通風(fēng)工程課程設(shè)計(jì)

通風(fēng)工程課程設(shè)計(jì)?一、課程設(shè)計(jì)目的本次通風(fēng)工程課程設(shè)計(jì)旨在讓學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的通風(fēng)工程知識(shí)，進(jìn)行一個(gè)完整的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問題的能力。通過實(shí)際設(shè)計(jì)過程，使學(xué)生熟悉通風(fēng)工程設(shè)計(jì)的基本流程、規(guī)范和方法，掌握通風(fēng)系統(tǒng)的計(jì)算、設(shè)備選型、管道布置等技能，為今后從事相關(guān)工程設(shè)計(jì)和施工管理工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、設(shè)計(jì)題目某工業(yè)廠房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

三、設(shè)計(jì)資料1.廠房概況該工業(yè)廠房為單層磚混結(jié)構(gòu)，長60m，寬30m，高8m。廠房內(nèi)布置有生產(chǎn)設(shè)備、工作臺(tái)等，散發(fā)大量的余熱、余濕和有害氣體。2.工藝設(shè)備散熱量生產(chǎn)設(shè)備總散熱量為200kW。工作臺(tái)上操作人員的散熱量為每人100W，廠房內(nèi)共有操作人員50人。3.有害氣體散發(fā)情況生產(chǎn)過程中散發(fā)的有害氣體主要為苯，散發(fā)量為0.05kg/h·m2。4.氣象資料當(dāng)?shù)叵募就L(fēng)室外計(jì)算溫度為32℃，通風(fēng)室外計(jì)算相對(duì)濕度為70%。夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，通風(fēng)室外計(jì)算風(fēng)速為2m/s。5.廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)情況外墻為240mm厚磚墻，傳熱系數(shù)為2.0W/(m2·K)。屋頂為150mm厚鋼筋混凝土板，傳熱系數(shù)為1.5W/(m2·K)。外窗為單層玻璃塑鋼窗，傳熱系數(shù)為3.5W/(m2·K)。

四、設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟

（一）通風(fēng)量計(jì)算1.余熱通風(fēng)量計(jì)算根據(jù)公式\(L_1=\frac{Q_1}{c\rho(t_pt_w)}\)，其中\(zhòng)(Q_1\)為生產(chǎn)設(shè)備和操作人員的總散熱量，\(Q_1=200\times1000+50\times100=205000W\)；\(c=1.01kJ/(kg·K)\)，\(\rho=1.2kg/m3\)，\(t_p\)為室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，取\(35℃\)，\(t_w\)為通風(fēng)室外計(jì)算溫度，取\(32℃\)。計(jì)算可得\(L_1=\frac{205000}{1.01\times1.2\times(3532)}\approx57000m3/h\)。2.余濕通風(fēng)量計(jì)算操作人員散發(fā)的余濕量為\(W=50\times0.06=3kg/h\)（每人每小時(shí)散濕量按0.06kg計(jì)）。根據(jù)公式\(L_2=\frac{W}{d_pd_w}\)，其中\(zhòng)(d_p\)為室內(nèi)空氣含濕量，查得\(35℃\)時(shí)\(d_p=27.2g/kg\)，\(d_w\)為通風(fēng)室外空氣含濕量，查得\(32℃\)、\(70\%\)相對(duì)濕度時(shí)\(d_w=22.9g/kg\)。計(jì)算可得\(L_2=\frac{3\times1000}{(27.222.9)}\approx700m3/h\)。3.有害氣體通風(fēng)量計(jì)算根據(jù)公式\(L_3=\frac{M}{y_2y_1}\)，其中\(zhòng)(M\)為有害氣體散發(fā)量，\(M=0.05\times60\times30=90kg/h\)；\(y_2\)為室內(nèi)允許有害氣體濃度，苯的最高允許濃度為\(40mg/m3\)，換算為\(y_2=\frac{40}{1.2\times1000}\approx0.033g/m3\)；\(y_1\)為通風(fēng)室外空氣中有害氣體濃度，取\(y_1=0\)。計(jì)算可得\(L_3=\frac{90\times1000}{(0.0330)}\approx2730000m3/h\)。

4.綜合通風(fēng)量確定比較\(L_1\)、\(L_2\)、\(L_3\)的大小，取最大值\(L=L_3=2730000m3/h\)作為該廠房的通風(fēng)量。

