喷漆房及烤漆房设计及相关计算

喷漆房及烤漆房设计及相关计算
喷漆房及烤漆房设计及相关计算
借鉴参考：
⼀、喷漆室及喷烤漆房的宽度有六～七⽶，长度达⼗多⽶⾄⼆～、三⼗⽶甚⾄更长，⽔平断⾯积⼤；⽽⼤型汽车吊⽤的喷漆室占⽤⾯积更⼤。

对于这些喷漆室若按全⾯积设计送排风，其通风量及能源消耗过⼤，极不经济。

在冬季喷漆时需将室外的低温[有些地区低⾄20℃以下]空⽓加热⾄20℃左右，耗能更加巨⼤。

铁路车辆属长体形⼯件，喷漆是从⼀端开始，逐段喷⾄另⼀端完成全车辆喷漆。

全断⾯送排风只对喷漆的那⼀段起作⽤，其他处的送排风实属⽆⽤。

为了节能，可采⽤分段送排风。

根据喷漆室长度，可分为⼆段、三段或四段送排风，可相应地约节能约1/2、2/3或3/4。

同时也减少了设备投资费⽤。

分段送排风的原理及结构是：将喷漆室顶部的均压仓分为互相密封隔开的⼏段，同时将地平隔栅以下的漆雾净化室也分成相应互相隔开的⼏段。

分段送排风有两
种设计⽅案：
１．整个喷漆室设置⼀套送排风系统,通风量按⼀区段所需送排风量确定，喷漆区间的转换靠送排风管路上的电动多叶密闭阀⾃动开启与关闭实现。

该⽅案既节
能⼜减少投资、费⽤。

２．喷漆室分⼏段送排风就设置⼏套相同的送排风单元，每单元承担⼀段的送排风，该⽅案⼯程量及投资费⽤⼤；但结构简单，操作维修简易。

当⽣产繁忙时，可同时多段送排风，⽤多⼈同时喷漆以提⾼产量。

⼆、分段送排风喷漆室有⼲式湿式两种类型，其室体尺⼨及送排风计算是相１．喷漆室[喷烤漆房]室体尺⼨确定：
已知条件：车辆外形尺⼨：长×宽×⾼=l×b×h
喷漆室内部长度:L=l+2l1
（1）喷漆室内部宽度：B=b+2b1
（2）喷漆室内部⾼度:H=h+h1
（3）门洞宽度：b3=b+2b2
（4）门洞⾼度：h2=h+h3
（5）喷漆室外形全⾼：H1=H+h5
（6）以上诸式中：
l=车辆长度
[m]
b=车辆宽度
[m]
h=车辆⾼度
[m]
l1=车辆端⾯⾄室体端墙内⾯距离
[m]
⽆三维⼯作台时，取l1=1.5m
有三维⼯作台时，取l1=2～2.2m
b1=车辆侧边⾄室体侧墙内⾯距离 [m]
⽆三维⼯作台时，取1.5m
有三维⼯作台时，取1.5～2m,根据三维⼯作台尺⼨定。

h1=车辆顶⾯⾄均压顶棚底⾯之⾼度:⽆三维⼯作台时，取 1.5m;有三维⼯作台且⼯作台⾏⾄车顶上⽅喷漆时，取2m
h5=均压仓全⾼，取2～2.2m,当受⼚房⾼度限制时，可适度降低。

b2=车侧⾄门洞边距离，取0.4～0.6m
h3=车顶⾄门洞顶边距离，取0.4～0.6m
l1,l2,l3:各分段长度，按各段的通风⾯积相等取值。

(7) 全室净通风⾯积为：A=L×B-l×b每段净通风⾯积为：A=[L×B-l×b]/n
(8) 车辆长度内中间通风段长度: l3=[L×B-l×b]/n[B-b]
２．送排风量计算
铁路⼯交车辆⽔平挡风⾯积⼤，当采⽤上送风下抽风时，应以车辆四周的净通风⾯积计算分n段送排风时，每段的通风量是全室通风量1/n，分三段时是1/3 即通风量Qn=[L×B-l×b]VK/n
(10)Q3=[L×B-l×b]VK/3(11)式中V=下⾏⽓流平均风速，⼀般取0.5m/S
K=裕度系数，取1.1
三、空调送风系统
为满⾜涂装⼯艺、保证漆膜质量、改善作业环境、减少危害⼯⼈健康及环境污染，喷漆室送风应符合涂装⼯艺对空⽓洁净度、温度、湿度的要求。

