控制風速法計算排風罩排風量學習資料

第4章局部(júbù)排風§4.1概述§4.2局部排風(páifēnɡ)的設(shè)計原則§4.3排風罩設(shè)計計算(jìsuàn)理論4.1.1局部排風4.1.2局部送風4.2.1局部排風系統(tǒng)劃分的原則4.2.2局部排風罩的形式及設(shè)計原則4.2.3局部排風的凈化處理

4.3.1排風罩口的氣流運動規(guī)律4.3.2排風罩排風量計算方法第一頁，共56頁。§4.4密閉(mìbì)罩§4.5柜式排風(páifēnɡ)罩4.4.1工作原理4.4.2密閉罩的基本形式(xíngshì)4.4.3影響密閉罩性能的因素4.4.4密閉罩計算4.5.1柜式排風罩的形式4.5.2柜式罩排風量的計算4.5.3柜式排風罩設(shè)計的注意事項§4.6外部吸氣罩4.6.1外部吸氣罩排風量計算4.6.2外部排風罩設(shè)計應(yīng)注意的事項

第二頁，共56頁?！?.7熱源(rèyuán)上部接受罩4.7.1熱射流(shèliú)及其計算4.7.2熱源上部接受罩的排風量計算§4.8槽邊排風(páifēnɡ)罩4.8.1槽邊排風罩的結(jié)構(gòu)形式4.8.2排風量計算公式§4.9吹吸式排風罩4.9.1吹吸式排風罩的形式4.9.2吹吸罩的設(shè)計計算

§4.10排風罩的其他形式4.10.1屋頂集氣罩4.10.2氣幕式排風罩

§4.11局部送風第三頁，共56頁。學習基本要求掌握排風(páifēnɡ)罩吸氣口氣流的運動規(guī)律。掌握局部排風罩的類型、結(jié)構(gòu)原理、特點(tèdiǎn)以及用途；掌握(zhǎngwò)各種排風罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)及排風量的計算方法；第四頁，共56頁。局部通風：利用局部氣流，使局部工作地點不受有害物的污染，造成良好的空氣環(huán)境。特點：所需要(xūyào)的風量小、效果好，是防止工業(yè)有害物污染室內(nèi)空氣和改善作業(yè)環(huán)境最有效的通風方法，設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先考慮。分類：局部排風局部送風§4.1概述

第五頁，共56頁?！?.1.1局部(júbù)排風演示(yǎnshì)概念：在集中產(chǎn)生有害物的局部(júbù)地點,設(shè)置捕集裝置,將有害物排走,以控制有害物向室內(nèi)擴散。組成：局部(júbù)排風罩、風管、除塵或凈化設(shè)備、風機、排氣筒或煙囪§4.1.2局部送風概念：向局部工作地點送風,使局部地帶造成良好的空氣環(huán)境。分類：

