工业通风课程设计计算说书.docx
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工业通风课程设计计算说书
建筑环境与能源应用工程专业
工业通风课程设计
专业班级：
建环一班
姓名：
刁志强
学号：
311207000507
指导教师：
张永胜
设计时间：
2015年7月5号
目录
前言…………………………………………………………………………………3
一、原始资料……………………………………………………………………4
二、热负荷计算…………………………………………………………………4
三、冷风渗透侵入冷量…………………………………………………………4
四、电动设备散热量…………………………………………………………5
五、各工部散湿量……………………………………………………………5
六、各工部排风量………………………………………………………………5
七、通风管道的水力计算……………………………………………………8
2.1通风系统轴测图…………………………………………………………8
2.2确定最不利环路…………………………………………………………10
2.3各最不利环路的计算……………………………………………………10
2.3.1各管段的局部阻力系数………………………………………………10
2.3.2各管段管径和比摩阻…………………………………………………10
2.4对并联管路进行阻力平衡………………………………………………14
2.5计算系统的总阻力………………………………………………………16
2.6选择风机…………………………………………………………………1
参考文献…………………………………………………………………………18
前言
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或缺的一个组成部分。
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，散发的工业有害物质日益增加，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，对人民身体健康造成极大的危害。
例如工人长期接触、吸入SiO2粉尘后，肺部会引起弥漫性纤维化，到一定程度便形成“硅肺”。
大气污染的影响范围广，后果更加严重。
我们国家是社会主义国家，人民群众是国家真正的主人，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是我们安全工作的崇高职责。
电镀车间在生产过程中会产生大量的酸性气体，如果不及时排除不仅会对车间内仪器设备产生不利影响，甚至还会对工人的健康造成伤害；此外，酸性气体如果不加处理就直接排入大气，会造成相当严重的大气污染，长此以往，就会形成酸雨，在更大的范围内给人们带来健康和财产的损失。
所有这些都与我们作为安全人员的原则背道而驰。
所以，为了保证人民的生命财产安全以及生产工作的正常进行，我们必须对电镀车间进行合理的通风组织，及时排除以及净化有毒有害气体，然后排入大气中。
本文将就对电镀车间的局部通风系统进行设计，确定通风排除有害物的方法以及集气罩吸风量及通风系统的风量、除尘系统管网的布置形式、风管局部构件的型式与位置等。
通过对通风管道的水力计算来确定风机功率及型号。
焦作市电机有限公司电镀车间采暖通风系统工程设计
一、原始资料
1.厂址：
建于焦作市，气候资料查相关文献。
2.车间组成及生产设备布置见附图1，生产设备见表1。
3.建筑结构。
（1）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。
（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１.５０×１.８０米；
（4）地面——非保温水泥地坪；
（5）外门——木制，尺寸为１.５０×２.５０米，带上亮子。
建筑结构的其它有关尺寸，如墙的厚度、屋顶保温层的厚度等，可参照课程设计任务指导书中表１所推荐的值，结合所给题目所在地点的冬季室外采暖计算温度确定。
４．工作班制及室内空气条件
本车间为两班工作制，车间室内空气条件如下：
（1）温度
冬季１４～１８℃
夏季按工业车间卫生标准要求，不高于夏季室外通风计算温度３℃
（2）湿度
冬季湿作业部分取相对湿度为６５％，一般部分取５０％。
夏季不作规定
５．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：
