电镀车间局部通风系统设计.

电镀车间局部通风系统设计. 电镀车间局部通风系统设 计 (101) 姓名:陆路 专业:安全专业 日期:2014.5.28 摘要 本次课程设计主要内容为某电镀车间局部通风系统，目的是为了 将车间内不符合卫生标准的污染空气经过处理后从室内排至室 外，从而保证室内工作人员进行正常作业。设计的内容主要包括 确定排出有害物设备密闭方法，局部集气罩的形式和位置，确定 通风系统的风量和风管材料，对通风管道进行水力计算。 【关键词】: 排风罩 水力计算 风量 风机 Summary The main content of curriculum design for local ventilation system of electroplating workshop, in order to pollute the air in workshop does not conform to the hygiene standards of processed from indoor to outdoor, indoor staff so as to ensure the normal operation. The design content mainly includes thedetermination of harmful substances discharged equipment closed method, localgas collecting hood of form and position, determine the ventilation system of air volume and air pipe material, the ventilation pipeline hydraulic calculation. [keyword]: exhaust hood hydraulic calculation of air blower 目录 1、前言 2、设计的内容与要求 2.1课程设计题目 2.2 课程设计资料 2.3 课程设计内容 3、工业通风系统的设计与计算 3.1确定系统划分 3.2排风罩布置原则 3.3排气罩的计算与选取 3.4系统网管的布置形式 3.5风管的选择 3.6除尘器的选择 3.7通风管道的水力计算 四 总结 附录一:通风除尘系统图 附录二:系统管道设备布置平面图 一 前言 工业通风是通风工程的重要部分，其主要任务是，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。做好工业通风工作 ，一方面能够改善生产车间及其周围的空气条件，防止职业病的产生、保护人民 健康、提高劳动生产率;另一方面可以保证生产正常运行，提高产品质量。随着工 业的不断发展，散发的工业有害物的种类和数量日益增加，大气污染已经成为了 一个全球性的问题。如何做好工业通风，职业安全健康管理以及环境保护是我们 安全工作人员的一项重要。 此次课程设计为某企业电镀车间除尘系统设计，主要要将车间产生的高浓 度粉尘通过合理有效的除尘系统来净化空气，提高车间的空气质量。因此需采取 有效的通风措施在有害物产生地点把它们收集起来，经过净化处理排至室外，使 车间内有害物浓度低至国家卫生标准规定的最高允许浓度以下。通过此次设计， 使同学们亲自动手进行通风除尘系统的设计及计算，切实体会通风除尘在工业 生产中的重大作用，理论联系实践，培养同学们的动手能力以及合作能力。 第2章设计内容与要求 2.1课程设计题目 电镀车间局部通风系统设计 2.2课程设计资料 1、车间情况概述 本次课程设计的车间包括两个工作区。每个工作区有一个酸性镀铜槽，共有 两种尺寸，一种槽长为2m，宽为1.5m，高为1m，另一种槽长为1m，宽为0,8m，高 为1m。2台镀铜槽间距均为2m，两排对称分布。为了个人操作方便，要求设计槽 边侧吸罩。车间长15m，宽10m，高4.5m。工作温度为室温，设为20?，在20?时空 气密度为1.2Kg/m3。 2、工业槽的特性: 槽子尺寸(mm) 溶液温度 标号 槽子名称 散发的有害物 长×宽×高 (?) 1 镀铜槽 2000×1500×1000 20 二氧化碳，二 氧化硫， 2 镀铜槽 1000×800×1000 20 二氧化碳，二 氧化硫 2.3课程设计内容 1、工业槽的有害气体捕集与净化 2、通风系统的确定 3、通风管道的水力计算 第3章工业通风系统的设计与计算 3.1 确定系统划分 有不同送风、排风要求，或者车间面积较大，送、排风点较多时，为便于进行管理 ，常分设多个系统。除个别情况外，通常是由一台风机与其联系在一起的管道设 备构成一个系统。系统划分的原则是: 、1、空气处理要求相同、室内参数要求相同的，可划分一个系统。 