工业通风课程设计-电镀车间通风设计_电子厂车间设施规划课程设计
工业通风课程设计
----电镀车间局部通风系统设计
指导老师：××× 姓 名：××× ×××××班 级：安101 完成日期：2014-5-31
目 录
摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
电镀车间局部通风系统设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 课程设计题目 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 课程设计资料 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
一、通风系统的确定 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
1.1排除有害物的方法 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
1.2集气罩的设计及通风量的确定 „„„„„„„„„„„„„„„„5 1.3 净化设备的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
二、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 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
三、设计小结 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18
摘 要
电镀过程中会产生很多的污染物，其中在酸性镀铜槽溶液中的有害物主要是CuCO4、H2SO4。它会危害人体健康和腐蚀机械设备。因此对产生有害物的电镀车间必须进行合理的通风除尘系统设计，一方面改善了工作环境条件，另一方面也避免了有害物排入大气对环境造成污染，从而保护了环境。
本文是对某电镀车间进行通风与净化系统设计，从而达到工作环境和排放浓度的要求。先根据电镀车间内设备的布置情况和有害物特点，确定净化方式；再根据设计资料计算吸气罩的吸风量和通风系统的风量，并选择净化设备；然后确定除尘系统的管网布置，并进行通风管道的水力计算；最后选择风机和电动机。
关键词：槽边排风罩； 风量； 水力计算； 风机； 净化设备
ABSTRACT
Electroplating process will generate a lot of pollutants, the harmful material in acid copper plating bath solution is mainly CuCO4, H2SO4. It will harm human health and corrode the mechanical equipment. So the electroplating workshop which produced harmful substances must have the design be reasonable of the ventilation and dust removal system.
This paper is designing a ventilation and purification system for electroplating workshop, so as to achieve the working environment and the requirements of emission concentration. First, According to the arrangement of electroplating workshop equipment and harmful characteristics, determination of purification；Second, calculate the suction air flow and ventilation hood air flow according to the design data，And select purification equipment; Third, determine the network layout and dust removal system, Calculation of hydraulic and ventilating duct; Fourth, Selection of fan and motor.
Keywords: Groove side exhaust hood; Air quantity; Hydraulic calculation; Draught fan; Purification equipment
前 言
通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。
电镀车间局部通风系统设计
课程设计题目：电镀车间局部通风系统的设计
课程设计资料：某电镀车间共有4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。槽内溶液温度等于室温，4台镀铜槽间距均为2m，两排对称分布。为了工人操作方便，要求设计槽边侧吸罩。车间长15m，宽10m，高4.5m，镀铜槽大致位于车间平面中心。
一、 通风系统的确定
1.1排除有害物的方法
电镀车间在生产过程中会产生大量的酸性气体，这些气体必须及时处理，否则会对生产、人员健康以及大气环境造成严重的影响。为了在处理酸性气体不致影响到工人操作，可采用槽边侧吸罩。由于车间内的第一种槽的槽宽大于1200mm，因此采用吹吸式排风罩，第二种槽宽大于700mm用条缝式双侧排风。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，250mm×200mm、250mm×250mm、200mm×200mm。在本设计中对第二种尺寸的电镀槽采用E×F=250mm×250mm。由于车间内四个镀铜槽都对称的布置在车间中间，为了节省管道，可将有害气体在室内综合到一个管道内然后在统一通过净化设备净化后通过风机排除室外。
