工业通风设计说明书

工业通风课程设计

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书

专业：建筑环境与能源应用工程

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日期： 2014年6月

目录

第一章《工业通风》课程设计原始资料

第二章车间各部分室内热负荷计算

第三章车间各工部电动设备、热槽散热量计算第四章车间各工部机械排风量

第五章进风量计算

第六章水力计算步骤

第七章除尘器和风机选型

附录一供暖热负荷计算表

附录二送风系统水力计算表

附录三排风系统水力计算表

附录四送、排风系统图

第一章《工业通风》课程设计原始资料

（1）厂址：本厂建于济南市

（2、）气象资料：

供暖室外计算温度-7oC，冬季室外平均风速3m/s

冬季最多风向 ENE

朝向修正系数北0.10 东、西 -0.05 南 -0.20

西北、东北 0.05 西南、东南 -0.13

详见《供暖通风设计手册》的表3-3；

（3）车间组成及生产设备布置见附图1；

（4）建筑结构

（i）墙——外墙为普通红砖墙，墙内有20毫米厚的1：25水泥砂浆抹面，外刷耐酸漆两遍，经计算，K＝1.49W/（m2?℃）；

内墙为双面抹灰24砖墙，经计算K＝1.95W/（m2?℃）；

（ii）屋顶——带有保温层的大块预制钢筋混凝土卷材屋顶，经计算K＝0.64W/（m2?℃）；

（iii）窗——钢框玻璃，尺寸为1.5×2.5米，含上亮,经查暖通规范K＝6.4W/（m2?℃）；

（iv）地面——非保温水泥地坪；

（v）外门——木制，尺寸为1.5×2.5米，带上亮子；内门——木制，尺寸为1.5×2.0米，无上亮。

（vi）建筑结构的其他有关尺寸，如墙的厚度、屋顶保温层的厚度等，可参照《工业通风课程设计参考资料（表面处理车间）》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。

（5）工作制度及内部气象条件

车间为两班工作制，内部气象条件如下：

（i）温度冬季——工作状态下为14~18℃，值班状态下为5℃；

夏季——不高于夏季室外通风计算温度3℃。

（ii）湿度冬季——湿作业部分取ψ=65%，一般部分取ψ=50%；

夏季——不规定。

非车间的室内温度在值班状态和工作状态时均为5℃。

（6）工艺过程

（i）所有有厂内机械加工车间和热处理来的零件，首先进行表面处理，其方法有两种：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的毛刺和氧化皮（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，则需要在酸液中腐蚀去锈直到锈层消失为止。

（ii）需要磷化处理的零件，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。

（iii）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，镀后在回收槽中洗去附在镀件上的电解液。

（iv）电镀后的零件均在冷水槽和热水槽内清洗。

（v）为使镀件光亮，可在抛光机上用布质轮对零件进行抛光。

（vi）电解液的分析、配置和校正，均在溶液配置室内进行。

（7）其他有关数据

（i）厂区热源参数：70~130℃热水，工作压力为3个大气压的蒸汽，热力管道在北墙外敷设。

（ii）建筑方位见附图。

（iii）材料的进出时间，每班不超过15分钟。

第二章车间各部分室内热负荷计算

在编制为综合解决通风问题的热平衡时，要按房间计算各项计入各损失的热

量。

对于热负荷计算，采用常用的各个围护结构基本耗热量的和计算。

2.1 外围护结构的基本耗热量计算

1、公式如下：

a t t KF q w n )('-='

q '——围护结构的基本耗热量，W ；

K ——围护结构的传热系数， F ——围护结构的面积 t n ——冬季室内计算温度

w

t '——供暖室外计算温度

α——围护结构的温差修正系数

整个建筑的基本耗热量j Q .1'等于它的围护结构各部分基本耗热量q '的总和:

∑∑'-='='a t t KF q j Q w

n )(.1 W

算出基本耗热量后再进行朝向和高度修正（因风速较小，风力修正忽略不计）

2、地面的传热系数:

贴土非保温地面如下表：

地带 R 0（m 2·℃/ W ）

K 0(W/m 2·℃)

第一地带 第二地带 第三地带 第四地带

0.47 4.30 8.60 14.2

0.47 0.23 0.12 0.07

第一地带靠近墙角的地面面积需要计算两次

2.2门窗的冷风渗透耗热量计算

采用缝隙法计算：

缝隙长度l=3×（窗高-上亮）+2×窗宽=3×(1.5-0.5)+2×窗宽； 门窗渗入空气量 V=L ×l ×n

L ——每米门窗渗入室内的空气量， l ——门窗缝隙的计算长度， n ——渗透空气量的朝向修正系数

确定门窗缝隙渗入空气量V 后，冷风渗透耗热量2

Q '按下式计算 )(278.02w n p w t t c V Q '-=ρ W

式中V —经门窗缝隙渗入室人的总空气量，查附表——7然后采用插值法计

算。

w ρ——供暖室外计算温度下的空气密度 p

c ——冷空气的定压比热

0.278——单位换算系数

《暖通规范》规定：宜按下列规定的数值，选用不同朝向的修正率 北、东北、西北 0~10%； 东南、西南 -10%~-15%； 东、西 -5% ； 南 -15%~-30%。