、2、生产、运行班次和运行时间相同的，可划为一个系统。 (3)除尘系统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远时，宜合设一个系统; 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。 为便于运行管理，且该车间厂房的空气处理要求相同、室内参数要求也相同，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。 3.2 排风罩布置原则 局部排风罩应遵循以下原则: 、1、 局部排风罩应尽可能靠近污染物发生源，使污染物局限于较小空间，尽可 能减小吸气范围，便于捕集和控制。 、2、 排风罩的吸气气流方向应尽可能与污染气流运动方向一致。、3、 已被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区。设计时要充分考虑操作人 员的位置和活动范围。 、4、 排风罩应力求结构简单、造价低、便于制作安装和拆卸维修。 、5、 与工艺密切相结合，使局部排风罩的配置与生产工艺协调一致，力求不影 响工艺操作。 、6、 要尽可能避免或减弱干扰气流，如穿堂风，送风气流等对吸气气流的影响 。 3.3排气罩的计算与选取 根据设计资料，该电镀车间的酸性镀铜槽的尺寸共有两种形式，一种为1500 mm×1000mm;另一种为1000mm×800mm。需分别计算各自的排风量及条缝是 槽边镀铜槽的形式。 、1、电镀车间第一种酸性镀铜槽尺寸:A×B=1500mm×1000mm 因B>700mm,根据有关规定，采用吹吸式排风罩 、1、吸风口前射流末端平均风速 ’ v 1=0.5B=0.5×1.5=0.75m/s 、2、吹风口高度 b0=0.010B=0.015×1.5=0.015m=15mm 、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v 1=0.75m/s是指射流末端有效部分的平均风速，可以近似认为射流末端的轴心 ’ 风速vm=2v 1。 ‘ vm=2v 1=2×0.75=1.5m/s 按照平面射流计算式 vm 1.2 = v0 aB , 0.41 b0吹风口出口流速 aB , 0.41 b0 v0=vm × 1.2 0.2 1.5 , 0.41 0.015 =1.5× =5.647m/s 1.2 、4、吹风口的吹风量 3 L0=b0.AV0=0.015x2x5.647=0.16941m /s ‘ 、5、计算吸风口的前射流流量L 1 ’ 0.2 1.5 3 L 1=L0x1.2 , 0.41 =0.98142m /s 0.015 、6、吸风口的排风量 ‘ 3 L1=1.1L 1=1.1x0.98142=1.013m /s 、7、吸风口气流速度 ’ V1=3V 1=3x0.75=2.25m/s 、8、吸风口高度 b1=L1/Av1=1.02/2x2.25=0.2245m 取b1=225mm 2)电镀车间第一种酸性镀铜槽尺寸:A×B=1000mm×800mm 因B>700mm,根据有关规定，采用双侧槽边排风罩。 根据国家设计标准，条缝式槽边排风罩的断面尺寸(E×F)共有三种，25 0mm×200mm、250mm×250mm、200mm×200mm。在此选用E×F=250mm ×250mm。 [1] 由于为酸性镀铜槽，控制风速 Vx=0.4m/svx=0.3m/s 0.2 [2] 0.2 3 总排风量:L=2vxAB(B/2A) =2×0.3×1×0.8×(0.8/2) =0.4m /s 每一侧的排风量:L′=0.5L=0.4×0.5=0.2m3/s 假设条缝口风速 v0=8m/s (v0通常取7~10m/s) 2 采用等高条缝，条缝口面积:f0=L′/v0=0.2/8=0.025m 条缝口高度: h0=f0/A=0.025/1=0.025m=25mm f0/F1=0.025/(0.25×0.25)=0.4>0.3 为保证条缝口上速度分布均匀，在每一侧分设两个罩子，设两根立管。 因此 f′/F1=(f/3)/F1=(0.025/2)/(0.25×0.25)=0.2<0.3 所以，第一种尺寸的酸性镀铜槽的排风量为0.4m3/s，且在每一侧应分 设两个罩子。 阻力 ?p=ζν2ρ/2[3]=2.34×82×1.2/2=90Pa 【注】:以上计算阻力时的空气密度均取自20?时。 3.4系统网管的布置形式 当车间内有不同的送、排风要求，或者车间面积较大，送、排风点较多时，为 了便于运行管理，常分设多个送、排风系统。划分的原则: 1、空气处理要求相同时、室内参数要求相同的，可划为一个系统。 