安全工程專業(yè)通風(fēng)工程課件第2章全面通風(fēng)

1、全面通風(fēng)換氣的基本微分方程式全面通風(fēng)換氣的基本微分方程式全面通風(fēng)量的確定全面通風(fēng)量的確定 有害物散發(fā)量的計(jì)算有害物散發(fā)量的計(jì)算 氣流組織氣流組織空氣平衡和熱平衡空氣平衡和熱平衡評(píng)價(jià)通風(fēng)效果的指標(biāo)評(píng)價(jià)通風(fēng)效果的指標(biāo) 置換通風(fēng)的原理置換通風(fēng)的原理 置換通風(fēng)的特性置換通風(fēng)的特性 置換通風(fēng)的設(shè)計(jì)置換通風(fēng)的設(shè)計(jì) 2 2. .0 0 概概 述述通風(fēng)的任務(wù)通風(fēng)的任務(wù): :以通風(fēng)換氣的方法改善室內(nèi)的空氣環(huán)境。以通風(fēng)換氣的方法改善室內(nèi)的空氣環(huán)境。u排風(fēng)排風(fēng): : 把局部地點(diǎn)或整個(gè)房間內(nèi)的污濁空氣排至室外把局部地點(diǎn)或整個(gè)房間內(nèi)的污濁空氣排至室外 （必要時(shí)經(jīng)過凈化處理）；（必要時(shí)經(jīng)過凈化處理）；u進(jìn)風(fēng)進(jìn)風(fēng): : 把

2、新鮮（或經(jīng)過處理）的空氣送入室內(nèi)。把新鮮（或經(jīng)過處理）的空氣送入室內(nèi)。通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng): :由實(shí)現(xiàn)通風(fēng)任務(wù)所需要的設(shè)備、管道及其部件組成的由實(shí)現(xiàn)通風(fēng)任務(wù)所需要的設(shè)備、管道及其部件組成的 整體。整體。按通風(fēng)的動(dòng)力分為按通風(fēng)的動(dòng)力分為按通風(fēng)系統(tǒng)作用范圍分按通風(fēng)系統(tǒng)作用范圍分為為局部通風(fēng)局部通風(fēng)全面通風(fēng)全面通風(fēng)事故通風(fēng)事故通風(fēng)自然通風(fēng)自然通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)通風(fēng)方法分類通風(fēng)方法分類排風(fēng)柜排風(fēng)量排風(fēng)柜排風(fēng)量全面排風(fēng)全面排風(fēng)量量排風(fēng)柜送風(fēng)排風(fēng)柜送風(fēng)量量全面送風(fēng)量全面送風(fēng)量排風(fēng)柜排風(fēng)柜Fume hood排風(fēng)柜排風(fēng)柜Fume hood持久，全面排風(fēng)，持久，全面排風(fēng)，用于凈化實(shí)驗(yàn)室用于凈化實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的空氣內(nèi)的空

3、氣用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的排風(fēng)柜操作的排風(fēng)柜兩類獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)兩類獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng) 局部排風(fēng)：局部排風(fēng)：在集中產(chǎn)生有害物的局部地點(diǎn)在集中產(chǎn)生有害物的局部地點(diǎn), 設(shè)置捕集裝置設(shè)置捕集裝置, 將將有害物排走有害物排走, 以控制有害物向室內(nèi)擴(kuò)散。以控制有害物向室內(nèi)擴(kuò)散。這是防毒、這是防毒、 排塵最有效排塵最有效的通風(fēng)方法。的通風(fēng)方法。 局部送風(fēng)：局部送風(fēng)：向局部工作地點(diǎn)送風(fēng)向局部工作地點(diǎn)送風(fēng), 使局部地帶造成良好的空使局部地帶造成良好的空氣環(huán)境，主要用于局部降溫。氣環(huán)境，主要用于局部降溫。n 分散式分散式 借助軸流風(fēng)扇或噴霧風(fēng)扇借助軸流風(fēng)扇或噴霧風(fēng)扇, 直接將室內(nèi)空氣吹向作直接將室內(nèi)空氣吹向作業(yè)