且喷漆室内的⽓流为均匀层流。

为此，喷漆室应配置空调送风系统及均压匀风仓。

空调送系统由空调器、送凤管路、及装于管路上电动多叶密闭阀组成。

喷漆时，不同段区间的转换靠电控管路上各有关电动多叶密闭阀⾃动开启与关闭实现。

⼿动多叶调风阀与电动多叶密闭阀宜成组布置，当风阻变化引起送、排风量失调时，可即时调节送、排风管路上⼿动多叶调风阀的开度，使送、排风量接近相等。

空调器⼀般由进风段、粗滤段、中滤段、加热段、加湿段、风机段及若⼲中间段组成。

１．风机段⼀般采⽤双吸风机装在空调器室体内；对于喷烤漆房，为避免电机受60-80℃的热⽓流的烘烤，也可⽤B4-79单吸风机装在空雕器室体外部⽤软连接与空调器接通。

当烘烤温度⾼于80℃时，宜采⽤⾼温离⼼风机或锅炉引风通过软连接与空调器接通。

２．加热段
喷漆时，当⼤⽓温度低于12℃及在冬季应将送⼊喷漆室的空⽓加热⾄20℃左右。

对于喷烤漆房，则需将循环⽓流加⾄⼯艺要求的烘⼲温度，对整机烘⼲，⼀般加热⾄60～80℃。

热源有蒸汽、电、燃油、煤⽓、天然⽓，应根据地区条件选⽤。

喷漆送风的热耗量按下式计算：
HqP=1,2Q×0,24[t1-t2]k [Kcal/h]
(12)式中：Q=喷漆送风量 [m3/h]
t1=冬季喷漆送风温度，⼀般取20℃
T2=地区冬季空调计算温度[℃]
K=考虑系统热损失的系数，取值1.1
对于喷烤漆房应分别计算喷漆送风耗热Hqp及烘⼲耗热Hqb,取⼆者之⼤值作为选择加热设备的依据。

（１）蒸汽排管换热器加热段
采⽤翅⽚排管换热器⽤蒸汽间接加热喷漆送风或烘⼲热风。

⼏种满⾜本设计参数的换热器进⾏串联、并联、或串联加并联组合，加以⽐较择优选定。

Ft=mh/3600Vm
[㎡]
（13）
式中：mh=通过换热器空⽓流量 [kg/h]
Vm=空⽓质量流速 [kg/㎡·S],
⼀般 ,取空⽓质量流速Vm=8-12 kg/㎡·S
风机压头够时，可取⾄16kg/㎡·S
根据选⽤的换热器反算质量流速Vm及换热系数KS,按下式计算换热器的换热能量Hp*,其值应⼤于喷漆送风耗热Hqp或烘⼲耗热Hqb⼆值中之⼤者
Hp*=3.6ksAs{tb-[t1+t2]/2}
[Kj/h]
（14）
式中：Hp*=换热器的换热能量 [Kj/h]
Ks=换热器的换热系数 [W/㎡·℃]
As=换热器的换热⾯积 [㎡]
Tb=饱和蒸汽的温度[℃]
t1=换热器进⼝处的空⽓温度[℃]
t2=换热器出⼝出的空⽓温度[℃]
⼀般，采⽤绝对压⼒P=0.3～0.8MPa的⽔蒸⽓作热源，其
性能参数见表1
蒸汽耗量计算，对喷烤漆房按下式计算
Q=[Hqp/r或Hqb/r]×Kl
(15)
式中：Hqp为喷漆送风热，Hqb为烘⼲耗热，取两者之⼤值。