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。
1.2 集气罩的设计及通风量的确定
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：
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
v
,
1
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v10.75m/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=2v1。
Vm=2v1=2×0.75=1.5m/s
按照平面射流公式
,
,,
v
吹风口出口流速
m0
1.2
aB
0.41
b
aB
vv
×m
0.41
1.2
0.2×1.5
0.41
0.0225
=1.5×=4.634m/s
1.2
④吹风口的吹风量
L0=b0·A·v0=0.0225×2×4.634=0.2085m/s
⑤计算吸风口的前射流流量L1 根据流体力学
，
3
L
，1
，10
1.2
aB
b
0.41
L=0.2085×1.2
⑥吸风口的排风量
0.2×1.53
0.41=0.9275 m/s
0.0225
3
L1=1.1L1=1.1×0.9275=1.0203 m/s
，
⑦吸风口的气流速度
v13v1=3×0.75=2.25m/s
⑧吸风口高度
，
bLAv=1.0203/2×2.25=0.227m
1
1
1
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=0.3 m/s计算排风量（按高截面布置）
总排风量：
︿︿3
=2VAB（B/2A）0.2= 2×0.3×1.0×0.8（0.2=0.400m/s xL22×1
0.8
则：每侧排风量 L2=L2 /2= 0.400/2=0.200 m3/s 2.设条缝口风速 V0= 8m/s，采用等高条缝，条缝口面积
f0= L2/ V0=0.200/8=0.025 m2
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
20
2
=2.43×1.2×82/2=93.3 Pa
因此，系统总排风量为L=2×（L1+L2)=2×1.4203m3/s=10226m3/h
1.3 净化设备的选择
由于有害气体主要成分为硫酸等酸性气体，因此在选择净化设备时，应考虑采用物理和化学方法共同作用的除尘方法，具体来说就是利用液体对气体的吸附作用以及利用碱液对酸性气体的综合作用。此外由于总排风量已确定为2.8406m
3
/s，还应考虑到净化设备净化量的大小，综合以上考虑，通过上网查资料，可
选用DBS-15型玻璃钢酸性气体吸收塔，其处理风量为15000m3/h,阻力约为200Pa。
二、通风管道的水力计算
2.1通风系统轴测图
第一种尺寸槽的一侧设有四个立管的吹吸式排风罩，立管向上布置，在房间内的上部与另一种尺寸的槽的立管合流，最后由一根干管引向室外的酸性气体吸收塔。具体布置及管段编号下图。
由于系统内的气体为酸性气体，因此在选择通风管道以净化设备、风机等时应考虑防腐。且对于风机在外壳下部应安有排除凝结水的管子，推荐采用塑料的径向叶片风机和钛合金风机，也可采用外壳和叶轮有防腐镀层的碳钢风机，这里选用塑料的径向叶片风机。此外，净化设备中液体应采用碱液与酸性气体中和，以达到更好的净化效果，本设计采用吸收剂为NaOH的喷淋塔作为净化设备，其阻力为200Pa。根据一般通风系统的规定，烟囱的高度应大于或等于15m，这里烟囱设计高度为15m。另外，为了防止酸性蒸汽在管道内凝结，应对采取必要的保温措施，管道应有一个不小于1‟的坡度。
2.2 确定最不利环路
系统中两条环路1-3-5-7-8-9-吸收塔 -10-风机-11（记为环路一）和1’-2’-3’-9-吸收塔-10-风机-11（记为环路二），不能确定哪一个是最不利环路，故需对各环路分别进行水力计算，然后选择总阻力最大的环路为最不利环路。
2.3各最不利环路的计算
根据查资料所知，电镀废气净化系统管路应根据抽风量确定，管道风速为7-15m/s为宜，宜起端慢末端快，逐步提高。 管段一
1）各管段管径和比摩阻
根据L’ =1/4L1=918.25 m3/h=0.255 m3/s，吸风口气流速度为v1=2.25m/s。确定管道内流速为7m/s。由课本附录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的通风管道统一规格。
D1=220mm Rm1=3.2Pa/m
同理可查得管段2、3、4、5、6、7、8、9、10、11的管径及比摩阻，具体结果见表2-1。
2）各管段的局部阻力系数 ① 管段1
伞形罩（查课本附录10，取α=600）：ζ=0.16 900弯头（r/d=0.75）二个: ζ=0.5×2=1
根据F1+F2＞F3 α=300 合流三通（1→3）图一
F2/ F3=(220/280)2=0.62 L2/L3=0.5
查附录10得ζ
13
图一
=0.02
∴Σξ=0.16+1+0.02=1.18
② 管段2
伞形罩（查课本附录10，取α=600）：ζ=0.16 900弯头（r/d=0.75）一个: ζ=0.5 600弯头（r/d=0.75）一个: ζ=0.4 合流三通（2→3）（见图一）ζ
23
=0.43
∴Σξ=0.16+0.4+0.5+0.43=1.49
表2-1 环路一水力计算表
根据F3+F4＞F5 α=300 合流三通（3→5）图二
F4/F5=(220/320)2=0.47 L4/L5=0.33
查附录10得 ζ
35
=0.12
∴Σξ=0.12 ④ 管段4
伞形罩（查课本附录10，取α=600）：ζ=0.16 900弯头（r/d=0.75）一个: ζ=0.5 600弯头（r/d=0.75）一个: ζ=0.4
合流三通（4→5）（见图二）F4/ F5=(220/320)2=0.47 L4/L5=0.33 查附录10得 ζ
45
图二
=0.28
∴Σξ=0.16+0.5+0.4+0.28=1.34 ⑤ 管段5