2、同一生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为一个系统。 3、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。 4、有毒和无毒的生产区，宜分开设置通风系统和净化系统。若不要求回收， 并且混合后不会爆炸或者混合后不会导致风管内结露的，可以合为一个系统。 1 在《工业通风》中第36页，控制点的控制风速VX中查得。 5、排风量大的排风电位于风机附近，不和远处排风量小的排风点和为同一 个系统 根据以上原则、各工艺设备产生的有害物成分，及厂区平面布置图，将两个工作 区视为同一个系统。 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。 3.5风管的选择 风管布置的原则 、1、除尘系统的排风点不宜过多，以利各支管间阻力平衡。 、2、除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时与水平夹角最好大于 45 。 、3、在除尘系统小，为防止风管堵塞，风管直径不宜小于下列数值: 排送细小粉尘 80mm; 排送较粗粉尘 100mm; 排送粗粉尘 130mm。 (4)排除含有剧毒物质的正压风管，不应穿过其他房间。 (5)风管上应设置必要的调节和测量装置(如阀门、压力表、温度计、风量测定孔 和采样孔等)或预留安装测量装置的接口。调节和测量装置应设在便于操作和观 察的地点。 (6)风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。弯头、三通等管件要安排得当 ，与风管的连接要合理，以减少阻力和噪声。 风管截面及材料的选择 表1 除尘风管的最小风速(m/s) 粉尘类 垂直风 水平风 粉尘名称 别 管 管 纤维粉 干锯末、小刨屑、纺织尘 10 12 尘和矿 木屑、刨花 12 14 物粉尘 干燥粗刨花、大块干木屑 14 16 潮湿粗刨花、大块湿木屑 18 20 金刚砂、刚玉粉 15 19 耐火材料 14 17 石棉粉尘 12 18 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的阻 力小、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 时不易布置得美观。当风管中流速较高，风管直径较小时，通常使用圆形风管。 所以此处选用圆形风管。 钢板易于工业化加工制作，安装方便，能承受较高的温度，因本次设计为除 尘设计，采用厚度为3.0 5.0mm的钢板。 排风口位置的确定 排风口设置应满足以下要求: (1)在一般情况下通风排气立管出口至少应高出屋面0.5m。 (2)通风排气中的有害物质必须经大气扩散稀释时，排风口应位于建筑物空气动 力阴影区和正压区以上。 (3)要求在大气中扩散稀释的通风排气，其排风口上不应设风帽，为防止雨水进 入风管可在下部斜设排水口。 (4)车间高7.0m，将排风口所处的管道设为8m,加上风机的高度，排风口高出地面 9~10m。 3.6除尘器的选择 除尘器的选型要考虑多种因素和条件，目前常用除尘器根据主要除尘机理的不 同，可分为以下几类:、1、重力除尘，如重力沉降室; 、2、惯性除尘，如惯性除尘器; 、3、离心力除尘，如旋风除尘器; 、4、过滤除尘，如袋式除尘器、颗粒层除尘器、纸过滤器; 、5、洗涤除尘，如自激式除尘器、卧式旋风水膜除尘器; 、6、静电除尘，如电除尘器。 在本次设计中，采用脉冲喷吹袋式除尘器。脉冲喷吹袋式除尘器的除尘机理是利 用含尘气流通过滤料时将颗粒物分离捕集的装置。在袋式除尘器的结构形状与 清灰方法直接相关，我们在这里采有脉冲清灰方式清灰强度高，清灰效果好。由 于清灰时间短，与大多数离线清灰除尘器相比，它可以采用在线清灰，清灰时除 尘器还可以连续工作。 3.7 通风管道的水力计算 绘制轴测图 标出各管段长度和各排风点的排风量，轴测图详见附录I。 管径的计算:在打磨平台除尘系统中内，设除尘风管垂直管最小风速 V 16m / s ，水平管最小风速V 20m / s ，当空气温度问20?时空气密度为 1.2 。 通风管路材料为圆形钢板制风管 根据公式: L v A (3.1) D 2 A 4 (3.2) L D v 4 (3.3) 3 式中 L , 管道内的风量， m / s ; D , 管道直径， m ; A , 管道截面积， m2 ; v , 管道内的风速， m / s ; 1) 管段1 设备密闭罩(查文献10)ξ= 1 900弯头 (R/D=1.5):1个，ξ=0.17 直流三通(1 3) 根据F1+F2=F3 α=30? 