4、地帶進(jìn)行循環(huán)通風(fēng)。業(yè)地帶進(jìn)行循環(huán)通風(fēng)。n 系統(tǒng)式系統(tǒng)式 通風(fēng)系統(tǒng)將室外空氣送至工作地點(diǎn)。通風(fēng)系統(tǒng)將室外空氣送至工作地點(diǎn)。局部通風(fēng)局部通風(fēng)局部排風(fēng)系統(tǒng)局部排風(fēng)系統(tǒng)分散式局部送風(fēng)系統(tǒng)分散式局部送風(fēng)系統(tǒng)噴霧風(fēng)扇送風(fēng)噴霧風(fēng)扇送風(fēng)全面通風(fēng)全面機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)全面機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)(a) 在墻上裝有軸流風(fēng)機(jī)的最簡(jiǎn)單全面排風(fēng)。在墻上裝有軸流風(fēng)機(jī)的最簡(jiǎn)單全面排風(fēng)。(b) 室內(nèi)設(shè)有排風(fēng)口，室內(nèi)空氣從專設(shè)的排氣裝置排入室內(nèi)設(shè)有排風(fēng)口，室內(nèi)空氣從專設(shè)的排氣裝置排入大氣的全面機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)。大氣的全面機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)。全面機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)2.1 2.1 全面通風(fēng)換氣量的計(jì)算全面通風(fēng)換氣量的計(jì)算 房間內(nèi)有害物濃度的變化情況可根據(jù)房間內(nèi)有害

5、物濃度的變化情況可根據(jù)“物質(zhì)平衡物質(zhì)平衡”原理建原理建立微分方程，對(duì)于連續(xù)，立微分方程，對(duì)于連續(xù)， 穩(wěn)定的通風(fēng)過程穩(wěn)定的通風(fēng)過程, , 根據(jù)在通風(fēng)過程根據(jù)在通風(fēng)過程中中排出有害物的量排出有害物的量應(yīng)與應(yīng)與產(chǎn)生的有害物量達(dá)到平衡的原則有：產(chǎn)生的有害物量達(dá)到平衡的原則有：室內(nèi)得到的有害物量（室內(nèi)得到的有害物量（有害物源散發(fā)的有害物和進(jìn)風(fēng)帶入的有害物源散發(fā)的有害物和進(jìn)風(fēng)帶入的有害物有害物）與從室內(nèi)排走的有害物量之差，等于房間內(nèi)有害物）與從室內(nèi)排走的有害物量之差，等于房間內(nèi)有害物增量相等。增量相等。2.1.1 全面通風(fēng)換氣的基本微分方程式全面通風(fēng)換氣的基本微分方程式有害物發(fā)生量有害物發(fā)生量X X(g/

6、s)(g/s)通風(fēng)風(fēng)量通風(fēng)風(fēng)量L(mL(m3 3/s)/s)某一時(shí)刻空氣某一時(shí)刻空氣中的有害物濃中的有害物濃度度y(g/my(g/m3 3) )通風(fēng)風(fēng)量通風(fēng)風(fēng)量L(mL(m3 3/s)/s)送風(fēng)中有害物送風(fēng)中有害物濃度濃度y y0 0(g/m(g/m3 3) )房間體積房間體積V Vf f車間通風(fēng)排污模型車間通風(fēng)排污模型dy)exp(ln| )ln(112010201000)(2100210fffyyfLyxLyLyxLydyyfLyxLydyVLLyxLyLyxLyVLLyxLyLyxLyVLyxLyLVdLVd排污微分方程求解排污微分方程求解在在d時(shí)間內(nèi)：時(shí)間內(nèi)：送入量送入量+散發(fā)量散發(fā)量

7、-排走量排走量=變化量變化量則：則：L y0 d+ x d- L y d= Vf dy)exp(1)()exp(012ffVLyLxVLyyy10yLx排污微分方程求解排污微分方程求解有害物濃度隨時(shí)間的變化曲線有害物濃度隨時(shí)間的變化曲線0)exp(,0fVLddy或0202yyxLyyyLxyss0yyKxLs風(fēng)量公式：風(fēng)量公式：穩(wěn)定狀態(tài)下：穩(wěn)定狀態(tài)下：考慮到室內(nèi)有害物分布及通風(fēng)氣流的不均勻性，增大安全系數(shù)考慮到室內(nèi)有害物分布及通風(fēng)氣流的不均勻性，增大安全系數(shù)K=3K=31010，則，則y ys s有害物安全濃度值有害物安全濃度值)exp(ln| )ln(112010201000)(21002