根据F5+F6＞F7 α=300 合流三通（5→7）图三
F6/ F7=(220/360)2=0.37
L6/L7=0.25
查附录10得 ζ
57
=0.16
图三
∴Σξ=0.16 ⑥ 管段6
伞形罩（查课本附录10，取α=600）：ζ=0.16 900弯头（r/d=0.75）一个: ζ=0.5 600弯头（r/d=0.75）一个: ζ=0.4
合流三通（6→7）（见图三）F6/ F7=(220/360)2=0.37 L6/L7=0.25 查附录10得 ζ
67
=0.1
∴Σξ=0.16+0.5+0.4+0.1=1.16
⑦ 管段7
圆形三通（7→8）如图四 合流R0/D1=2 L7/L8=0.5
查附录10得ζ78=0.03 ∴Σξ=0.03 ⑧ 管段8
圆形三通（7→8）如图五 合流R0/D1=2 L8/L9=0.5 查附录10得ζ89=0.03 ∴Σξ=0.03 ⑨ 管段9
900弯头（r/d=0.75）二个: ζ=0.5 吸收塔进口变径管（渐扩管）
除尘器进口尺寸：700mm×400mm，变径管长度500mm， tanα= 2ζ=0.3
Σξ=2×0.5+0.3=1.3 ⑩ 管段10
吸收塔出口变径管（渐缩管）
除尘器出口尺寸为700mm×400mm，变径管长度为500mm，
1(700−500)
500
图四
α=11.30
图五
tanα=
1 700−500 2
500
α=11.30 ζ=0.1
90弯头（r/d=0.75）二个: ζ=0.5×2=1
风机进口渐扩管
先近似选出一台风机，风机进口直径D1=700mm，变径管长度l=300mm,
F0/F6=(500/300)2=1.73 tanα=α=140 ζ=0.3
1 700−550 2
300
∴Σξ=0.1+1+0.3=1.4 ⑪ 管段11
风机出口渐扩管
风机出口尺寸： 650mm×400mm，变径管长度l=300mm，
tanα=
1 650−550 2
300
α=9.50 ζ=0.25
带扩散管的伞形风帽（h/D0=0.5）: ζ=0.6 ∴Σξ=0.25+0.6=0.85
3) 计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。计算结果见表2-1。 管段二
1）各管段管径和比摩阻
根据每个罩口的流量L=1/2L2=0.100m3/s=360 m3/h 吸风口速度为v=8m/s, 确定管道内流速为7m/s。由课本附录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的通风管道统一规格。
D1=140mm Rm1=5Pa/m
同理可查得管段1’、2’、3’、4’的管径及比摩阻，具体结果见表2-2。 2）各管段的局部阻力系数 ① 管段1’
伞形罩（查课本附录10，取α=600）：ζ=0.16 900弯头（r/d=0.75）一个: ζ=0.5 直角三通
V3/V2=9/7=1.3 查的ζ=1.5
∴Σξ=0.16+0.5+1.5=2.16 ② 管段2’
300弯头（r/d=0.75）一个: ζ=0.25 Y型合流三通 如图七 两支管轴线间的夹角 α=600
V2/V3=9/10=0.9 查的ζ=0.10
∴Σξ=0.25+0.10=0.35 ③ 管段3’
圆形三通（2→3）如图八 合流R0/D1=2 L3/L4=0.5
‘
图六
图七
图八
查附录10得 ζ∴Σξ=0.03 ④管段4’
67
=0.03
900弯头（r/d=0.75）一个: ζ=0.5 ∴Σξ=0.5
3) 计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。计算结果见表2-2。
表2-2 环路二水力计算表
2.4 对并联管路进行阻力平衡
ΔP1+ΔP3=39.59+6.46=46.05Pa ΔP4=42.65Pa
③对汇合点C
符合要求,故D6取200mm. ④对汇合点D
因汇合点
D两边支路对称分布，因此阻力均衡，不需进行阻力平衡。 ⑤对汇合点E
因汇合点E两边支路对称分布，因此阻力均衡，不需进行阻力平衡。 ⑥对汇合点F
因汇合点F两边支路对称分布，因此阻力均衡，不需进行阻力平衡。 ⑦对汇合点G
8
2.5 计算系统的总阻力
环路一：ΔP1=Σ(Rml+Z）=39.59+ 6.46+10.41+5.80+7.84+231.5+132.16+115.44+200
=749.2Pa
环路二：ΔP2=Σ(Rml+Z）= 66+21.51+4.8+62.9+231.5+132.16+115.44+200 =834.31Pa
因此环路二为最不利环路。
2.6 选择风机
风机风量 Lf=1.15L=1.15×10226=11760 m3/h 风机风压 Pf=1.15ΔP2=1.15×625.91=720Pa 选用F4-72NO.6型防腐风机，材料为不锈钢
Lf=6840～12720m3/h Pf=784～1137Pa
风机转速n=1450r/min 联轴器传动 配用Y112M-4型电动机，电动机功率为4KW。
三、设计小结
通过对电镀车间局部通风系统设计，我对于本学期所学的通风除尘方面的知识有了一个更为全面的认识，也有了一个更深层次的理解。同时，在上网查资料的过程中我对酸性气体对于人体、大气等的危害之大，认识到了通风除尘的重要性。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，标志着我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。
经过一周的努力，我克服了种种困难，最终完成了这次设计。在这个过程中，我对书上的知识掌握的更加牢靠，在查资料的过程中我学习到了很多原来不知道的知识，拓展了我的知识面，对我们将来的发展也是大有裨益的！
参考文献
[1] 孙一坚,沈恒根.工业通风，中国建筑工业出版社，第四版
[2] 孙一坚.简明通风设计手册，，中国建筑工业出版社
[3] 胡传鼎.通风除尘设备设计手册，化学工业出版社
[4] 谭天佑，梁凤珍.工业通风除尘技术，中国建筑工业出版社
[5] 许居鹓.机械工业采暖通风与空调设计手册，同济大学出版社
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