r为汽化热
Kl为漏埙系数，取1.1～1.2
设计进⽓管路及排⽔管路时，应注意以下⼏点：
在进汽管路上并联两个流量不等的电磁阀及节流阀。

在排、回⽔管路上应设置疏⽔器及旁路，疏⽔器能量应为排⽔流量的3-5倍。

（２）电⼒空⽓加热器加热段
电⼒空⽓加热器操作维修简便，其功率按下式计算：
P=KHqmax
[kw]
(16)
式中：Hqmax=加热喷漆送风耗热或烘⼲耗热⼆值中之⼤者[kw]
K=考虑电压下降的储备系数，取1.1～1.2
根据安装功率及空⽓质量流速[V=12～18K]选成品电加热器，总功率应能分组通断电流以适应不同⼯况
（３）燃油[煤⽓]换热锅炉加热段
⼀般选⽤两段⽕燃烧器。

燃烧器将燃油[煤⽓]在换热锅炉中燃烧，将空⽓间接加热。

换热锅炉需⽤的换热⾯积计算复什，也难于准确；⼀般⽤经验数据确定.换热锅炉的换热能量为[7500～10000]Kcal/㎡·H
换热锅炉由圆桶燃烧室、前.后⽕箱、换热管群及排烟管组成，⽤耐热钢制作。

换热⾯积系这些⾯积的总和。

⼀般按下式算锅炉的换热⾯积：
Ap=Hqp/[7500～10000]
[㎡]
(17)
对喷烤漆房，尚需按烘⼲耗热Hpb求换热锅炉所需的换热⾯积
Ab=Hqb/[7600～10000] [㎡]
(18)
按Aqp、Aqb两者中的⼤值选⽤换热锅炉
燃烧器的出⼒[能量]Hp*为：
Hp*=Hqmax/e
(19)
式中：Hpmax=喷漆室或喷烤漆房最⼤耗热量[Kcal/h]
e=燃烧效率，⼀般取e=0.8
燃料耗量为：Qr=Hp*/Qd
(20)
Qd=燃料的低发热值
（４）天然⽓燃烧锅炉加热段
天然⽓燃烧产物洁净，对于⼯程机械类产品，可采⽤间接加热或直燃⽅式加热喷漆送风或烘⼲循环热风，直燃⽅式热效率⾼及节能。

喷漆时，⽤喷漆送风将燃烧产物混合参淡⾄20℃左右。

烘⼲时，⽤⼤量循环风将燃烧产物混和参淡⾄烘⼲温度。

天然⽓燃烧产物洁净，⼜经空调器将其过滤净化，故能满⾜⼀般产品喷漆对空⽓洁净度的要求。

直燃式燃烧装置美国通贝公司有现成产品，但价格昂贵。

为节省投资，可⽤短焰燃烧器⾃⼰改装：其燃烧室⽤耐热钢制成圆桶形，在其热辐射影响到影响到的空调漆器内壁处粘固50mm后的耐⽕纤维；也可将空调器的加热混和段⽤耐⽕纤维作内壁，壁⾯喷涂耐⽕浆，⽽不⽤耐热钢。