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。
⑴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。
⑵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，镀后在回收槽洗去附在镀件上的电解液。
⑶电镀后的零件均在冷水槽和热水槽内清洗。
⑷为使镀件光亮，可在抛光机上用布质轮对零件进行抛光。
⑸电解液的分析、配置和校正，均在溶液配制室内进行。
表1生产设备表
工部名称
设备编号
设备名称
设备规格
溶液温度（℃）
溶液性质
喷砂部
*1，2
喷砂室
Φ1000×650×750
抛光部
*3，4
抛光机
布轮Φ200，N=0.8KW
发电室
5，6
电动发电机
ZJ1500/750N=9KW
机组效率η=0.625
准
备
部
7
去毛滚筒
重量50KgN=0.1KW
8，11
冷水槽
800×600×700
*9
有色金属腐蚀槽
1500×800×800
室温
酸
10，14
热水槽
800×600×700
50
*12
黑色金属腐蚀槽
1500×800×800
室温
酸
*13
化学去油槽
1500×800×800
80
碱
溶液配置室
*15
溶液配置槽
600×500×700
不定
酸
*16
溶液配置槽
600×500×700
不定
碱
电
镀
部
17，23
酸洗槽
1000×600×800
室温
酸
18，40，32
热水槽
800×600×700
50
19，22，24，29，33，37，39
冷水槽
800×600×700
*20，21
电解除油槽
1000×600×800
70
碱
25
回收槽
800×600×700
室温
酸
*26
镀铬槽
1000×600×800
50
酸
*27
苏打槽
600×500×700
70
碱
*28
磷化槽
1000×800×800Vx=0.3m/s
90
酸
*30
皂液槽
600×500×700
70
31
油槽
600×500×700
120
34
镀镍槽
1000×800×800
室温
酸
*35
镀铜槽
1000×800×800
室温
氰
36
中和槽
800×600×700
碱
*38
镀锌槽
1000×800×800
氰
*41
镀锡槽
1000×800×800
70
碱
注：
表中标有“＊”号的为需要通风的槽子
2、车间各工部室内计算参数的确定及热负荷计算
由于时间关系，负荷不详算，给定单位面积热负荷10w/m2℃，据此估算，实际应按采暖符合计算。
三、车间各工部冷风渗透量和大门侵入冷风量计算
由于时间关系不详算，按维护结构耗热量的20－40％进行估算，实际应按采暖方法进行计算。
4、车间各工部电动设备、热槽散热量计算
5、车间各工部散湿量计算（见空气调节内容，略）
6、车间各工部机械排风量
系统吸风量的确定：
（1）对于第一种尺寸，槽长A=2m，宽B=1.5m，高H=1m。
因为B＞1300mm，采用吹吸式排风罩。
1.对于操作温度为t的工业槽，吸风口前必须的射流平均速度v1’可按下列经验数值确定：
T）
1’（m/s）
70~95
H
60
0.85H
40
0.75H
20
0.5H
其中，H为吹吸风口间的距离（m），在本设计中即为槽宽B
2.为了防止吹出气流溢出吹风口，吸气口的排风量应大于吸风口前的射流流量，一般取射流末端流量的1.1-1.25倍；
3.吹风口高度b一般为（0.01-0.015）H，为了防止吹风口可能出现堵塞，b应大于5-7mm。
吹风口的出口流速不能过高，以免槽内液面波动，一般不宜超过10-12m/s；
4.吸气口上的气流速度v1应合理确定，v1过大，吸风口高度b过小，污染气流容易逸出室内；v1过小，又因b过大而影响操作。
一般取v1
（2-3）v1。
①吸风口前射流末端平均风速
0.5B=0.5×1.5=0.75m/s
②吹风口高度b0=0.015B=0.015×1.5=0.0225m=22.5mm
③根据流体力学平面射流的公式计算吹风口出口流速V0
因
0.75m/s是指射流末端有效部分的平均风速，可近似射流末端的轴心风速Vm=2
。
Vm=2
=2×0.75=1.5m/s
按照平面射流公式
吹风口出口流速
×
=1.5×
=4.634m/s
④吹风口的吹风量
L0=b0·A·
=0.0225×2×4.634=0.2085m3/s
⑤计算吸风口的前射流流量
根据流体力学
=0.2085×1.2
=0.9275m3/s
⑥吸风口的排风量
=1.1
=1.1×0.9275=1.0203m3/s
⑦吸风口的气流速度
=3×0.75=2.25m/s