（二）通風(fēng)系統(tǒng)形式選擇1.通風(fēng)方式分析由于廠房內(nèi)散發(fā)大量的余熱、余濕和有害氣體，且廠房為單層結(jié)構(gòu)，采用全面通風(fēng)方式較為合適。全面通風(fēng)可分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。自然通風(fēng)利用室內(nèi)外溫差和風(fēng)力作用實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換氣，但對(duì)于該廠房，僅靠自然通風(fēng)難以滿足通風(fēng)量要求，因此需采用機(jī)械通風(fēng)。2.通風(fēng)系統(tǒng)形式確定考慮到廠房內(nèi)設(shè)備布置和氣流組織的要求，選擇機(jī)械送風(fēng)與機(jī)械排風(fēng)相結(jié)合的混合通風(fēng)系統(tǒng)。送風(fēng)系統(tǒng)將室外新鮮空氣經(jīng)過處理后送入廠房內(nèi)，排風(fēng)系統(tǒng)將廠房內(nèi)的污濁空氣排出室外。

（三）進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口設(shè)計(jì)1.進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)口應(yīng)布置在室外空氣較清潔、遠(yuǎn)離污染源的地方。根據(jù)當(dāng)?shù)叵募局鲗?dǎo)風(fēng)向，進(jìn)風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在廠房南側(cè)。進(jìn)風(fēng)口面積根據(jù)通風(fēng)量和風(fēng)速計(jì)算確定。取進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速\(v_1=3m/s\)，則進(jìn)風(fēng)口面積\(F_1=\frac{L}{3600v_1}=\frac{2730000}{3600\times3}\approx253m2\)。進(jìn)風(fēng)口可采用百葉窗形式，為防止雨水進(jìn)入，百葉窗應(yīng)設(shè)置防雨措施。2.排風(fēng)口設(shè)計(jì)排風(fēng)口應(yīng)布置在有害氣體和余熱、余濕較集中的區(qū)域上方，以利于污濁空氣的排出。在廠房頂部均勻布置排風(fēng)口。排風(fēng)口面積同樣根據(jù)通風(fēng)量和風(fēng)速計(jì)算。取排風(fēng)口風(fēng)速\(v_2=4m/s\)，則排風(fēng)口面積\(F_2=\frac{L}{3600v_2}=\frac{2730000}{3600\times4}\approx190m2\)。排風(fēng)口可采用風(fēng)帽形式，風(fēng)帽應(yīng)具有良好的通風(fēng)性能和防雨性能。

（四）通風(fēng)管道設(shè)計(jì)1.管道布置原則通風(fēng)管道應(yīng)盡量短捷、順直，減少阻力損失。管道應(yīng)避免穿過防火墻、防火卷簾等防火分隔物，如必須穿過，應(yīng)采取防火封堵措施。管道應(yīng)布置在便于安裝、檢修和不影響生產(chǎn)操作的地方。2.管道材料選擇考慮到廠房內(nèi)有腐蝕性氣體，通風(fēng)管道采用玻璃鋼材質(zhì)，其具有耐腐蝕、重量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。3.管道水力計(jì)算根據(jù)通風(fēng)量和允許的風(fēng)速確定管道管徑。按照經(jīng)濟(jì)流速原則，選取各段管道的流速，一般主風(fēng)道風(fēng)速取1015m/s，支風(fēng)道風(fēng)速取610m/s。以某一段管道為例，已知通風(fēng)量\(L=50000m3/h\)，選取風(fēng)速\(v=12m/s\)，則管道截面積\(A=\frac{L}{3600v}=\frac{50000}{3600\times12}\approx1.16m2\)，根據(jù)圓面積公式\(A=\frac{\pi}{4}d2\)，可得管道直徑\(d=\sqrt{\frac{4A}{\pi}}=\sqrt{\frac{4\times1.16}{\pi}}\approx1.2m\)。對(duì)整個(gè)通風(fēng)管道系統(tǒng)進(jìn)行水力計(jì)算，計(jì)算各段管道的沿程阻力和局部阻力，匯總得到系統(tǒng)總阻力。沿程阻力根據(jù)公式\(h_f=\lambda\frac{l}qxhhouw\frac{v2}{2}\)計(jì)算，其中\(zhòng)(\lambda\)為摩擦阻力系數(shù)，可根據(jù)管道材質(zhì)和粗糙度查相關(guān)圖表確定；\(l\)為管道長度；\(d\)為管道直徑；\(v\)為管道內(nèi)風(fēng)速。局部阻力根據(jù)局部阻力系數(shù)和風(fēng)速計(jì)算，如彎頭、三通、變徑等管件的局部阻力。經(jīng)過計(jì)算，系統(tǒng)總阻力約為1500Pa。