对于喷漆送风，直燃式的热效率为100%。

对于烘⼲循环热风，直燃式的热效率约取95%；因烘⼲过程中，需抽适量的烘⼲废⽓处理排放，并补充相应量的新鲜空⽓。

（５）喷烤漆房废⽓处理
对于喷烤漆房，需将房内的有害溶剂的浓度保持在最低爆炸浓度的四分之以下，以确保安全⽣产。

为此，需从房内抽适量废⽓送⼊加热段的燃烧室燃烧净化，同时补充相应量的新鲜空⽓。

对于⽤蒸汽和电做热源的喷烤漆房，可⽤活性炭吸附装置或催化燃烧装置处理其废⽓
四、均压仓
喷漆室室体由下层的喷漆作业空间和上层的均压仓组成。

均压仓的作⽤是将送风动压变为静压，再经过滤棉形成向下均匀⽓流送⼊喷漆作业空间，使室内⽆涡流及紊流。

为将送风动压变为静压，均压仓的容积宜⼤；⼀般取其内部有效⾼度为1.8m，便于在其内铺换过滤棉。

过滤棉约厚20mm,铺在由龙⾻及钢板⽹焊成的中间顶棚上，互相踏接⽤钢条压住。

均压仓墙上应设置⼏个玻璃窗。

仓内还需装照明灯。

当受车间⾼限制时，均压仓库⾼度可适当降低。

五、抽风系统
抽风量应等于送风量。

根据风量⼤⼩及场地情况，可选⽤⼀台、两台或多台风机并联。

抽风系统由地下风道、凤管、电动多叶密闭阀、⼿动风量调节阀、抽风机及排风囱组成。

风机压头应按漆雾净化装置及抽风系统总阻⼒的1.1倍选⽤。

⼀般情况下，对于⼲式喷漆室，风机压头可取700～1000Pa .对于⽔族湿式喷漆室，风机压头可取1200-1500Pa.湿式喷漆室的除漆雾效率随风压增加⽽提⾼，但风压⾼⾄1500Pa后，效率及乎不再提⾼。

况且，风压越⾼耗能越⼤，越容易带⽔排⼊⼤⽓⽽污染环境。

为减少该项污染，在系统内应设置⽓⽔分离装置或构件[其内风速5～6m/S]
风道、凤管及排风囱的经济风速为8-12m/S.对于⼤断⾯的风道、风管及排风囱，风速可提⾼⾄15m/S。

排风囱上⼝⾼度应根据现场情况及当地法规取定，⼀般取H=+20m。

六、漆雾净化⽅法
１．⼲式漆雾净化⽅法：⼀般采⽤迷宫及漆雾过滤棉净化喷漆废⽓。

迷宫表⾯
粘涂油纸。

喷漆废⽓以次流过迷宫及滤棉时，其中的过喷漆雾先后黏附于迷宫的涂油纸上及沉积嵌含于过滤棉内，总净化效率e=80～90%.迷宫由厚2mm的钢板折成的槽钢或扁平反⼈字形钢上、下层⽔平错位组装⽽成。

通过迷宫的空⽓流速⼀般取5-
8m/S.通风间隙取30～50mm,迷宫阻⼒=60～120Pa
漆雾滤棉是专⽤产品，容漆量⼤，风速取1～3m/S,终阻⼒可达300Pa,滤棉厚30～40mm.漆雾净化率80～90%。

迷宫的结构应便于清除粘漆。

迷宫及滤棉有两种布置⽅式：
（１）滤棉⽔平铺设
见⽰意图2，在地坪格栅下⽅设置滤棉⽀撑⽹，将过滤棉平铺于⽹⾯上，⽤迷宫的四周边压住过滤棉的周边，中间部分不压以免影响过风量。