1.系統(tǒng)式：通風系統(tǒng)將室外空氣送至工作地點。2.分散式：借助軸流風扇或噴霧風扇,直接將室內(nèi)空氣吹向作業(yè)地帶進行循環(huán)通風。演示第六頁，共56頁?！?.2.1局部排風(páifēnɡ)系統(tǒng)劃分的原則§4.2局部排風(páifēnɡ)的設(shè)計原則§4.2.2局部排風罩的形式(xíngshì)及設(shè)計原則按照工作原理不同，局部排風罩可分為以下幾種基本型式：（1）密閉罩（2）柜式排風罩（通風柜）（3）外部吸氣罩：上吸式、側(cè)吸式、下吸式、槽邊排風罩（4）接受式排風罩（5）吹吸式排風罩§4.2.3局部排風的凈化處理第七頁，共56頁。局部排風罩口氣流運動(yùndòng)的兩種方式：吸氣口氣流的吸入流動吹氣口氣流的吹出流動§4.3.1排風罩口的氣流運動(yùndòng)規(guī)律§4.3排風(páifēnɡ)罩設(shè)計計算理論對排風罩，多數(shù)的情況是吸氣口吸入氣流。第八頁，共56頁。當吸氣口吸氣時，在吸氣口附近形成負壓，周圍空氣從四面八方(sìmiànbāfāng)流向吸氣口，形成吸入氣流或匯流。當吸氣口面積較小時，可視為“點匯”。它會形成以吸氣口為中心的徑向線，和以吸氣口為球心的等速球面。如圖4-3a所示。（1）吸入口氣(kǒuqì)流運動規(guī)律圖4-3點匯氣流(qìliú)流動情況a）自由吸氣口b）受限吸氣口第九頁，共56頁。（4-1）（4-2）若在吸氣口的四周加上擋板(dǎnɡbǎn)，如圖4-3b所示，吸氣范圍減少一半，其等速面為半球面，則吸氣口的排風量為：（4-3）根據(jù)流體力學，位于(wèiyú)自由空間的“點匯”吸氣口的吸氣量為：第十頁，共56頁。實際上，吸氣口有一定大小，不能看作(kànzuò)一個點，氣體流動也有阻力，形成吸氣區(qū)氣體流動的等速面不是球面而是橢球面。四周(sìzhōu)無邊圓形吸氣口的速度分布圖四周有邊圓形吸氣(xīqì)口的速度分布圖第十一頁，共56頁。圖中數(shù)值表示(biǎoshì)中心軸離吸氣口的距離以及在該點氣流速度與吸氣口流速的百分比。寬長比為1：2的矩形吸氣(xīqì)口的速度分布圖第十二頁，共56頁。根據(jù)試驗結(jié)果，吸氣口氣流速度分布具有以下特點：（1）吸氣口附近的等速面近似與吸氣口平行，隨離吸氣口距離(jùlí)x的增大，逐漸變成橢圓面，而在1倍吸氣口直徑d處已接近為球面。因此，當x/d＞1時可近似當作點匯，吸氣量L可按式4-1、4-3計算。當x/d=1時，該點氣流速度已大約降至吸氣口流速的7.5%。如圖4-4所示。當x/d＜1時，根據(jù)實際測得的氣流速度衰減公式計算。（2）對于結(jié)構(gòu)一定的吸氣口，不論吸氣口風速大小如何，其等速面形狀大致相同。而吸氣口結(jié)構(gòu)形式不同，其氣流衰減規(guī)律則不同。第十三頁，共56頁。（2）吹出氣流運動(yùndòng)規(guī)律定義：空氣(kōngqì)從孔口吹出，在空間形成一股氣流稱為吹出氣流或射流分類：是否(shìfǒu)受限溫度狀況射流等溫射流非等溫射流自由射流受限射流第十四頁，共56頁。一、自由(zìyóu)射流射流(shèliú)斷面直徑：射流(shèliú)擴散角：（1）等溫自由射流射流軸心速度：演示由直徑為d0的噴口以出流速度幻射入同溫空間介質(zhì)內(nèi)擴散．在不受周界表面限制的條件下，則形成如圖所示的等溫自由射流。由于射流邊界與周圍介質(zhì)間的紊流動且交換，周圍空氣不斷被卷入，射流不斷擴大，在射流理論中，將射流軸心速度保持不變的一段稱為起始段，其后稱為主體段。第十五頁，共56頁。（2）非等溫自由(zìyóu)射流軸心(zhóuxīn)溫度：射流(shèliú)落差：對于非等溫自由射流，由于射流與周圍介質(zhì)的密度不同，在浮力和重力不平衡條件下，射流將發(fā)生變形，即水平射出(或與水平面成一定角度射出)的射流軸將發(fā)生彎曲。第十六頁，共56頁。二、受限射流(shèliú)在射流運動過程中，由于受壁面、頂棚以及空間的限制，射流的運動規(guī)律有所變化。常見的射流受限情況是貼附于頂棚的射流流動(liúdòng)，稱為貼附射流。非等溫貼附射流為冷射流時，在重力作用下有可能在射流達到某一距離處脫離頂棚而成為下降氣流。在射流計算時，不同類型射流常使用不同的名稱。如由圓形，方形和矩形風口出流的射流--般稱為集中式射流，由邊長比大于10的扁長風口出流的射流稱為扁射流，由成扇形導流徑向擴欣出流的射流稱為扇形射流等。除貼附射流外，空調(diào)空間四周的圍護結(jié)構(gòu)可能對射流擴散構(gòu)成限制。在有限空間內(nèi)射流受限后的運動規(guī)律不同于自由射流。例如有限空間內(nèi)貼附與非貼附兩種受限射流的運動狀況。演示(yǎnshì)演示第十七頁，共56頁。三、平行(píngxíng)射流的疊加兩個相同的射流平行地在同一高度射出，當兩射流邊界相交(xiāngjiāo)后，則產(chǎn)生互相疊加，形成重合流動。演示(yǎnshì)第十八頁，共56頁。（3）吹吸氣流(qìliú)圖4-8吹吸氣流(qìliú)的形狀第十九頁，共56頁?？刂?kòngzhì)風速法原理：就是使排風罩在邊緣控制(kòngzhì)點上形成能使有害物吸入罩內(nèi)的控制(kòngzhì)風速的方法?？刂?kòngzhì)點：有害物最難被吸入罩內(nèi)的點?？刂?kòngzhì)風速：使有害物吸入罩內(nèi)的最小風速。即控制(kòngzhì)點的空氣運動速度（也稱吸捕風速），也就是指正好克服該塵源散發(fā)粉塵的擴散力再加上適當?shù)陌踩禂?shù)的風速。控制(kòngzhì)風速法流量(liúliàng)比法（不作要求）§

