1、摘 要噴砂車間和焊接車間含有大量的有害粉塵、有害蒸氣和其他氣體，如果不加以控制會危害人體的健康，影響生產過程的正常運行。通風除塵系統是對作業人員非常重要的勞動保護措施之一，對噴砂車間和焊接車間進行通風除塵系統設計，以保護人體健康，防止減少職業病發生有著重要意義。本設計以噴砂車間和焊接車間為對象，對其進行通風除塵的研究。關鍵字：噴砂車間；焊接車間；通風除塵系統設計；勞動保護abstract sandblasting workshop and welding workshop containing harmful dust, large quantities of steam and other

2、gases, if not control, do harm to human health, affecting the normal operation of the production process. ventilation and dust removal system is one of the labor protection measures is very important for the workers, the design of ventilation and dust removal system on blasting workshop and welding

3、workshop, in order to protect human health, prevent has important significance to reduce occupation disease. the design of the blasting shop and welding workshop as the object of study of ventilation and dust removal. keywords: sand workshops; welding workshop; ventilation system design; labor prote

4、ction 目 錄1 前言12 車間簡介22.1噴砂車間22.2焊接車間23通風系統設計33.1確定系統33.2排風罩的確定33.3風管布置截面及材料的選擇43.3.1 彎頭43.3.2 三通43.3.3風管斷面形狀的選擇53.3.4風管的材料的選擇53.4 除塵器系統設計54通風系統水力計算74.1噴砂車間通風系統水力計算74.2焊接車間通風系統設計水力計算115設計總結16參考文獻1711 前言在工業生產過程中散發的各種有害物（粉塵、有害蒸汽和氣體）以及余熱和余濕，如果不加控制，會是室內外空氣環境受到污染和破壞，危害人類的健康、動植物的成長，影響生產過程的正常運行。此次課程設計為工業通風中

5、的除塵系統設計，主要要將噴砂車間和焊接車間產生的大量粉塵通過合理有效的除塵系統來凈化空氣，提高車間及其周圍環境的空氣質量。通風工程一方面起著改善居住建筑和生產車間的空氣條件，保護人民健康、提高勞動生產率的重要作用；另一方面在許多工業部門又是保證生產順利進行，提高產品質量所不可缺少的一個組成部分。通風工程的主要任務是，控制生產過程中產生的粉塵、有害氣體、高溫、高濕，創造良好的生產環境和保護大氣環境。為了合理的布置通風系統及確定風管的尺寸，使系統的初的投資和運行費用綜合最優，我們必須對通風系統進行設計與優化。整套通風除塵系統的設計，應該本著“投入最少，運行消耗最小，施工最簡單、對職工影響最小”的原

6、則，結合實際情況，以達到通風除塵系統的最優化設計與運行。設計后對其通風系統的排風罩的計算,系統劃分，風管布置,通風管道的水力計算將對拋光車間進行簡單的計算，將系統的劃分結合實際的情況盡量的做到了最合理的優化，也加深同學們對工業通風內容的理解。2 車間簡介2.1噴砂車間電鍍是對基體金屬的表面進行裝飾、防護以及獲得某些新的性能的一種工藝方法，已被工業各個部門廣泛使用，對于電鍍本身來說比較簡單，但鍍前的準備工作相當復雜，包括磨光、拋光、噴砂處理、除油、侵蝕等。其中噴砂是用凈化的壓縮空氣將干砂流強烈地噴到金屬制品表面上用以除掉表面上的毛刺、氧化皮及鑄件表面的熔渣等雜質，一般在噴砂室內進行。該噴砂車間有

7、兩個大型噴砂機，尺寸為2000*2000*2000mm，平面布局如附圖所示，所用材料為金剛砂，金剛砂應回收，作業時工人應兩手伸入噴砂室內，考慮到工作時含塵濃度高，應考慮噴砂室的密閉性。 2.2焊接車間該車間用三個焊接平臺，平臺尺寸1000*1000*600mm，該車間采用co2氣體保護焊，焊接過程中產生大量的金屬氧化物、電焊煙塵、一氧化碳、氮氧化物等。顆粒直徑在0.1-1m之間，熱源溫度600。圖1 車間平面圖3通風系統設計3.1確定系統 當車間內不同地點有不同送風、排風要求，或者車間面積較大，送、排風點較多時，為便于進行管理，常分設多個系統。除個別情況外，通常是由一臺風機與其聯系在一起的管道