8、10fffyyfLyxLyLyxLydyyfLyxLydyVLLyxLyLyxLyVLLyxLyLyxLyVLyxLyLVdLVd)(0ttcQGp2.1.2 全面通風(fēng)量的確定全面通風(fēng)量的確定0ddWGp存在多種有害物時(shí)風(fēng)量確定原則：存在多種有害物時(shí)風(fēng)量確定原則：（1 1） 分別求出排除每種有害物風(fēng)量分別求出排除每種有害物風(fēng)量L Li i 毒性相加作用的有害物：毒性相加作用的有害物：若車間同時(shí)散發(fā)多種若車間同時(shí)散發(fā)多種有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑蒸氣蒸氣( (苯類化合物、醇、酯類等苯類化合物、醇、酯類等) )，或多種，或多種刺激性氣體刺激性氣體(SO2(SO2、HClHCl、HFHF、COCO、NOxNO

9、x及其鹽類等及其鹽類等) )，實(shí)際換氣量應(yīng)是每一種有，實(shí)際換氣量應(yīng)是每一種有害氣體所需換氣量的總和。害氣體所需換氣量的總和。 ：L=LL=Li i 毒性無相加作用的有害物：毒性無相加作用的有害物：取最大者為風(fēng)量計(jì)算式：取最大者為風(fēng)量計(jì)算式：L=maxLL=maxLi i fQnV通風(fēng)量，通風(fēng)量，m3/h 換氣次數(shù)，次換氣次數(shù)，次/h，一般取，一般取68次次/h 通風(fēng)房間體積，通風(fēng)房間體積，m3 【例【例2-1】 某車間同時(shí)散發(fā)幾種有機(jī)溶劑的蒸汽，它們的散某車間同時(shí)散發(fā)幾種有機(jī)溶劑的蒸汽，它們的散發(fā)量分別為：苯發(fā)量分別為：苯 2kg/h；醋酸乙脂；醋酸乙脂 1.2kg/h；乙醇；乙醇 0.5kg

10、/h。已知。已知該車間消除余熱所需的全面通風(fēng)量為該車間消除余熱所需的全面通風(fēng)量為50m3/s。求該車間所需的。求該車間所需的全面通風(fēng)量。全面通風(fēng)量?！窘狻俊窘狻坑筛戒浻筛戒?查得三種溶劑蒸汽的容許濃度為：查得三種溶劑蒸汽的容許濃度為： 苯苯 40mg/m3；醋酸乙脂；醋酸乙脂 300mg/m3；乙醇，未作規(guī)定，；乙醇，未作規(guī)定，不計(jì)風(fēng)量。不計(jì)風(fēng)量。 進(jìn)風(fēng)為清潔空氣，上述三種溶劑蒸汽的濃度為零。取安進(jìn)風(fēng)為清潔空氣，上述三種溶劑蒸汽的濃度為零。取安全系數(shù)全系數(shù)K6。按公式計(jì)算把三種溶劑的蒸汽稀釋到容許濃度所。按公式計(jì)算把三種溶劑的蒸汽稀釋到容許濃度所需的通風(fēng)量。需的通風(fēng)量。0yyKxLssmyyX

11、L/34.83)040(36001026360211苯smyyXL/67. 6)0300(3600102 . 16360222醋酸乙脂03L乙醇 因?yàn)閹追N溶劑同時(shí)散發(fā)對(duì)人體危害作用相同的蒸汽，所需風(fēng)量為各自風(fēng)量之和，即smLLLL/01.9067. 634.833321 這風(fēng)量已能滿足消除余熱的需要，故該車間所需的全面通風(fēng)量為90.01 m3/s。31111216 10005400/400yxmQmhcc32222180 1000600/3000yxmQmhcc31254006006000/QQQmh2.1.3 有害物散發(fā)量的計(jì)算有害物散發(fā)量的計(jì)算2.1.4 全面通風(fēng)的氣流組織全面通風(fēng)的氣流組