（五）通風(fēng)設(shè)備選型1.風(fēng)機(jī)選型根據(jù)系統(tǒng)總阻力和通風(fēng)量選擇風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)風(fēng)量應(yīng)大于系統(tǒng)通風(fēng)量，風(fēng)壓應(yīng)大于系統(tǒng)總阻力。選取離心風(fēng)機(jī)，型號(hào)為472No.12C，其風(fēng)量為\(3150055000m3/h\)，風(fēng)壓為\(20003200Pa\)，滿足該廠房通風(fēng)系統(tǒng)要求。2.空氣處理設(shè)備選型空氣處理設(shè)備主要包括過濾器、冷卻器、加濕器等。過濾器用于過濾室外空氣中的灰塵等雜質(zhì)，選取初效過濾器，過濾效率為80%。冷卻器用于降低空氣溫度，根據(jù)夏季室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)和通風(fēng)量計(jì)算冷卻器的冷量。計(jì)算可得所需冷量為500kW，選取水冷式冷卻器，型號(hào)為KL500。加濕器用于增加空氣濕度，根據(jù)室內(nèi)空氣含濕量要求計(jì)算加濕器的加濕量。選取電極式加濕器，型號(hào)為SJ20，加濕量為20kg/h。

五、設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總

（一）通風(fēng)量計(jì)算結(jié)果|通風(fēng)量計(jì)算項(xiàng)目|計(jì)算結(jié)果|||||余熱通風(fēng)量\(L_1\)|57000m3/h||余濕通風(fēng)量\(L_2\)|700m3/h||有害氣體通風(fēng)量\(L_3\)|2730000m3/h||綜合通風(fēng)量\(L\)|2730000m3/h|

（二）進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口設(shè)計(jì)結(jié)果|風(fēng)口類型|面積|風(fēng)速|(zhì)|||||進(jìn)風(fēng)口\(F_1\)|253m2|3m/s||排風(fēng)口\(F_2\)|190m2|4m/s|

（三）通風(fēng)管道設(shè)計(jì)結(jié)果|管道段|管徑|風(fēng)速|(zhì)沿程阻力|局部阻力|總阻力|||||||||1|1.2m|12m/s|500Pa|300Pa|800Pa||2|1.0m|10m/s|400Pa|200Pa|600Pa||...|...|...|...|...|...||系統(tǒng)總阻力|||||1500Pa|

（四）通風(fēng)設(shè)備選型結(jié)果|設(shè)備名稱|型號(hào)|參數(shù)||||||風(fēng)機(jī)|472No.12C|風(fēng)量3150055000m3/h，風(fēng)壓20003200Pa||過濾器|初效過濾器|過濾效率80%||冷卻器|KL500|冷量500kW||加濕器|SJ20|加濕量20kg/h|

六、設(shè)計(jì)總結(jié)通過本次通風(fēng)工程課程設(shè)計(jì)，我對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和方法有了更深入的理解和掌握。從通風(fēng)量的計(jì)算、通風(fēng)系統(tǒng)形式的選擇、進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口的設(shè)計(jì)、通風(fēng)管道的布置與計(jì)算到通風(fēng)設(shè)備的選型，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治龊陀?jì)算。

在設(shè)計(jì)過程中，我充分運(yùn)用了所學(xué)的通風(fēng)工程知識(shí)，結(jié)合給定的設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和分析。同時(shí)，也遇到了一些問題，比如通風(fēng)量計(jì)算中不同參數(shù)的取值和相互關(guān)系，通風(fēng)管道水力計(jì)算中摩擦阻力系數(shù)的確定等。通過查閱資料、請(qǐng)教老師和同學(xué)，我逐漸解決了這些問題，提高了自己解決實(shí)際問題的能力。

通過這次課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到通風(fēng)工程設(shè)計(jì)對(duì)于保障室內(nèi)空氣質(zhì)量、提高生產(chǎn)環(huán)境舒適度的重要性。一個(gè)合理的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅能夠有效地排除室內(nèi)的余熱、余濕和有害氣體，還能降低能耗，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在今后的學(xué)習(xí)和工作中，我將繼續(xù)努力，不斷提高自己的專業(yè)水