8、設備構成一個系統。系統劃分的原則是：1）空氣處理要求相同、室內參數要求相同的，可劃分一個系統。2）生產流程、運行班次和運行時間相同的，可劃為一個系統。3）除塵系統劃分應符合下列要求：(1)同一生產流程、同時工作的揚塵點相距不遠時，宜合設一個系統；(2)同時工作但粉塵種類不同的揚塵點，當工藝允許不同粉塵混合回 收或粉塵無回收價值時，也可合設一個系統；(3)溫濕度不同的含塵氣體，當混合后可能導致風管內結露時，應分設系統。3.2排風罩的確定1）噴砂車間根據噴砂車間排風量的計算公式得:l=vf=0.25×1.2×1.2=0.36 m3/s =1300 m3/s2）焊接車間因為噴砂車

9、間在工作時會產生大量的焊接煙塵和氧化物，熱源溫度比較高，因而適宜采用熱源上部接受罩。其排風量計算如下：因為焊接平臺的尺寸為1000×1000×600mm，則:罩口斷面尺寸為a×b=1000mm×1000mm,因而得b=1000mm取h=900mm，則：根據m=2b得，m=2000mm在熱源頂部熱射流的橫斷面積：，所以該罩為低懸罩。熱源的對流散熱量為： 熱射流收縮斷面上的流量為： 考慮到其橫向氣流影響較小，所以罩口斷面尺寸為： 取，則排風罩排風量為： 3.3風管布置截面及材料的選擇風管盡可能垂直或傾斜敷設，傾斜敷設時與水平夾角最好大于45°風管上

10、應設置必要的調節和測量裝置（如閥門、壓力表、溫度計和采樣孔等）或預留安裝測量裝置的接口。調節和測量裝置設在便于操作和觀察的地點。風管的布置還要求順直，避免復雜的局部管件。彎頭、三通、四通等管件要安排得當，與風管的連接要合理，以減少阻力和噪聲。除塵管道宜采用圓形鋼制風管，其接頭和接縫應嚴密，管道一般應明設，對有爆炸性危險的含塵氣體，應在管道上安裝防爆閥，且不應地下鋪設。 3.3.1 彎頭彎頭是連接管道的常見構件，其阻力大小與彎管的曲率半徑r（彎管中心線圓弧的半徑，常用彎管直徑d的倍數表示）以及彎管制作過程中分的節數等因素有關。r越大，阻力損失越小。在設計中一般采用r=1.5d。3.3.2 三通三

11、通的作用是使氣流分流或合流，二股氣流在匯合時發生碰撞以及氣流速度改變時形成的渦流造成三通處氣流的局部阻力。二股氣流在匯合過程中的能量損失一般是不同的。三通局部阻力的大小取決于二個支管與總管的氣流速度、氣流的方向、支管與總管的夾角等。由于風管走向互相垂直，噴砂車間通風系統設計中選用了圓形三通（如下圖圖2所示）。圖2 圓形三通示意圖 3.3.3風管斷面形狀的選擇風管截面形狀有圓形和矩形兩種。兩者相比，在相同斷面積時圓形風管的阻力小、材料省、強度也大；圓形風管直徑較小時比較容易制造，保溫亦方便。盡管圓形風管管件的放養、制作較矩形風管困難，布置時不易與建筑、結構配合，明裝時不易布置得美觀，但風管選擇埋

