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摘要： 铸造业作为传统的热加工行业,生产过程中能耗高、污染大、生产环境恶劣,锻造车间的振动、噪声、烟尘等对工人健康造成危害，对环境形成污染。而锻造厂更大的危害是在工艺流程时散发的高温和热辐射，高温和热辐射容易引发工人的职业性中暑及灼伤。这些危害大部分都是由于车间内需要没有保持良好的全室通风,局部区域也没有采取局部通风措施而导致的。因此要重视厂房设计和工艺布局的通风,所以有必要对锻造厂散热和辐射进行通风排烟的研究。本文利用CFD 技术对某铸造车间进行了数值模拟，根据热压和风压同时作用下的自然通风理论及机械通风理论，使用Gambit 作为前处理软件设计出该锻造厂车间模型，再利用 Fluent 软件对该车间的通风情况进行了数值模拟和计算，并得到速度分布效果图与温度分布效果图，分析车间在热压作用下的通风规律。结果表明，锻造厂的通风方式和出风口所处方位对温度场的变化有较大影响， 这为锻造厂的安全通风设计方向及资金投入方向提供了参考。35966
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毕业论文关键词： 锻造厂；自然通风；机械通风；数值模拟
Safety ventilation design of a forging workshop
Abstract: Foundry industry as the traditional thermal processing industry, the productionprocess of high energy consumption, high pollution, bad production environment, forgingworkshop vibration, noise, dust and other harmful to the health of workers, the formation ofenvironmental pollution. But the casting factory is more harmful emissions in the process ofhigh temperature and heat radiation, high temperature and thermal radiation can lead toworkers' occupational heatstroke and burns. Most of these hazards are due to the workshop noneed to maintain good ventilation of the whole room, the local area also did not take measuresto local ventilation. Therefore, attention should be paid to the plant design and layout ofventilation, so it is necessary to carry out research on ventilation and radiation cooling castingfactory. In this paper, a foundry was numerically simulated by using CFD technology, accordingto the buoyancy and wind, while under the effect of natural ventilation and mechanicalventilation theory, using Gambit as a pre-processing software model of the forging factoryworkshop design, the ventilation of the workshop was simulated and calculated by using Fluentsoftware, and get the velocity distribution the effect of temperature distribution diagram andeffect diagram, to analyze the workshop ventilation under the action of in hot pressing.
Keywords: forging workshop; natural ventilation; mechanical ventilation; numerical simulation
目录
1绪论.1
1.1研究的目的与意义.1
1.2国内外研究现状.1
1.2.1国内外经典案例.1
1.2.2国内外工厂通风设计进展2
1.3工厂通风的方式方法与特点.3
2.锻造厂的基础理论与数值模拟方法4
2.1锻造厂的基础理论.4
2.1.1自然通风的理论机理4
2.1.2机械通风的理论机理.6
2.2计算流体力学理论.6
2.3CFD数值模拟方法简介.8
3.某锻造厂通风状态下的数值模拟.11
3.1某锻造厂的设计概况.11
3.2计算模型的建立及数据处理.12
3.2.1方案一12
3.2.2方案二17
3.2.3方案三22
3.2.4方案四26
3.3方案小结31
4.结论与展望34
致谢35
参考文献.36
1 绪论1.1 研究的目的与意义我国从计划经济时代的几家专业锻造厂发展到现在的400家左右,年产量 120 万吨左右，充分满足了国家经济建设[1]。美国现代铸造 2009 年曾经预测到 2010 年,虽然世界铸件会减产,但是中国铸件产量会占到世界产量的36%。但是实际上,2010 年中国生产了 3,960万吨铸件,几乎相当于世界铸件生产第二至第十名的总和(4,026 万吨)万吨,占世界总产量9,140 万吨的43.4%。[2]当人类跨入21 世纪后，对环保的意识逐渐提高，拯救地球的呼声也愈发响亮。铸造业作为传统的热加工行业,生产过程中能耗高、污染大、生产环境恶劣,锻造车间的振动、噪声、烟尘等对工人健康造成危害，对环境形成污染。[3]而锻造厂更大的危害是在工艺流程时散发的高温和热辐射， 高温和热辐射容易引发工人的职业性中暑及灼伤。这些危害大部分都是由于车间内需要没有保持良好的全室通风,局部区域也没有采取局部通风措施而导致的。 工人们同时暴露于高温空气和热辐射下， 导致热量在体内积累，热量加上代谢的热量， 会造成散热失调和病理变化。 8 小时劳动的排汗量将随小气体环境、体力消耗以及热适应性程度的不同而异一般在1.5~5 升之间，或甚至更高。在较小锻造车间或离热源较远处，贝哈二氏热应激指数通常为 55~95；但在大型锻造车间，靠近加热炉或落锤机的工作点可能高达150~190。易引起缺盐和热痉挛。在寒冷季节，暴露于小气候环境的变化中可能在一定程度上促进其适应性，但迅速而过于频繁的变化，可能构成对健康的危害。因此要重视厂房设计和工艺布局的通风,所以有必要对锻造厂散热和辐射进行通风排烟的研究[4]。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内外经典案例锻造厂是高温作业工厂的代表。 在进行锻造作业的过程中,不仅发出强噪声, 而且产生大量的热和气体要解决噪声问题,最好把工厂建筑物密闭起来, 但要解决热量和气体问题,又需要把建筑物敞开,保持通风状态。为了解决这个矛盾, 必须既把工厂建筑物密闭化,又要设置良好的通风设备。但是,要排除锻造厂所产生的大量烟和热,其通风设备的投资和运转费用都相当大。许多中小型锻造厂因通风设备差,不得不打开窗户和进出口,致使噪声控制遭到失败。[5]我们可以看到虽然国内外许多对于工厂建筑本身没有根据通风进行一些额外的设计，但是仍旧存在一些经典的设计案例。以下我就按照动力方式的不用来分别介绍一下：