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2 车间简介
2.1焊接车间基本情况
某企业焊接车间用三个焊接平台，平台尺寸为1000mm?800mm?600mm，如图1所示，热源温度500℃。车间采用CO2气体保护焊接，焊接过程中生产大量的电焊烟尘、金属氧化物等。尘粒径小于10微米该烟尘属于可吸人性粉尘，对人体危害严重。 2.2喷漆车间基本情况
某企业喷漆有2个浸漆槽4#和5 #，尺寸为1200mm*800mm*1000mm，如槽内有有机溶剂，图1所示。生产过程中会挥发出大量的有机溶剂蒸汽，对人体的身体健康和生命严重的影响。且车间内受横向气流的影响，
图1 某企业生产车间平面图 （单位：mm）
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3 系统设计
3.1 系统划分
3.1.1系统划分原则
（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）生产流程、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，应分系统。 3.1.2车间系统划分
焊接车间和喷漆车间的通风除尘系统应划分为同两个系统，结合企业工业生产工艺以及车间布局，设计理由如下：
（1）焊接车间和喷漆车间的生产流程、运行班次、运行时间都不同； （2）焊接车间和喷漆车间空气处理要求不同，室内参数要求不同。
3.2 局部排风罩设计
3.2.1局部排风罩类型及特点
局部排风罩是局部排风系统的重要的组成部分。按照工作原理的不同，局部排风罩分为以下及几种基本形式，如表1所示。
表1 排风罩的类型及特点
排风罩类型
排风罩特点
把密闭罩全部密闭在罩内，罩上设置工作孔，污染空气由上部
密闭罩
排出，只需较小的就能有效控制污染物的扩散，排风罩气流不受周围气流的影响。
柜式排风罩
罩的一面全面敞开，设有排风口用来除污。
生产设备不能密闭，把排风罩设在污染物附近，依靠罩口的抽
外部吸气罩
吸作用，在污染物发散地点造成一定的气流运动，把污染物吸入罩内。
应该尽可能的把排风罩设在污染气流的前方，让它直接进入罩
接受式排风罩
内。接受罩的断面尺寸应该不小于罩口处污染被气流的尺寸。 所需风量小，污染控制效果好，抗干扰能力强，不影响工艺操作等。
吹吸式排风罩
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3.2.2局部排风罩设计原则
（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，尽可能减小其吸气范围，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物气流运动方向一致。 （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，是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。
3.2.3焊接车间排风罩选择
遵照局部排风罩设计的原则，考虑到实际焊接车间和喷漆车间的具体情况，
污染物类型等。焊接车间的热源温度为500℃，周围的物体温差较大，通过对流散热把热量传给相邻空气，周围空气受热上升，形成热射流，对于这种情况，应尽可能把排风罩设在污染气流的前方，让它直接进入罩内。所以，应采用热源上部接受式排风罩。如图2所示：
图2 热源上部接受式排风罩
排风罩安装在平台上部0.5m处（即H=0.5m）。由于不易受横向气流影响，排风罩尺寸可按下式计算：
矩形：A1?a?200(mm) B1?b?200(mm) 由此得出上部接受罩罩口尺寸为1200mm?1000mm
1.5Ap?1.5?3.14?1?1.32?0.5m，则该罩为低悬罩。 H?0.5m，热源截面积1.0?0.8m，罩口尺寸1.2?1.0m。 热源表面与周围空气温度差 ?t?500?20?480OC 对流放热系数 ??A?t1/3?1.7?4801/3?13.31J/(m2?s?oC) 热源的对流热量 Q??F?t?13.31?0.8?480?5.1kJ/s
Lz?0.04Q1/3Z3/2?0.04?5.11/3?(0.5?1.26)3/2?0.161m3/s
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罩口的扩大面积F??(1.2?1)?(1?0.8)?0.4m2