2 F2 210 0.218 F3 450 L2 0.2 0.165 L3 1.213 查附录10得ξ=0.02 Σξ=1+0.17+0.02=1.19 2) 管段2 圆形伞形罩:α=60?，ξ=0.09 900弯头 (R/D=1.5):1个，ξ=0.17 600弯头 (R/D=1.5):1个，ξ=0.15直流三通(2 3):查附录10得 ξ=0.8 Σξ=0.09+0.17+0.8=1.06 3) 管段3 净化设备进口变径管(渐扩管) 净化设备进口尺寸为500mmx800mm，变径管长度为400mm，tanα=(800- 500)/(2*400)=0.375 α=20.60 ξ=0.60 4) 管段4 净化设备出口变径管(渐缩管) 净化设备进口尺寸为500mmx800mm，变径管长度为400mm，tanα=(800- 500)/(2*400)=0.375 α=20.60 ξ=0.10 90?弯头 (R/D=1.5):2个 ξ=0.17x2=0.34 风机进口渐扩管 先近似选出一台风机，风机进口直径800mm变径管长度500mm 2 F 800 0 2.56 F5 500 tanα=(800-500)/(2*500)=0.3 α=16.70 ξ=0.20 Σξ=0.10+0.34+0.20=0.64 5) 管段5 风机出口渐扩管 风机出口尺寸: 500mm×400mm，D7=420mm 变径管长度l=300mm tanα=(500 – 420)/(2 × 300) = 0.13 α=140 ζ=0.3 带扩散管的伞形风帽(h/D0=0.5): ζ=0.6 Σξ=0.13+0.6=0.73 净化系统风管各管段水利计算如下 3 管段编 流量(m 长度l( 管径D( 流速v( 动压P4 局部 局部 单位长度 摩擦 管段阻 号 /s) m) mm) m/s) (Pa) 阻力 阻力Z( 摩擦阻力 阻力R 力(Pa) 系数 Pa) Rm(Pa/m) ml(Pa) 1 1.013 5 400 8 38.4 1.19 45.696 1.8 9 54.696 2 0.2 6 210 5.8 20.2 1.06 21.412 2.2 13.2 34.612 3 1.213 4 450 7.6 34.7 0.6 20.82 1.5 6.0 26.82 4 1.305 4 460 7.9 37.4 0.64 23.936 1.6 6.4 30.336 5 1.305 8 460 7.9 37.4 0.73 27.302 1.6 12.8 40.102 对并联管路进行阻力平衡 汇合点A: 对汇合点A进行阻力平衡计算， 1 =54.696 a ， 2 =34.612 a 。依据公式: , 1 2 100% (3.5) 1 P D D( )0.225 (3.6) P 式中 D 调整后的管径，?; D 原设计的管径，?; 原设计的支管阻力， a ; 要求达到的支管阻力， a 。 对于汇合点A: 1, 2 54.696 , 34.612 100% = 36.72% 10% 1 54.696 34.612 根据公式: D 210( )0.225 189.45mm 2 54.696 根据通风管道统一规格，取 D2 190mm 。算出其对应的阻力: 210 1 P 34.612( ) 0.225 53.404Pa 2 190 54.696 , 53.404 根据公式: 2.36% 10% 54.696 所以经过阻力平衡，1、2两管符合阻力平衡要求。 计算系统的总阻力 ΔP=Σ(Rml+Z)= 54.696 + 34.612 +26.82 +30.336 + 40.102+1200=1386.566 选择风机 3 风机风量 Lf=1.15L=1.15x1.305x3600=5850m /h 风机风压 Pf=1.15ΔP=1.15x1386.566=1594.55Pa 查阅网上资料可以选择C6- 48NO5C型风机，其转数为2000rin/min,全压为1753Pa,内效率76.8%，流量为60 70 m3/h，内功率为3.83Kw,所需功率4.83，其配套电动机为Y132 S1- 2,功率为5.5 Kw。 设计 在做工业通风课程设计的过程中，用到了许多从前学过的知识，并且对课本 上的某些重点难点的内容进行了重新的思考和总结，从而对工业通风的知识又 有了进一步的了解和认知。 课程设计是以一个小组为单位共同完成的，在制作的过程中也培养了同学之间 互相协作的良好习性，进一步增进了同学之间的友谊。 参考资料 [1] 张殿印、王坚. 除尘工程设计手册[M]. 北京:化学工业出版社，2003.6 [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