计内容
3.1室外气象资料
表1承德市室外气象资料
室外计算温度/℃
夏季室外空气调节计算
湿球温度/℃
冬季
夏季
供暖
空气调节
通风
通风
空气调节
空气调节日平均
日较差
-14
-17
-9
20
32
30
28
34
3.2车间各工部室内计算参数的确定及热负荷的计算
3.2.1车间各工部室内计算参数的确定
表2冬季室内参数
喷砂室
抛光室
发电机部
准备工部
办公室
电镀部
溶液配制室
14℃
14℃
14℃
16℃
23℃
16℃
15℃
3.2.2热负荷的计算
建筑物总体积：
V=42×12×7=3528m3
选取体积热指标Vq=0.7w/℃*m3
整个建筑物的供暖热负荷为：
Q=V×Vq×α×（tp-tw）=95781w
各工部维护结构热负荷按建筑外轮廊体积V用下式估算。
表3围护结构散热量计算表
工部类型
体积/m3
体积
指标q
修正
系数a
温度/℃
围护结构负荷kw
厕所更衣室
199.5
0.7
1.28
26
5.11
喷砂室
199.5
0.7
1.28
28
5.90
抛光室
199.5
0.7
1.28
28
5.90
3.3车间各工部电动设备、热槽散热量计算
参考陆耀庆《实用供暖通风设计手册》下册Pa1553页，公式20.9-2
3.3.1计算公式如下：
以抛光室为例，计算电动设备的散热量。
qs=0.6×0.8×0.45×800/0.86W=19W,其它各工部汇总如下：
表4散热量计算表
工部名称
电动设备
n1
n2
n3
效率η
散热量/w
厕所和更衣室
无
喷砂室
无
抛光室
N=0.8kw
0.6
0.8
0.45
0.79
136
发电机部
设计不计
准备工部
N=0.1kw
0.6
0.8
0.45
0.86
19
仓库
无
办公室
无
电镀部
无
溶液配制室
无
3.3.2热槽散热量的计算
水面的空气流速V1=0.2m/s，油面的空气流速V2=0.3m/s
设局部排风罩的槽不计入内，由于热量会被带走
以准备部热水槽10为例，计算其散热量。
Q=1.16×10-3（4.9+3.5v）（t1-t2）F
=1.16×10-3（4.9+3.5×0.2）（50-16）×0.48
=106.01W
其它各工部汇总如下：
表5热槽散热量计算表
工部类型
工业槽
风速m/s
t1/℃
t2/℃
散热量/W
准备部
热水槽10
0.2
50
16
106.01
热水槽14
0.2
50
16
106.01
电镀部
热水槽18
0.2
50
16
106.01
热水槽40
0.2
50
16
106.01
热水槽32
0.2
50
16
223.62
油槽31
0.3
120
16
215.34
3.4车间各工部机械排风量的计算
槽边罩是外部吸气罩的一种特殊形式，专门用于各种工业槽如电镀槽，酸洗槽。
本设计选取条缝式槽边罩，当B≤700时，选择单边罩,B＞700时，选择双边罩。
所有的槽边罩都选高截面，规格为250mm×200mm。
3.4.1喷砂部排风量的计算
采用局部防尘密闭罩，风量计算采用换气次数法。
喷砂室排风的作用有二：
一是防止粉尘跑出；二是保证工作空间一定的可见性。
在工作容积小于1立方米时，取换气次数为1500次/时，但不得小于1000m3/h；工作容积在1～8立方米时，取换气次数为1200次/时，但不得小于2000m3/h。
本次设计的密闭罩工作容积在1～8立方米，因此L=1200×2=2400m3/h。
3.4.2抛光机风量的计算
当采用布质光轮时，排风量按每毫米轮径6m3/h计算。
排风量L=200×6×4=4800m3/h。
3.4.3以*9有色金属腐蚀槽为例，计算其它总的排风量
A=1.5m，B=0.8m，VX=0.4m/s
L=2×0.4×1.5×0.8（0.8/3）0.2
=2664m3/h同理，得其它各排风罩的机械排风量。
现将结果统计如下
表6工业槽排风量计算表
工部名称
设备编号
设备名称
排风量m3/h
排风罩的类型
喷砂部
*1
喷砂室
2000
密闭罩
抛光部
*3
抛光机
1200
接受罩
准备部
*9
有色金属腐蚀槽
2664
双侧槽边罩
*12
黑色金属腐蚀槽
2664
双边槽边罩
*13
化学去油槽
2016
双边槽边罩
溶液配置室
*15
溶液配置槽
828
单边槽边罩
*16
溶液配置槽
828
单边槽边罩
3.5车间各工部通风与供暖方案的确定
3.5.1方案一如下：
1）厕所更衣室、仓库
通风：
采用轴流风机进行通风换气。