4.3.2排風罩排風量計算方法第二十頁，共56頁。只有當排風(páifēnɡ)罩在該塵源點造成的風速大于控制風速時，才能使粉塵吸入罩內(nèi)。控制風速法計算排風罩排風量，就是首先確定控制風速的大小，然后找出控制風速與罩口平均風速的關(guān)系式，求得排風罩捕集粉塵(fěnchén)所需要的罩口平均風速，再用式（4-10）計算出排風量。（4-10）第二十一頁，共56頁。密閉罩是把有害物源密閉起來，割斷生產(chǎn)過程中造成的一次塵化氣流和室內(nèi)二次氣流的聯(lián)系，再利用抽風在罩內(nèi)造成一定(yīdìng)的負壓，保證在一些操作孔、觀察孔或縫隙處從外向里進風，防止粉塵等有害物向外逸出。特點：排風量小，控制(kòngzhì)有害物的效果好，不受環(huán)境氣流影響，但影響操作，主要用于有害物危害較大，控制(kòngzhì)要求高的場合。§4.4.1工作(gōngzuò)原理密閉罩演示§4.4密閉罩第二十二頁，共56頁?！?.4.2密閉(mìbì)罩的形式局部密閉(mìbì)罩演示2.整體密閉罩將產(chǎn)生粉塵的設(shè)備或地點大部分密閉，設(shè)備的傳動部分留在外面的密閉罩。其特點是密閉罩本身為獨立整體，易于密閉。這種密閉方式適用(shìyòng)于具有振動的設(shè)備或產(chǎn)塵氣流速度較大的產(chǎn)塵地點。整體密閉罩演示1.局部密閉罩將設(shè)備產(chǎn)塵地點局部密閉，工藝設(shè)備露在外面的密閉罩。其容積較小，適用于產(chǎn)塵氣流速度小，瞬時增壓不大，且集中、連續(xù)揚塵的地點。3.大容積密閉罩將產(chǎn)生粉塵的設(shè)備或地點進行全部封閉的密閉罩。它的特點是罩內(nèi)容積大，可以緩沖含塵氣流，減小局部正壓。這種密閉方式適用于多點產(chǎn)塵、陣發(fā)性產(chǎn)生和產(chǎn)塵氣流速度大的設(shè)備或地點。大容積密閉罩演示第二十三頁，共56頁。一、密閉(mìbì)罩上排風口的位置§4.4.3影響(yǐngxiǎng)密閉罩性能的因素演示演示二、密閉(mìbì)罩的容積第二十四頁，共56頁。1、按空氣平衡原理(yuánlǐ)計算防塵密閉罩的排風量一般由兩部分組成，一部分是由運動物料帶入罩內(nèi)的誘導空氣量(如物料輸送)或工藝設(shè)備供給的空氣量（如有鼓風裝置的混沙機），另一部分是為了消除罩內(nèi)正壓并保持一定負壓所需經(jīng)孔口或不嚴密縫隙吸入的空氣量，即2、按截面風速計算(jìsuàn)此法常用于大容積密閉罩。一般吸氣口設(shè)在密閉室的上口部，其計算(jìsuàn)式如下：3、按換氣次數(shù)計算該方法計算較簡單(jiǎndān)，關(guān)鍵是換氣次數(shù)的確定。其計算式如下：§4.4.4密閉罩計算第二十五頁，共56頁。柜式排風罩（又稱通風柜）是密閉罩的一種特殊形式，散發(fā)有害物的工藝裝置置于柜內(nèi)，操作過程完全在柜內(nèi)進行。排風罩上一般設(shè)有可開閉的操作孔和觀察孔。為了防止由于罩內(nèi)機械設(shè)備的擾動、化學反應(yīng)或熱源的熱壓以及室內(nèi)橫向氣流的干擾(gānrǎo)等原因引起的有害物逸出，必須對柜式排風罩進行抽風，使罩內(nèi)形成負壓。