12、地布置，不存在上述問題。當風管中流速較高，風管直徑較小時，通常采用圓形風管。例如除塵系統和高速空調系統都用圓形風管。所以，風管截面形狀選擇采用圓形風管。為最大限度地利用板材，實現風管制作、安裝機械化、工廠化，所用管道應符合通風管道統一規格。3.3.4風管的材料的選擇風管材料應根據使用的要求和就地取材的原則選用。用作風管的材料有薄鋼板、硬聚氯乙烯塑料板、膠合板、纖維板，礦渣石膏板，磚及混凝土等。薄鋼板是最常用的材料，有普通薄鋼板和鍍鋅薄鋼板兩種。其優點是易于工業化加工制作、安裝方便、能承受較高溫度。鍍鋅薄鋼板具有一定的防腐性能，適用于空氣濕度較高或室內潮濕的通風、空調系統，有凈化要求的空調系統。

13、根據車間實際情況，風管材料要求耐寒耐高溫，阻力較小。因此，風管采用厚度為0.51.5mm的薄鋼板材料制作。3.4 除塵器系統設計 除塵器是將粉塵從含塵氣流中分離出來的設備，根據其除塵機理的不同，通常將除塵設備分為四大類：機械除塵器、過濾式除塵器、濕式除塵器、電除塵器。選擇除塵器時應全面考慮各種因素的影響，如處理風量、除塵效率、阻力、一次投資、維護管理，及除塵器的除塵效率、阻力、經濟性、占地面積、勞動條件等。還應特別考慮以下因素：1）選用的除塵器必須滿足排放標準規定的排空濃度。2）粉塵的性質和粒徑分布。粉塵的性質對除塵器的性能具有較大的影響，不同的除塵器對不同粒徑的粉塵除塵效率是不同的，所以選擇

14、除塵器時首先必須了解處理粉塵的粒徑分布和各種除塵器的分級效率。3）氣體的含塵濃度。氣體的含塵濃度較高時，在電除塵器或袋式除塵器前應設置低阻力的初凈化設備，去除粗大塵粒，有利于它們更好地發揮作用。4）氣體的溫度和性質，對于高溫和高濕的氣體不宜采用袋式除塵器。5）選擇除塵器時，必須同時考慮除塵器除下粉塵的處理問題。 金剛砂粉塵的粒徑較大，在沒有重力沉降室時，為了達到除塵高效率和經濟實惠的目的，噴砂車間通風系統設計中選用旋風除塵器。焊接煙塵顆粒直徑在0.1-1m之間，熱源溫度600，為達到較高的除塵效率，參考下表1各種除塵器的性能和費用，由于袋式除塵器的阻力較小，在粒徑0.51m 之間的除塵效率較高

15、且耐高溫；設計中焊接車間采用袋式除塵器較為合適。為了對比選擇，在表1給出了各種除塵器的綜合性能：表1 各種常用除塵器的綜合性能表除塵器名稱適用的粒徑范圍（m）效率（）阻力（pa）設備費運行費重力沉降室505050130少少慣性除塵器20505070300800少少旋風除塵器51560908001500少中水浴除塵器11080956001200少中下臥式旋風水膜除塵器595988001200中中沖激式除塵器59510001600中中上電除塵器0.51909850130大中上袋式除塵器0.51959910001500中上大文丘里除塵器0.519098400010000少大4通風系統水力計算4.1噴

16、砂車間通風系統水力計算用假定流速法進行通風管道的水力計算如下:1）繪制通風系統軸測圖，對各管段編號，標注長度和風量。 （1）管段編號及長度標注如圖7所示： （2）各管段風量（l）：管段21：l1=1300 m3/h =0.36 m3/s管段2：l2=1300 m3/h =0.36 m3/s管段3：l3= l1+ l2=2600 m3/h =0.72 m3/s 采用旋風除塵器不會導致漏風，故管段4及5的計算風量不會增加：管段4：l4=l3=2600m3/h =0.72m3/s管段5：l5=2600 m3/h =0.72 m3/s2）選擇最不利環路，本系統選擇1-3-除塵器-4-風機-5為最不利環