补风量=冷风渗透量+机械送风量。
采暖：
采用散热器和热风联合供暖方式。
2）喷砂工部、抛光室、准备工部、溶液配制室、电镀工部
通风：
由于工艺原因，需要设机械局部排风；为了维持热，风平衡需要设机械送风；由于该工部生产过程中会散发有害气体，故使该工部处于负压。
风量=门窗冷风渗透量+机械送风量+部分走廊机械送风量。
采暖：
夜间采用散热器独立采暖，维持夜间值班温度5℃，白天采用散热器和热风联合供暖方式。
3）办公室
通风：
使办公室处于正压，由于自然排风量远大于冷风渗透量，为了维持热风平衡，应设机械送热风。
采暖：
夜间采用散热器独立采暖，维持夜间值班温度5℃，白天采用散热器和热风联合供暖方式，夜间如有人值班，需采用其它采暖设备如热风机。
4）发电机工部
通风：
冬季余热量满足白天工作温度，不设机械送风。
采暖：
夜间设采暖值班温度5℃，供暖设备白天运行，只要工部温度不超过发电机要求的工作环境温度即可。
3.5.2方案二如下：
1）厕所更衣室、仓库
通风：
采用采用轴流风机进行通风换气，补风量=冷风渗透量+机械送风量。
采暖：
采用散热器和热风联合供暖方式
2）喷砂工部、抛光室、准备工部、溶液配制室、电镀工部
通风：
该工部由于工艺卫生等的要求，需要设局部排风。
该部的补风量应为门窗的冷风渗透量、大门冷风侵入量、直接送该部的机械通风量及来自办公室和其他工部的自然排风量及部分走廊送风量的总和。
供暖：
夜间采用散热器独立采暖，维持夜间值班温度5℃，白天采用散热器和热风联合供暖方式，夜间如有人值班，需采用其它采暖设备如热风机。
3）办公室
供暖：
办公室不设局部排风系统。
办公室的自然排风全部用于对外工部的补风，此时自然排风量远大于其他冷风渗透量，故考虑机械送热风，同时与散热器联合供暖保证室内的设计温度。
4）发电机工部
通风：
冬季余热量满足白天工作温度，不设机械送风，
采暖：
夜间设采暖值班温度5℃，供暖设备白天运行，只要工部温度不超过发电机要求的工作环境温度即可。
综上，选择方案一作为本次课设的通风供暖方案。
3.6车间各工部散热器散热量、型号及数量选择计算
3.6.1散热器型号的选择
散热器采暖维持室内5℃的室温，其它负荷由热风负担。
散热器选择光面管，
外形尺寸：
L=4000mm，规格为：
B型76×3.5，H=328，三排。
5℃时，单位长度散热量为238w，23℃时，单位长度散热量为192w。
3.6.2散热器散热量及数量的选择
首先计算各工部的采暖负荷，公式如下：
Q=α*V*q*ΔT
式中：
Q——采暖负荷
α——修正系数
V——工部体积
q——供暖体积指标
ΔT——温差
以厕所和更衣室为例，计算其采暖负荷。
Q=1.28×199.5×0.7×19=3735.92w
现将各工部采暖负荷统计如下：
表7各工部采暖散热量计算表
工部名称
体积/m3
体积指标q
ΔT/℃
修正系数a
采暖负荷/w
厕所更衣室
199.5
0.7
19
1.28
3735.92
喷砂室
199.5
0.7
19
1.28
3735.92
抛光室
199.5
0.7
19
1.28
3735.92
发电机部
199.5
0.7
19
1.28
3735.92
准备工部
598.5
0.7
19
1.28
11207.75
仓库
199.5
0.7
19
1.28
3735.92
办公室
199.5
0.7
28
1.28
5505.56
电镀部
897.75
0.7
19
1.28
16811.63
溶液配制室
99.75
0.7
19
1.28
1867.96
参考陆耀庆《实用供暖通风设计手册》Pa429页，光面管散热器应根据其单位长度的散热量来计算其总的长度。
以喷砂室为例，计算散热器的长度。
L=3735.92÷238=15.70m≈16m，故选L=4000mm，排数4排。
同理得其它工部散热器排数如下：
表8散热器长度计算表
工部
名称
采暖负
荷/w
单位长度
散热量/w
总长
度/m
L/m
排数
厕所和更衣室
3735.92
238
15.70
4
4
喷砂室
3735.92
238
15.70
4
4
抛光室
3735.92
238
15.70
4
4
发电机部
3735.92
238
15.70
4
4
准备工部
11207.75
238
47.09
4
3
仓库
3735.92
238
15.70
4
3
办公室
5505.56
192
28.67
4
3
电镀部
16811.63
238
70.64