选用上面朝向修正率时。应考虑当地冬季日照率小于35%的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用-10%~0%，东西向可不修正。

⊙《暖通规范》规定：民用建筑和工业辅助建筑物（楼梯间除外）的高度附加率，当房间高度大于4m 时，每高出1m 应附加2%，但总的附加率不应大于15%。应注意：高度附加率，应附加于房间各围护结构基本耗热量和其他附加（修正）耗热量的总和上。

⊙《暖通规范》规定：在一般情况下，不必考虑风力附加。只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别突出的建筑物，才考虑垂直外围护结构附加5%~10%。

2.3下面以Ⅲ抛光室为例计算房间的热负荷

Ⅲ抛光室，室内计算温度为18℃，济南冬季室外计算温度为-7℃，冬季日照率为32%。北0.10 东、西 -0.05 南 -0.20

西北、东北 0.05 西南、东南 -0.13

表3.1 济南市的冷风朝向修正系数n

地点

东

南

西

北 济南 0.05 -0.20 -0.05

.

0.05

1、围护结构传热耗热量Q 1的计算

底层地面为不保温地面，按分地带法计算得热负荷为216.84W 全部计算列于附录中，围护结构总耗热量Q 1=2812.87W

2、冷风渗透耗热量Q 2西安市的冷风朝向修正系数，北向0.10，对有相对两

面外墙的房间，按最不利的一面外墙计算冷风渗透量。在冬季室外平均风速 V P ，j =3m/s ，窗每米缝隙的冷风渗透量L=1.24 m 3/（h ·m ）。渗透量V 等于

V=Lln

冷风渗透量Q 2等于

)(278.0/

2w n p w t t c V Q -=ρ=69.9 W. 3、外门冷风侵入耗热量Q 3的计算 由于过道供暖，所以此项为O 4顶棚的耗热量

顶棚结构：带有保温层的大块预制钢筋混凝土卷材屋顶，0.12m 钢筋混凝土，采用保温层材料及其厚度参见《工业通风课程设计参考资料（表面处理车间）》中表1，0.02m 水泥砂浆，0.01m 二毡三油。

顶棚的传热系数：w j n w

i i n o R R R R K ++=

+

+==

∑1

1111αλδα,K=0.64 每平方米顶棚的传热量：

()g n f 1t t K F

Q 4+-=α）（、

w ，Q 4=456w

5、抛光室供暖设计热负荷总计为 Q=Q 1+Q 2+Q 3 +Q 4 =2883W

其他房间负荷计算详见附录一

第三章车间各工部电动设备、热槽散热量计算

3.1车间工部电动设备散热量

详细参考《实用供暖设计手册》

计算公式如下余热：电机： Q

1=nη

1

η

2

η

3

N/η式中Q

1

——电

机设备发热量 kw

n——电机台数

η

1

——同时使用系数，即同时使用的安装功率与总安装功率之比取0.9

η

2

——安装系数，即最大实际耗功率与安装功率之比，取值0.7

η

3

——负荷系数，即小时平均耗功率与最大耗功率之比，取0.4 N——电机设备的安装额定功率 KW

η——电机的效率，见下表

以抛光室为例，计算电动设备的散热量

Q=nη

1η

2

η

3

N/η Q=0.9*0.7*0.4*800/0.8=252W

工部计算电动设备

η

1η

2

η

3

效率η散热量/W

抛光部N=0.8KW 0.9 0.7 0.4 0.8 252

准备工部N=0.1KW 0.9 0.7 0.4 0.8 31.5

发电机室N=9KW 0.9 0.7 0.4 0.625 3628.5 3.2溶液槽的散热量

用单位面积法计算热水槽散热量

溶液槽的散热量由两部分组成：表面散热量和壁面散热量，假设热量全部带走。（1）根据《简明通风设计手册》查的公式：溶液槽壁面的散热量

Q=∑A·α·△t

式中：

A——设备及管道外表面面积，M2；

α——修正系数，α=3.17；

△t——散热表面和室内空气温差，℃设壁面温度为45度。

溶液槽壁散热量计算表

工部名称设备编

号

设备名

称

温差℃设备尺

寸

侧面面

积㎡

侧面散

热量W

设别散

热总量

W

准备工10,14 热水槽32 800*600 1.96 198.8

部*700 922.07

13 去油槽62 1500*80

0*800

3.68 723.27

电镀部18,32,4

热水槽32 800.600

.700

1.96 596.4

3391.91 20,21 电槽除

油液

52 1000.60

0.800

2.56 421.99

26 镀铬槽32 1000.60

0.800.