12、織合理的氣流組織理的氣流組織：使送入室內(nèi)的新鮮空氣以：使送入室內(nèi)的新鮮空氣以最短的路程最短的路程流到工流到工作區(qū)，使污濁空氣以作區(qū)，使污濁空氣以最短的路程最短的路程排出室外。避免有害物向工作排出室外。避免有害物向工作區(qū)區(qū)彌漫和二次擴(kuò)散彌漫和二次擴(kuò)散。一般送風(fēng)采用一般送風(fēng)采用后送風(fēng)后送風(fēng)，即是從工作人員的后下方送風(fēng)，而排風(fēng)，即是從工作人員的后下方送風(fēng)，而排風(fēng)則設(shè)在人員的上前方，而且排風(fēng)必須采用排風(fēng)罩進(jìn)行局部排風(fēng)，則設(shè)在人員的上前方，而且排風(fēng)必須采用排風(fēng)罩進(jìn)行局部排風(fēng)，這樣的氣流組織能夠有效地排走有害氣體。這樣的氣流組織能夠有效地排走有害氣體。氣流組織原則：氣流組織原則： 能能避免避免把害物吹向作

13、業(yè)人員操作區(qū)；把害物吹向作業(yè)人員操作區(qū)； 能能有效有效地從污染源附近或有害物濃度最大的區(qū)域排出污染地從污染源附近或有害物濃度最大的區(qū)域排出污染空氣；空氣； 能能確保確保在整個(gè)房間內(nèi)進(jìn)風(fēng)氣流均勻分布在整個(gè)房間內(nèi)進(jìn)風(fēng)氣流均勻分布, ,盡量減少盡量減少渦流區(qū)渦流區(qū)。2.1.5 空氣平衡和熱平衡空氣平衡和熱平衡空氣溫度空氣溫度 t = 22 +/- 3C 室內(nèi)的室內(nèi)的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)是多通道的是多通道的, , 既有由通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的有組織的進(jìn)排既有由通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的有組織的進(jìn)排風(fēng)風(fēng), , 也有從縫隙也有從縫隙, , 窗戶窗戶, , 門洞等產(chǎn)生的無組織進(jìn)排風(fēng)門洞等產(chǎn)生的無組織進(jìn)排風(fēng), ,是是機(jī)械通風(fēng)與自

14、然通機(jī)械通風(fēng)與自然通風(fēng)風(fēng)的共同作用結(jié)果的共同作用結(jié)果, ,根據(jù)根據(jù)“物質(zhì)平衡物質(zhì)平衡”原理原理, , 各種進(jìn)風(fēng)量與各種排風(fēng)量應(yīng)相各種進(jìn)風(fēng)量與各種排風(fēng)量應(yīng)相等等. .這就是室內(nèi)風(fēng)量平衡的原則。其表達(dá)式為這就是室內(nèi)風(fēng)量平衡的原則。其表達(dá)式為: : q qmzjmzj + q + qmjjmjj = q = qmzp mzp + q+ qmjp (kg/s)mjp (kg/s) q qmzjmzj 自然進(jìn)風(fēng)量自然進(jìn)風(fēng)量 q qmjjmjj 機(jī)械進(jìn)風(fēng)量機(jī)械進(jìn)風(fēng)量q qmzp mzp 自然排風(fēng)量自然排風(fēng)量 q qmjpmjp 機(jī)械排風(fēng)量機(jī)械排風(fēng)量當(dāng)當(dāng)q qmjjmjj=q=qmjpmjp時(shí)時(shí): :室內(nèi)外

15、壓差為零，適用于無特殊要求車間室內(nèi)外壓差為零，適用于無特殊要求車間當(dāng)當(dāng)q qmjjmjj q qmjpmjp時(shí)時(shí): :室內(nèi)處于正壓狀態(tài)，適用于潔凈度要求高的車間室內(nèi)處于正壓狀態(tài)，適用于潔凈度要求高的車間在通風(fēng)房間出于正壓狀態(tài)時(shí)，室內(nèi)一部分空氣總會(huì)通過房間的窗戶、門洞、在通風(fēng)房間出于正壓狀態(tài)時(shí)，室內(nèi)一部分空氣總會(huì)通過房間的窗戶、門洞、或不嚴(yán)密的縫隙流到室外。滲透到室外的這部分空氣量稱為或不嚴(yán)密的縫隙流到室外。滲透到室外的這部分空氣量稱為無組織排風(fēng)量無組織排風(fēng)量。 當(dāng)當(dāng)q qmjjmjj q1100(a) (a) 活塞流通風(fēng)活塞流通風(fēng)(b)(b)置換通風(fēng)置換通風(fēng)150100四種主要通風(fēng)方式的四種主