4
3
溶液配制室
1867.96
238
7.85
4
3
3.7车间热风平衡及送风小室冬季换热设备换热量的计算
3.7.1车间热风量平衡的计算
列车间热风平衡方程式，
由于车间处于负压，所以Gzp=0，假设Gjj=0.6Gjp
Gjj+Gzj=Gzp+Gjp
0.6Gjp+Gzj=0+Gjp
Gzj=0.4×31618.5=11196m3/h
Gjj=5.457m3/s=19645.2m3/h
热量平衡式，
Q1=Q2
式中：
Q1——产热量/kw
Q2——散热量/kw
表9热量平衡表计算表
设备类型
产热量/kw
电动设备
0.145
热槽
0.651
散热器
58.08
机械进风
152.218
自然进风
52.77
0.145+0.631+58.08+152.218+52.77=Gjj*ρ*C*t
0.145+0.631+58.08+152.218+52.77=5.457×1.2×1.01t
经计算，t=41℃>37℃,符合送风温度。
3.7.2送风小室冬季换热设备换热量的计算
Q=1.2×1.01×4.668×41=231.96kw
3.8各房间送风量的计算和送风温度的校核
以喷砂室为例，计算各工部机械送风量和送风温度。
风量平衡Gjj+Gzj=Gzp+Gjp
式中：
Gjj——机械进风量m3/h
Gzj——自然进风量m3/h
Gzp——自然排风量m3/h
Gjp——自然排风量m3/h
热量平衡Q1=Gjj*ρ*C*t1+Gzj*ρ*C*t2
式中：
t1——机械进风温度
t2——自然进风温度
其它同上
Gjj+Gzj=0+0.65
9.43+5.90+4.003=1.2×Gjj×1.01×41+1.2×Gzj×1.01×（-14）
经计算，Gjj=0.314m3/s，Gzj=0.246m3/s。
Gzj/Gjj=75﹪在10﹪～90﹪中间，故合理，其它工部统计如下。
表10各工部机械进风量计算表
工部类型
压力/Pa
机械排风m3/s
机械排风散热量/kw
机械进风量m3/s
自然进风量m3/s
机械送风温度℃
校核
﹪
喷砂室
负压
0.56
9.43
0.314
0.246
41
75
抛光室
负压
1.33
22.62
0.151
1.179
41
68
准备工部
负压
2.04
39.56
1.213
0.826
41
46
办公室
正压
0.08
2.31
0.10
0.07
41
55
电镀部
负压
4.15
80.38
2.423
1.737
41
72
配制室
负压
0.46
8.36
0.258
0.202
41
78
3.9送风小室冬季换热设备换热量的计算
3.9.1空气加热器的选择
1）初选加热器型号:
A1=G/v
式中
A1——有效加热面/㎡
G——风量kg/s
v——空气质量流速，取8kg/m3s
L=5.457m3/s,
G=ρ*L=6.5kg/s
A1=G/v=6.5÷8=0.82㎡
查空气加热器技术数据表8-6，选择SRL17×7型加热器2台，规格如下：
有效截面积为0.5㎡，加热面积80㎡,压损为56.8Pa，根据有效加热面积，求的空气的实际流速v1=6.5÷0.5×2=6.5m/s
2）求加热器的传热系数
由表8-5查的SRL×A/3型加热器的传热系数公式为：
k=14.5（v1）0.29
=14.5×（6.5）0.29
=26.8w/m2k
3）计算加热面积及台数
所需加热量Q=c*L*ρ*（t2-t1）
=1.01×5.457×1.2×（41+14）kw
=320.2kw
所需加热面积A=Q÷k÷ΔT=320.2÷26.8÷84.5=142m2
所需加热器串联的台数为N=142/80=0.9,故选两台并联。
4）计算压损
ΔP=3.03（6.5）1.62=59.8Pa
3.9.2过滤器的选择
处理风量为19645.2m3/h，因此选择LWZ-12型过滤器，规格为，风量20000m3/h，阻力140Pa，滤层网片数100。
4水力计算
4.1除尘系统的水力计算
4.1.1除尘器的选择
由于含沉气流的浓度较大，所以选择两级除尘器。
一级系统为重力沉降室作为粗效过滤，选用规格为1000×1000×1000，二级为布袋除尘系统，抛光室的局部排风量为4788m3/h，选MC24-Ⅱ型脉冲袋式除尘器，参数如下：
进口高1000mm，风管规格200×200，出口高2700mm风管规格660×860，长1240mm宽1190mm高3696mm，入口含尘浓度3～15g/m3，净化效率90﹪～99.5﹪，压力损失1200～1500Pa。