17、路。3）確定合理的空氣流速 輸送含有較大顆粒的金剛砂的空氣時，風管內最小風速查表2得：垂直風管為15m/s、水平風管為19m/s。表2 除塵風管最小風速（m/s）粉塵類型粉塵名稱垂直風管水平風管纖維粉塵干鋸末、小刨屑、紡織塵木屑、刨花干燥粗刨花、大塊干木屑潮濕粗刨花、大塊濕木屑棉 絮麻石棉粉塵101214188111212141620101318礦物粉塵耐火材料粉塵粘 土石 灰 石水 泥濕土（含水2%以下）重礦物粉塵輕礦物粉塵灰土、沙塵干細型砂金剛砂、剛玉粉1413141215141216171517161618181614182019金屬粉塵鋼鐵粉塵鋼 鐵 屑鉛 塵131920152325其

18、他粉塵輕質干粉塵（木工磨床粉塵、煙草灰）煤 塵焦炭粉塵谷物粉塵8111410101318124）摩擦阻力、動壓和局部阻力計算（1）摩擦阻力計算根據各管段風量及最小風速由圖6查得圓形管道直徑和粉風管單位長度的摩擦力（比摩阻）。 管段1：根據l1=1300 m3/h（0.36 m3/s）、v1=19m/s查圖5得管徑d和比摩阻rm，所選管道盡量符合通風管道統一規格。 d1=150 mm rm1=30pa/m摩擦阻力 =30×5.8=174 pa同理可查得管段2、3、4、5的管徑和比摩阻，同時按上式計算摩擦阻力具體結果見表11（2）動壓計算管段1： 動壓 =×1.2×1

19、92=216.6 pa同理可按上式計算管段2、3、4、5的動壓具體結果見表11（3） 局部阻力計算 查有關表格，確定各管段局部阻力系數。 管段1：密閉罩（=60°）1個 =190°圓形彎頭（r=1.5d ）2個 查表得 =0.34圓形三通（13）如圖3 所示 合流 表3 圓形三通局部阻力系數合流（r0/d1=2）l3/l110-0.130.10-0.100.20-0.070.30-0.030.4000.50+0.030.600.030.700.030.800.0230.900.05查表3得,=0.03 圖3 圓形三通管段2: 與管段1情況完全相同 管段3: 除塵器進口變徑管

20、（漸擴管）除塵器進口尺寸132×368 mm，變徑管長度l=350mm, =11.8°=0.3管段4: 除塵器出口變徑管（漸縮管）除塵器進口尺寸132×368 mm，變徑管長度l=200mm, =16.4°45°=0.1 90°圓形彎頭（r=1.5d ）2個 查表得=2×0.17=0.340度l=400mm , =7.9°由漸擴管的局部阻力系數查得3=0.04 管段5： 風機出口漸縮管風機出口尺寸252×288 mm,d5=250 mm, 變徑管長度l=400mm， =5.4°45°

21、1=0.1 帶擴散管的傘形風帽（h/d0=0.5）得 2=0.6 計算各段的局部阻力。局部阻力計算公式： （pa）計算結果見表4： 表4 噴砂車間管道水力計算表管段編號風量（m3/h）（m3/s）長度l（m）管徑d（）流速vm/s動壓pd（pa）局部阻力系數局部阻力z（pa）比摩阻rm摩擦阻力pm管段阻力(pa)備注11300(0.36) 615019216.61.372963018047632600(0.72)222019216.60.364204010442600(0.72)6250151351.38186137826452600(0.72)7.5250151350.7941397.519

22、1.521300(0.36)615019216.61.37296301804765)管路阻力平衡圓形三通匯合點a由于管段1和管段2管路對稱，風量相同，顧兩者平衡，即為整個管路平衡6)計算系統的總阻力=476+104+264+191.5=1035.5 pa7）選擇風機 風機風量 m3/h 風機風壓 pa 選用 型風機電機 m3/h pa風機轉速n=900r/min皮帶轉動配用y90l-4型電動機，電動機功率n=1.5kw。4.2焊接車間通風系統設計水力計算（1）繪制通風系統軸測圖，對各管段編號，標注長度和風量（2）選定最不利環路，本系統選擇1-4-5-除塵器-6-風機-7為最不利環路（3）確定合