2.56 259.68

27 苏打槽52 600.500

.700

1.54 253.85

28 磷化槽72 1000.80

0.800

2.88 647.37

30 皂液槽52 600.500

.700

1.54 253.85

31 油槽102 600.500

.700

1.54 484.63

41 镀锡槽52 1000.80

0.800

2.88 474.74

（2）溶液槽表面的散热量水面的空气流速为0.2m/s，油面的空气流速为0.3m/s。（由《简明通风设计手册》计算得到）

Q=1.16×10-3×(4.9+3.5v)×(t

1-t

2

)×F

式中： Q——散热量，KW

v——水面上空气流速，m/s

t

1

——溶液温度，℃

t

2

——周围空气温度，℃

F——溶液槽表面积，m2

以准备热水槽10为例，计算器散热量

Q=1.16×10-3×(4.9+3.5*0.2)×(50-15)×0.48=115.95w 其他各工部汇总如下表

工部类型槽长宽风速T1 T2 散热量总散热

量

准备部10 0.8 0.6 0.2 50 18 106.01 212.03

14 0.8 0.6 0.2 50 18 106.01

18 0.8 0.6 0.2 50 18 106.01

516.8

40 0.8 0.6 0.2 50 18 106.01

32 0.8 0.6 0.2 50 18 106.01

31 0.6 0.5 0.3 120 15 198.77

4.通风热负荷

本设计采用采暖热负荷来维持室内设计温度，通风温度为室温不承担热负荷。

第四章车间各工部机械排风量

1.喷砂室排风量计算

喷砂部（采用密闭罩，换气次数法）

喷砂室排风的作用有：（1）防止粉尘跑出（2）保证工作空间一定的可见性。

喷砂室的工作容积：

V

=πd2·H=3.14×0.52×0.75=0.59 (m3)

f

由于其工作容积小于1m3，所以取换气次数n=1500次/时，则喷砂部的总排风量为

·2

L=n·V

f

=1500×0.59×2=1770m3/h=0.49m3/s

2、抛光部（采用外部接受罩，根据轮径计算）

本设计中采用布质光轮，排风量按照每毫米轮径6m3/h计算。

抛光部的总排风量为：

L=200×6×4=4800m3/h=1.33m3/s

注：抛光部有两台抛光机，每台抛光机有两个轮子，故一共有四个。

3.槽边排风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。本设计采用条缝式排风罩，根据《实用供热空调设计手册》得到槽边排风的设计原则：

（1）单侧及双侧排风的选择

槽宽:B＜700mm宜采用单侧排风；

B>700mm宜采用双侧排风；

（a）加工件频繁从槽中取出；

（b）槽面上有障碍物（挂具、工件等）扰乱吹出气流；

（c）工人经常在槽两侧工作时。

圆形槽子，宜采用环形排风。

（2）为提高槽边排风排风效果，减少排风量，可采用一下措施：

（a）槽子宜靠墙设置；

（b）降低排风罩距液面的高度，但一般不得小于150mm；

（c）在工艺允许情况下，槽面可以设置活动盖板，或在液面上加漂浮覆盖物（如塑料棒、球等）、抑制剂（如OP乳化剂、皂根）等。

条缝式槽边排风罩的断面尺寸有三种：250×200mm；250×250mm；200×200mm，本设计均选用200×200mm，且均为高截面排风。

(1)高截面单侧排风（m3/s）

AB(B/A)0.2

L=2v

x

(2)高截面双侧排风（m3/s）

L=2v

AB(B/2A)0.2

x

式中：A——槽长，m；

B——槽宽，m；

v

——边缘控制点的风速，m/s，其值由《工业通风》附录8镀槽边缘控

x

制点的吸入速度查得。

对于双侧排风，每一侧的排风量

L’=1/2L 以有色金属为例做详细计算：L=2v

x

AB(B/2A)0.2 L=2*0.3*1.5*0.8*0.77=0.55m3/s

槽边排风罩的风量计算

设别编号控制风速A*B 形式总排风量

m3/s 单侧排风量m3/s

9 0.3 1500*800 双侧0.55 0.28

12 0.3 1500*800 双侧0.55 0.28

13 0.3 1500*800 双侧0.55 0.28

15 0.3 600*500 单侧0.17 0.17

16 0.3 600*500 单侧0.17 0.17

17 0.3 1000*600 单侧0.32 0.32 20 0.3 1000*600 单侧0.32 0.32

25 0.3 800*600 单侧0.27 0.27

26 0.4 1000*600 单侧0.43 0.43

27 0.3 600*500 单侧0.17 0.17

28 0.3 1000*800 双侧0.4 0.20 30 0.3 600*500 单侧0.17 0.17

34 0.35 1000*800 双侧0.46 0.23

35 0.3 1000*800 双侧0.4 020

36 0.3 800*600 单侧0.27 0.27 38 0.3 1000*800 双侧0.4 0.20 41 0.35 1000*800 双侧0.46 0.23