16、要通風(fēng)方式的值和值和值值熱源工 作 區(qū) 域上 部 區(qū) 域送風(fēng)口界 面排 風(fēng) 口2.2.2 置換通風(fēng)的原理置換通風(fēng)的原理置換通風(fēng)以較低的溫度從地置換通風(fēng)以較低的溫度從地板附近把空氣送入室內(nèi)，風(fēng)板附近把空氣送入室內(nèi)，風(fēng)速的平均值及湍流度均比較速的平均值及湍流度均比較小，由于送風(fēng)層的溫度較低，小，由于送風(fēng)層的溫度較低，密度較大，會(huì)沿著整個(gè)地板密度較大，會(huì)沿著整個(gè)地板蔓延開來。蔓延開來。室內(nèi)的熱源在擠壓流中產(chǎn)生室內(nèi)的熱源在擠壓流中產(chǎn)生浮生氣流，浮生氣流會(huì)不斷浮生氣流，浮生氣流會(huì)不斷卷吸室內(nèi)的空氣向上運(yùn)動(dòng)。卷吸室內(nèi)的空氣向上運(yùn)動(dòng)。兩種通風(fēng)方式的原理兩種通風(fēng)方式的原理 ( (左：混和通風(fēng)；左：混和通風(fēng)；

17、右：置換通風(fēng)右：置換通風(fēng) ) ) 兩種通風(fēng)方式的原理兩種通風(fēng)方式的原理 ( (左：混和通風(fēng)；左：混和通風(fēng)； 右：置換通風(fēng)右：置換通風(fēng) ) ) 2.2.3 置換通風(fēng)的特性置換通風(fēng)的特性 1. 1. 置換通風(fēng)房間內(nèi)的自然對(duì)流：置換通風(fēng)房間內(nèi)的熱源置換通風(fēng)房間內(nèi)的自然對(duì)流：置換通風(fēng)房間內(nèi)的熱源有有工作人員、辦公設(shè)備和機(jī)械設(shè)備工作人員、辦公設(shè)備和機(jī)械設(shè)備三大類三大類2. 2. 置換通風(fēng)房間室內(nèi)溫度、速度與濃度的分布置換通風(fēng)房間室內(nèi)溫度、速度與濃度的分布置換通風(fēng)房間底部溫度低、上部溫度高，室內(nèi)溫度梯度形置換通風(fēng)房間底部溫度低、上部溫度高，室內(nèi)溫度梯度形成了腳寒頭暖的局面，因此，應(yīng)控制離地面成了腳寒頭暖的

18、局面，因此，應(yīng)控制離地面0.10.1到到1.1m1.1m之間之間溫差不能超過人體所容許的程度溫差不能超過人體所容許的程度3. 3. 置換通風(fēng)房間的熱力分層置換通風(fēng)房間的熱力分層置換通風(fēng)是利用置換通風(fēng)是利用空氣密度差空氣密度差在室內(nèi)形成的由下而上的通風(fēng)在室內(nèi)形成的由下而上的通風(fēng)氣流。氣流。11)(011cktttts2.2.4 置換通風(fēng)的設(shè)計(jì)置換通風(fēng)的設(shè)計(jì) ,spttttc010t； 1t stpt kspsttttk011)(011cktttts spyyxLxpysysqpq3/53/13/12)2()3(spZBq pscQgBsQ3 3、送風(fēng)量的確定、送風(fēng)量的確定asZgpcmZ1 . 11mZ8 . 12 2.3 2.3 事故通風(fēng)事故通風(fēng) 對(duì)于有可能突然從設(shè)備或管道中逸出大量有害氣體或燃燒對(duì)于有可能突然從設(shè)備或管道中逸出大量有害氣體或燃燒爆炸性氣體的房間爆炸性氣體的房間, ,應(yīng)設(shè)事故排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)事故排風(fēng)系統(tǒng), ,以便發(fā)生逸出事故時(shí)由以便發(fā)生逸出事故時(shí)由事故排風(fēng)系統(tǒng)和經(jīng)常使用排風(fēng)系統(tǒng)共同排風(fēng)事故排風(fēng)系統(tǒng)和經(jīng)常使用排風(fēng)系統(tǒng)共同排風(fēng), ,盡快把有害物排到盡快把有害物排到室外。這種通風(fēng)方式稱為室外。這種通風(fēng)方式稱為事故通風(fēng)事故通風(fēng)。事故通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)開關(guān)。事故通