23、理的空氣流速（4）摩擦阻力、動壓和局部阻力計算有害物距罩口的距離即為控制點至吸氣口的距離x,即x=400mm；并取最小控制風速vx=0.3m/s。因此x/b=400/500=0.8，b/a =500/800=0.625，查得vx/v0=0.15,罩口平均風速v0= vx/0.15=0.3/0.15=2 m/s。所以，實際排風量l1=fv0=0.4×0.8×2=0.64m3/s。同理l2=0.64 m3/s，l3=0.64 m3/s。l4=l1+l2=1.28m3/sl5=l3+l4=1.92 m3/s考慮到風管及除塵器漏風，管段5及6的計算風量為：l6=1.05×

24、l5=2.02 m3/s管段6：l6=l5×(1+5%)=2.121m3/s管段7：l7=l6=2.121m3/s表5 圓形三通局部阻力系數合流（r0/d1=2）l3/l110-0.130.10-0.100.20-0.070.30-0.030.4000.50+0.030.600.030.700.030.800.0230.900.05根據表5查得各段風管的最小風速。輸送大量的金屬氧化物、電焊煙塵、一氧化碳、氮氧化物、臭氧，焊接煙塵顆粒直徑在0.1-1m之間，熱源溫度600時，風管內最小風速為：垂直風管為13m/s、水平風管為15m/s。根據各管段風量及最小風速由下查得管徑和單位長度的摩

25、擦力（比摩阻）。所選風管應盡量符合課本附錄9的通風管道統一規格。 摩擦阻力計算：管段1：根據l1=0.64m3/s，v1=15m/s 查附錄9得管徑d和比摩阻rm，所選管道盡量符合通風管道統一規格。 d=235 mm rm=12pa/m 摩擦阻力 =15×6=90pa同理可查得管段2、3、4、5、6的管徑和比摩阻，同時按上式計算摩擦阻力具體結果見表7 動壓計算： 管段1： 動壓 =×1.2×152=135 pa同理可按上式計算管段2、3、4、5、6的動壓具體結果見表9 查有關表格，確定各管段局部阻力系數。管段1：熱源上部接受式排風罩（=60°）1個 得

26、=0.0990°圓形彎頭（r=1.5d ）2個 查表3 得=2×0.17=0.34圓形三通（13）如圖3 所示 合流 表6圓形三通局部阻力系數合流（r0/d1=2）l3/l110-0.130.10-0.100.20-0.070.30-0.030.4000.50+0.030.600.030.700.030.800.0230.900.05查表6得,=0.03 管段2: 與管段1情況相同，管段3：與管段1情況相同，管段4：90°圓形彎頭（r=1.5d ）1個 查表3 得=0.17圓形三通（13）如圖3 所示 合流 查表8得,=0.03管段5: 除塵器進口變徑管（漸擴管）

27、除塵器進口尺寸408×308 mm，變徑管長度l=300 mm, =11.9°表7 漸擴管的局部阻力系數得出 =0.32490°圓形彎頭（r=1.5d ）2個 得=2×0.17=0.34得出 管段6:除塵器出口變徑管（漸縮管）除塵器出口尺寸408×308mm，變徑管長度l=300mm, =4.6°45°得出 =0.190°圓形彎頭（r=1.5d ）2個 得出=2×0.17=0.34風機出口漸擴管暫先近似選出一臺風機，風機進口直徑d=540mm, 而管段6的管徑d6=450 mm，變徑管長度：l=300,

28、=8.5° 得出=0.03 管段7： 風機出口漸擴管風機出口尺寸288×252 mm,d7=450 mm, 變徑管長度l=300mm， =15° 表8 通風機出口變徑管阻力系數查表8 得 1=0.06帶擴散管的傘形風帽（h/d0=0.5）查得 2=0.6 計算各段的局部阻力。局部阻力計算公式： （pa）表9 焊接車間管道水力計算表管段編號風量（m3/s）長度l（m）管徑d（）流速vm/s動壓pd（pa）局部阻力系數局部阻力z（pa）比摩阻rm摩擦阻力pm管段阻力(pa)備注10.645250151350.4662.11260120.141.284.5320151350.4662.1940.5102.651.92340015101.40.66467.36.519.586.862.121445013101.40.4747.