（２）滤棉竖直铺设
见⽰意图3及4在隔栅及迷宫下⽅隔墙上开多个通风洞，在通风洞⼝嵌装过滤单元⽤⽤压板压密封。

喷漆废⽓由迷宫向下流出时，部分漆雾沉降在地坑⾯上，减少了滤棉承漆雾量，延长了滤棉的使⽤周期。

图3的总抽风道沿喷漆室纵向中⼼线布置，喷漆废⽓经两侧风道墙上的过滤棉单元进⼊中间风道后被排⼊⼤⽓。

图4为两侧抽风，中间沿喷漆室全长设地沟，操作者站在地沟内喷车辆底部。

图2 过滤棉⽔平铺设图3 过滤棉垂直铺设(中间抽风)
２．湿式漆雾净化⽅法
若车辆底部不需喷漆，可将⽔旋器布置在两轨道中间。

若车辆底部需喷漆，则需在两轨道中间布置纵长的喷漆坑道，⽽在轨道两侧布置⽔旋器或斜板式冲击式⽔
洗器。

（１）湿式漆雾净化系统由循环⽔池、送⽔管路、阀门、⽔旋器及回⽔渠道组成。

⽔旋式喷漆室的循环⽔量按通风量的1.4～1.6倍计算，即每1000m3通风量需循
环1.7～1.92t⽔。

循环⽔池的有效储⽔量⼀般取循环⽔量的8%～10%，但必须注意核算当送⽔充满送⽔管路、⽔旋器上⼝的承⽔盘、下⼝的存⽔浅池及回⽔渠道时，⽔泵不能抽空并在吸⽔⼝上⾯留≥300mm厚的⽔层以免吸⼊空⽓。

采⽤⼈⼯捞取漆渣时，循环⽔池的形体应便于⼈⼯⽅便捞取。

⽔泵扬程按系统总阻⼒（管距沿程阻⼒加扬⽔⾼度）加0.1的裕度系数选定，⼀般在8～15m间选定。

当循环⽔距喷漆室较远，⽔泵垂直扬⽔⾼度较⼤时，必须
认真计算出总阻⼒选定。

⽔管中流速，对送⽔总管取1.5～3.5m/S，对送⽔⽀管取1.5～2.5m/S。

（２）⽔旋器计算及选择
⽔旋器⼀般沿喷漆室纵向中⼼布置⼀排，当喷漆室宽或结构不许可时，也可⽤两
见⽰意图5，⽔旋器⽰意图：
钢筋混凝⼟承⽔盘后取150mm；
⽔旋器上⼝⾼出承⽔盘⾯70mm；
⽔旋器承⽔盘下底⾯⾄沉降室底⾯1100mm；
⽔旋器下⼝下⽅⽔深130mm；
⽔旋器下⼝⾄⽔⾯取δ=100mm；
则⽔旋器总⾼H=70+150+1100-100-130=1090mm；
⽔旋器上⼝直径按V1=15～18m/S计算；下⼝直径按V2=20～25m/S计算；
则⽔旋器上⼝直径：D=
[m]
下⼝直径：
D= =上式中D、D1以m计，Q以m3/S计；
表2 ⽔旋器选⽤表
（３）双侧斜流⽔帘冲击式⽔洗器
见⽰意图S，此结构⽤于车辆底部需喷漆的⼯况，沿喷漆室纵向中⼼线设喷漆通道，通道下⾯有向上送风的风道，⼯⼈站在通道内喷漆车辆底部。

轨道两侧的⽔洗器由靠近喷漆室两侧墙的上⽔槽、斜流板、斜流板下端的长条形通风⼝及冲击⽔槽组成。

喷漆时，从斜流板流下的⽔在通风条⼝处与喷漆废⽓混合并向下冲击⽔槽激起浪花，使部分漆雾容含于混合⽓流中的⽔滴内；混合⽓⽔流向下流⼊沉降室时，由于风速突然⼤降，使绝⼤部分漆雾落⼊循环⽔流内，净化后的喷漆废⽓被抽风机抽送⾄⾼空排放。

条形风⼝风速V=15m～20m/S。

七、计算实例
１．设计依据
车辆尺⼨：l×b×h=13500mm×3340mm×3140mm；
喷底或⾯漆
为节能，要求分3段送、排风；
冬季送风温度：t=20℃；
地区外冬季空调计算温度：t=-29℃；
送风湿度60%～75%；
送风洁净度：送风需经初效、中效两级过滤
断⾯风速：V=0.5m/S；
过滤漆雾⽅式：⼲式
热源：0.3MPa饱和蒸汽。