4.1.2管径的确定
根据流量计算管径，抛光室的处理风量为1.33m3/s，查《简明通风设计手册》：
除尘管道内最低流速为：
水平管23m/s，垂直管19m/s。
以管段1为例，计算管径。
假设管道内流速为23m/s，风量L=3.33m3/s则管径D=（4L/3.14v）0.5=147mm,因此选管径为150mm，返回去计算v=25.2m/s>23m/s，合理。
4.1.3管段沿程阻力的计算
Rm1=0.18×1.2×25.2×25.2×0.5=68.6Pa
Rm2=0.106×1.2×24.1×24.1×0.5=36.9Pa
表11沿程阻力计算表
管段
编号
管径/mm
风速m/s
长度m
λ/d
比摩阻Pa/m
沿程阻力/Pa
1
150
25.2
4.205
0.18
68.6
288.1
2
150
25.2
1.000
0.18
68.6
68.6
3
200
24.1
3.400
0.106
36.9
125.6
4.1.4管段局部阻力损失的计算
根据以上公式，以90°圆管弯头的局部阻力计算为例，计算如下：
Z=0.15×1.2×25.22×0.5=228.6Pa,其余构件统计入下：
表12局部阻力计算表
局部构件类型
数量
局部阻力系数
流速m/s
密度
局部阻力/Pa
90°圆管弯头
4
0.15
25.2
1．2
228.6
锥形扩大管
1
0.02
25.2
1．2
7.6
锥形收缩管
1
0.09
25.2
1．2
34.3
风帽
1
因此管道总局部阻力为170.5Pa
4.1.5除尘系统总阻力损失
ΔP=170.5+1200+482.32=1852.82Pa
查《简明通风设计手册》，公式如下：
L=1.1×4788=5266.8m3/h
ΔP=1.2×1852.82=2223.8Pa，故选择4-68型离心通风机。
表13离心风机性能参数
机号NO
传动
方式
全压
流量
内效率
内功率
所需功率
电动机
型号
功率kw
4.5
A
2170
5790
83.3
5.13
5.9
Y132S-2
7.5
表144-68型离心通风机安装尺寸
出口尺寸
进口尺寸
外形尺寸
A1
A2
A3
A4
A5
A6
D1
D2
D3
E
F
G
M
N
328
360
382
253
284
308
450
500
545
190
311
741
895
531
4.2送风系统水力计算的确定
4.2.1假定流速法计算管径
其特点是先按技术经济要求假定风管的流速，再根据风管的风量确定其断面尺寸和阻力。
查《简明通风设计手册》253页，管材为为薄钢管，工业建筑机械通风干管风速6～14m/s，支管风速为2～8m/s。
选择编号为1～14的管为最不利环路，以管段1为例，进行水力计算。
查《实用供暖通风设计手册》Pa1087页，管径宽2000mm高400mm，下面校核其流速v=L/a*b=5.457÷2÷0.4=6.82m/s,符合要求。
同理得其它管段。
现将水力计算统计如下：
表15送风系统干管水力计算表
管段
编号
长度m3/s
长度/mm
宽/mm
高/mm
流速m/s
1
5.457
3509
2
0.4
6.82
2
5.143
2324
2
0.4
6.43
3
5.043
2196
2
0.4
6.30
4
4.774
1500
1.6
0.5
5.97
5
3.623
1500
1.6
0.2
11.32
6
3.354
3000
1.25
0.25
10.73
7
3.085
3000
1.25
0.25
9.87
8
2.816
3000
1.25
0.25
9.01
9
2.547
3000
1
0.32
7.96
10
2.278
3000
1.25
0.25
7.29
11
2.009
1380
1.25
0.25
6.43
12
0.796
1620
0.32
0.16
15.55
13
0.527
3000
0.32
0.16
10.29
14
0.258
5765
0.2
0.12
10.75
表16送风系统支管水力计算表
管段编号
流量m3/s
长度/m
宽/mm
高/mm
流速m/s
15
1.213
1.25
0.25
3.88
16
0.606
1.5
0.32
0.32
5.92
17
0.404
3
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