第五章进风量计算

为了保证人的安全采用全面的机械进风作为排风量的补充，所以机械进风量就等于机械排风量。进风温度为18度，实际中用阀门来调节进风量。房间热负荷由供暖系统维持，湿负荷控制进风含湿量维持。各房间的进风量如下表：

进风量计算表

编号

工部名

称Tn Tw 局部进

风量m3/s

机械进

风量m3/s

Ⅱ喷砂室18 -7 0.49 0.49

Ⅲ抛光室18 -7 1.33 1.33

Ⅴ准备工

部

18 -7 1.65 1.65 Ⅷ电镀部18 -7 4.06 4.06

第六章水力计算步骤

6.1送风系统水力计算

送风系统水力计算图

（1）风管材料的选择：

用做风管的材料有薄钢板、硬聚乙烯塑料板、胶合板、矿渣石膏板、砖及混凝土等。本设计采用镀锌薄钢板，该种材料做成的风管优点是使用寿命长，其材料来源广泛，摩擦阻力小，风道制作快速方便，通常可在工厂预制后送至工地，也可在施工现场临时制作，易于工业化加工制作、方便安装、能承受较高的温度，便于维修更换，经济。

（2）.风管断面形状的选择：

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，占有效空间大强度也大，其弯头与三通需较长距离；圆形风管直径较小时比较容易制造，保温也方便，但圆形风管管件放样、制作相对矩形风管困难，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，矩形风管占由空间较小，易于布置、明装较美观的特点。因此本设计采用矩形风管，而且矩形风管的高宽比控制在2.5以下。

（3）假定流速法计算尺寸

其特点是根据经济技术要求假定管段流速,再根据风管的风量确定其断面尺寸和阻力。详细计算

查《简明通风设计手册》钢板及塑料风管风速干管6—14m/s 支管2—8m/s 根据各管段的风量及选定的流速，确定各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。

各管段尺寸及流速见附录二。

6.2排风系统水力计算（最不利环路）

最不利环路计算图

1.在系统图上，进行管段编号，并注明编号并注明各管段的热负荷和管长.

2.确定最不利环路。一般取最远立管的环路作为最不利环路。本例中的最不利环路为 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15。

3.计算最不利环路各管段的尺寸。

4.用同样的方法，计算最远立管1的环路，各管段的尺寸及其压力损失。

5.确定其他立管尺寸。根据各立管的资用压力和立管各管段流量，选用合适尺寸。

6.求各立管的不平衡率，不平衡率保持在±15%以内。详细计算见附录三。

第七章除尘器和风机的选型

7.1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。

下面是重要事项：

（1）按处理气体量选型

处理气体量的多少是决定除尘器大小类型的决定性因素，对大气量，一定要选能处理大气量的除尘器，如果用多个处理小气量的除尘器并联使用往往是不经济的。对较小气量要比较用哪一种类型的除尘器是最经济最容易满足尘源点的控制和粉尘排放的环保要求。由于除尘器进入实际运行后，受操作和环境条件影响有时是不易预计的，因此，在决定设备的容量时，需保证有一定的余量或预留一些可能增加设备的空间。

（2）按粉尘的分散度和密度选型

所有除尘器的一个共同点是堆积密度越小，尘粒分离捕集就越困难，粉尘的二次飞扬越严重，所以操作上与设备结构上应采取特别措施。

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。

7.2风机的选择

除尘器压力损失大概为1500Pa

系统总阻力损失△P=1500Pa+145Pa=1645Pa

风机风量 L=1.15*28386=32643 m3/h

风机风压P1=1.15P=1.15*1645Pa=1891Pa

《根据暖通空调常用设计手册》第1090页

选用防爆离心式通风机

L f=991~77500 m3/h P f =200~3240Pa

配用B-4-72-11型电动机，电动机功率N=1.1-75KW

参考文献

[1] 孙一坚. 工业通风. 中国建筑工业出版社（第三版）, 1994

[2] 孙一坚. 简明通风设计手册. 中国建筑工业出版社, 2006

[3] 暖通空调常用数据手册（第二版）

[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