２．设计计算
（１）确定喷漆室尺⼨
喷漆室内部长度：L=l+2l1；（1）
室体内设三维⼯作台，取l1=2250mm，则
L=13500+2×2250=18000mm=18m，
喷漆室宽度：B=b+2b1；（2）
B=3340+2×1500=6340mm，取B=6.5M
喷漆室由地坪⾄均压顶棚底⾯⾼度：H=h+h1（3）
H=3140+1800=4940mm，取H=5m；
门洞宽度：b3=b+2b2（4）
b3=3340+2×400=4140mm，取b3=4.2m
门洞⾼度：h2=h+h3（5）
h2=3140+500=3640mm，取h2=4m
喷漆室⾼度：H1=H+h3（6）
H1=5000+2000=7000mm，H1=7m
(7)
（２）喷漆室分段及送、排风量计算
喷漆室全长18m，分三段送排风，每段的通风⾯积⽤公式（8）计算：A3=（L×B-l×b）/3=（18×6.5-13.5×3.34）/3=23.97㎡=24 ㎡（8）
中间段长度按式（9）计算
l3中 = （L×B-l×b）/[3×（B-b）]
=（18×6.5-13.5×3.34）/[3×6.5-3.14]
=7.13m，取l3中=7m
两端送风段长度：l端=18-7/2=5.5m
⽤⼀台空调器轮换向各段送风，送风量⽤式（11）计算：
Q3=[（L×B-lb）/3]KV
取下⾏⽓流风速V=0.5m/S；
裕度系数K=1.1～1.05，则
Q3={[（18×6.5-13.5×3.34）/3]×0.5}×（1.1～1.05）
=12×（1.1～1.05）=（13.2～12.6）m3/S；
=47520 m3～45360 m3/h
选送风机
选HL-3-2A
No.7.5A风机 2台；
风量：Q=2(22892-27525)=45784～55040 m3/h
风压：H=1198～1018p
电机功率：P=15kW/台
选抽风机：
选B4-79
No.12E风机 1台；
风量：Q=49200～54800m3/h
风压：H=1107～1039pa
电动机型号：Y132L1-6；功率P=22kW
（３）送风耗热量及选⽤翅⽚排管换热器
送风耗热量：HQP=Q×1.2×0.24(t1-t2)K(Kcal/h)（10）
此处：Q=24×0.5×3600=43200 m3/h24[24为每段通风⾯积]
t1=送风温度，取20℃；
t2=冬季室外空调计算温度，取-29℃；
K=送风系统热损系数，取K=1.1
将数据代⼊（12）式得：
HQP=43200×1.2×0.24[20-（-29）]×1.1
=670602Kcal/h，取HQP=670600 Kcal/h
选SRZ15×10Z翅⽚排换热器4台，每2台串联再并联。

换热器的计算温差为：
t=[tSb-(t1+t2/2)]
=[132.9-（20+(-29)/2）=137.4℃；
现验算换热器的换热能量；两台SRZ15×10Z并联后的通风⾯积：AT=2×0.932 =1.864 ㎡
重量流速：VP=43200×1.2/3600 ×1.864=7.73 kg/s
相应的传热系数：KS=37.05 W/m. ℃
4台SRZ15×10Z的总换热⾯积为：
AS=4×52.95 =211.8 ㎡
故4台SRZ15×10Z的总换热能量为：
HPˊ=3.6KSAS[tSb-(t1+t2)/2]
(14)
=3.6×37.05×211.8×{132.9-[20-（-29）]}/2
=3881534KJ=922865Kcal/裕度系数：S= HPˊ/ HQP=922865/670602=1.38
通过
（４）空调器选⽤计算
空调器由进风初效过滤段、中效过滤段、中间段、加热段、加湿段及风机段组成。

空调器外形尺⼨L×B×H=6.1m×3.5m×2.7m 初效滤料⽤多层锦凸⽹，⾯积A=8.5㎡
中效滤料采⽤20个DA1/DV6660106,DVe/FS扁袋式过滤器，过滤能⼒为Q=20×3000=60000m3/h
加湿⽤套管蒸汽加湿器
空调器室体由⾓钢⾻架及δ=75mm岩棉保温彩板组成，保温良好，外形美观。

车间⾼度许可时，可将空调器布置在喷漆室顶部的钢平台上。