⑧吸风口高度
=1.0203/2×2.25=0.227m
为了使吸风口气流流速均匀分布，在吸风口一侧设置四个罩子。
（2）对于第二种尺寸，槽长A=1m，宽B=0.8m，高H=1m。
因为B＞700mm，采用双侧排风罩，根据国家标准设计，条缝排风罩的断面尺寸（即E*F）有200mm×200mm、250mm×200mm、250mm×250mm三种规格。
本题选用E*F=250mm*250mm
1.根据《简明通风设计手册》得，控制流速Vx=0.3m/s计算排风量（按高截面布置）
总排风量：
=2VxAB（B/2A）︿0.2=2×0.3×1.0×0.8（）︿0.2=0.400m3/s
则：
每侧排风量
=
/2=0.400/2=0.200m3/s
2.设条缝口风速V0=8m/s，采用等高条缝，条缝口面积
f0=
/V0=0.200/8=0.025m2
则：
条缝口高度
h0=f0/A=0.025/1.0=0.025m
f0/F1=0.025/（0.25×0.25）=0.4>0.3，
为保证条缝口上的速度均匀分布，在槽的每一侧分设两个罩子，设两根立管。
则：
f’/F1=（f0/2）/F1=（0.025/2）/0.0625=0.2<0.3
确定排风罩阻力，取ξ=2.43
则：
风压损失
P=
ξρ
=2.43×1.2×82/2=93.3Pa
因此，系统总排风量为L=2×（L1+L2）=2×1.4203m
/s=10226m
/h
七、水力计算
高温炉排除余热的通风除尘系统水力计算
（1）对各管道进行编号，标出管段长度和各排风点的位置。
（2）选定最不利环路，本系统选择3、4、5.
（3）根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力.
（4）确定管段1、2的管径与单位长度摩擦阻力。
输送的高温含尘烟气中主要为煤尘的颗粒物时，垂直风管为11m/s,水平风管为13m/s.
考虑到除尘器及风管漏风，管段4、5的计算风量为1.05×3240=3402m³/h.
管段1
L1=0.45m³/s,v1=11m/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11通风管道统一规格。
D1=240mm,Rm=6.5pa/m
同理可查得管段2、3、4、5的管径与比摩阻，具体结果见表4。
（5）查附录10，确定各管段的局部阻力系数
1）管段1、管段2
设备热源上部接受式排风罩，α=60，ξ=0.16
弯头（R/D=1.5）：
1个，ξ=0.17
直角三通（1—3）见图，据附录十
由
ξ13=ξ23=0.85
Σξ=0.16+0.17+0.85=1.18
2）管段3
除尘器进口变径管（渐扩管）
除尘器进口尺寸为235mm×400mm,变径管长度为200mm,
tanα=
，
4）管段4
除尘器出口变径管（渐缩管）
除尘器出口尺寸为300mm×400mm,变径长度l=100mm,
tan
90°弯头（R/D=1.5）:
2个，
风机进口渐扩管
先近似选出一台风机，风机进口直径D1=400mm,变径管长度l=250mm
²=1.38tan
5）管段5
风机出口渐扩管
风机出口尺寸：
280mm×320mm,变径管长度l=180mm
tan
0.10
伞形风帽（h/D=0.5）:
6）计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。
计算结果见表3.
7）对并联管路进行阻力平衡（管段1和管段2）
管段1与管段2，阻力是平衡的。
6）计算系统总阻力
7）选择风机
风机风量Lf=1.15L=1.15×3402=3912m³/h
风机风压Pf=1.15ΔP=1.1.5×1341.17=1542.35Pa
选用C4-72No4风机
Lf=4024m³/h
Pf=2001Pa
配用Y132S1-2型电动机2900r/min,功率为5.5kw;无轴承，电动机直联传动
参考资料
1）湖南大学等编.（高等学校试用教材）.工业通风（第四版）.建工出版社2010年。
2）GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范.
3）GB/T50114—2001暖通空调制图标准
4）陆耀庆.实用供热空调设计手册.北京：
中国建筑工业出版社，1987
5）陆耀庆.供暖通风设计手册.北京：
中国建筑工业出版社，1987
6）孙一坚.简明通风设计手册.北京：
中国建筑工业出版社，1997
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