扩大面积上空气的吸入速度v?=0.5m/s (v?=0.5~0.75m/s） 接受罩的排风量L?Lz?v?F??0.161?0.5?0.4?0.361m3/s 由于3个焊接平台规格相同，则总风量为 ：
L总?3L?3?0.361?1.083m3/s?3899m3/h
3.2.4喷漆车间排风罩选择
喷漆车间考虑到中作业会产生大的苯、甲苯和二甲苯等有害蒸汽，根据其有发挥性情况，采用外部吸气罩的捕集效果较好，因此本设计的浸漆槽4#和5#均采用外部吸气罩，而且尺寸一样，为了防止受横向气流的影响，长边一侧加设活动挡板。
2台浸漆槽，均离地1.0m，每台尺寸均一样，其尺寸大小：a?b=1200?800mm。 由于气体只能从侧面流入罩内，为了避免横向气流干扰，要求H?0.3a(a为罩口长边尺寸）根据题设H=0.4m。
A=a+0.8H
为了保证排气的效果，罩口尺寸应大于尘源的平面投影尺寸：
B=b+0.8H ①罩口离污染源高度设定
由于：所以罩口离污染源高度取H=400mm, 则罩口离地面的高度为：1000+400=1400mm, 因为罩口高度要求低于人的呼吸器官，所以取值符合要求。
②罩口长边尺寸：
A=a+0.8H=1200+0.8?400=1520mm;
B=b+0.8H=800+0.8?400=1120m；
为保证罩口吸气速度均匀，集气罩的扩张角不应大于60°，取α＝45°，所以罩口离管口高度：h＝0.5Atan45=0.5×1.52×tan45=760mm
对于外部集气罩排放量的计算，常用的方法是控制风速法。即有害物扩散时
会产生一定的扩散速度，为捕捉、控制有害物，集气罩就必须在有害物扩散地点造成一个吸入速度xv（控制风速），根据这一速度计算出所需的排风量。控制风速的大小与工艺过程及其位置有关。控制速度vx查表“污染源的控制速度vx”由于空气对流，以轻微的速度放散到尚属平 静的空气中控制速度vx＝0.25～0.5m/s（见表2），取
vx＝0.25m/s。（vx的值由表2可查）
Q?KPHVX?1.4?3.76?0.4?0.25?0.52m3/s?1893..6m3/h
由于2台喷漆设备规格相同，则总风量为：
QZ?2Q?2?1893.6?3787.2m3/h
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表2 控制点的风速控制
污染物放散情况
以轻微的速度放散到相当平静空气
中 以较低的初速度放散到尚属平静
空气中
以相当大的速度放散出来，或是放散到空气运动迅速的区域
以高速放散出来，或是放散到空气
运动很迅速的区域
最小控制风速(m/s)
0.25~0.5
0.5~1.0
1~2.5 2.5~10
举例
槽内液体的蒸发；气体或烟从敞口容器中外逸 喷漆室内喷漆；断续的倾倒有尘屑的干物料到容
器中；焊接
在小喷漆室内用高压力喷漆；快速装袋或装桶；
往运输器上给料
磨削；重破碎；滚筒清
理
3.3 净化装置
3.3.1除尘器的选择
选择除尘器时必须全面考虑各种因素的影响，如处理风量、除尘效率、阻力、一次投资、维护管理等。还应特别考虑以下因素： 1）选用的除尘器必须满足排放标准规定的排空浓度。
2）粉尘的性质和粒径分布。粉尘的性质对除尘器的性能具有较大的影响，不同的除尘器对不同粒径的粉尘效率是完全不同的。
3）气体的含尘浓度。气体的含尘浓度较高时，在电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒，有利于它们更好地发挥作用。 4）气体的温度和性质。对于高温、高湿的气体不宜采用袋式除尘器。 5）选择除尘器时，必须同时考虑除尘器除下的处理问题。
袋式除尘器是一种高效除尘器，它利用纤维织物的过滤作用进行除尘。对1.0μm的粉尘，效率高达98％～99％。它是利用棉、毛、人造纤维等加工的滤料进行过滤的。含尘气体进入滤袋之内，在滤袋内表面将尘粒分离捕集，净化后的空气透过滤袋从排气筒排出。
含尘气体通过滤料时，随着它们深入滤料内部，使纤维间空间逐渐减小，最终形成附着在滤料表面的粉尘层（也称初层）。袋式除尘器的过滤作用主要是依靠这个初层及以后逐渐堆积起来的粉尘层进行的。这时的滤料只是起着形成初层和支持它的骨架作用。因此即使网孔较大的滤布，只要设计合理，对1μm左右的尘粒也能达到较高的除尘效率。随着粉尘在滤袋上的积聚，滤袋两侧的压力增大，粉尘层内部的空隙变小，空气通过滤料孔眼时的流速增高。这样会把粘附在缝隙
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工业通风课程设计(1)