上部排風柜式排風罩下部排風柜式排風罩上下(shàngxià)聯(lián)合排風柜式排風罩送吸混合式柜式排風罩§4.5柜式排風(páifēnɡ)罩§4.5.1柜式排風罩的基本形式演示第二十六頁，共56頁。上部排風(páifēnɡ)柜式排風(páifēnɡ)罩當通風柜內(nèi)產(chǎn)生(chǎnshēng)的有害氣體密度比空氣小，或通風柜內(nèi)有發(fā)熱體時，可選用上部排風通風柜。演示第二十七頁，共56頁。圖4-16上部排風(páifēnɡ)通風柜第二十八頁，共56頁。下部(xiàbù)排風柜式排風罩當通風柜內(nèi)無發(fā)熱體，且產(chǎn)生的有害氣體密度比空氣大，可選用下部(xiàbù)排風通風柜。演示1演示2第二十九頁，共56頁。圖4-15下部(xiàbù)排風通風柜第三十頁，共56頁。上下(shàngxià)聯(lián)合排風柜式排風罩當通風柜內(nèi)既有發(fā)熱體，又產(chǎn)生(chǎnshēng)密度大小不等的有害氣體時，應(yīng)在柜內(nèi)上、下部均設(shè)置排氣點，并裝設(shè)調(diào)節(jié)閥，以便調(diào)節(jié)上、下部排風量的比例，可選用上、下聯(lián)合排風柜。演示第三十一頁，共56頁。圖4-17上、下聯(lián)合(liánhé)排風通風柜第三十二頁，共56頁。用于采暖(cǎinuǎn)或空調(diào)房間送風(sònɡfēnɡ)式通風柜演示1演示2第三十三頁，共56頁?！?.5.2柜式罩排風量計算(jìsuàn)排風量應(yīng)滿足孔口吸入風速達到控制風速的要求(yāoqiú)。排風量L按下式計算:L=L1+ν×F×βm3/s§4.5.3柜式排風(páifēnɡ)罩設(shè)計的注意事項第三十四頁，共56頁。罩位于有害源附近，依靠罩口的抽吸作用將有害物吸入罩內(nèi)。對生產(chǎn)操作影響小，安裝維護方便，但排風量大，控制有害物效果(xiàoguǒ)相對較差。主要用于因工藝或操作條件的限制，不能將污染源密閉的場合。側(cè)吸式外部吸氣罩由于靠抽氣作用控制，因此罩口的速度分布如何將直接影響控制效果。顯然，罩口的速度大小(dàxiǎo)和分布與罩的結(jié)構(gòu)和排風量有關(guān)，對于特定結(jié)構(gòu)的排風罩，吸口速度取決于排風量。§4.6外部(wàibù)吸氣罩上吸式演示1演示2第三十五頁，共56頁?！?.6.1吸氣(xīqì)罩排風量計算1側(cè)吸罩排風量根據(jù)不同形式側(cè)吸罩罩口平均風速(fēnɡsù)υ0與“控制點”控制風速(fēnɡsù)的關(guān)系式，利用式4-10就可計算排風量。（4-10）由于上吸式吸氣罩的形狀大都和傘相似，所以這類罩簡稱傘形罩。傘形罩通常設(shè)在工藝設(shè)備上方(shànɡfānɡ)，罩面與發(fā)生源的距離視有害物的特性和工藝操作條件而定。2上吸式傘形罩排風量第三十六頁，共56頁。當發(fā)生源只產(chǎn)生有害物而發(fā)熱量不大時，為冷過程，此時傘形排風罩在發(fā)生源最不利的有害物散發(fā)點處，造成一定的上升風速，將有害氣體吸入罩內(nèi)。當發(fā)生源散發(fā)有害物且散熱量較大時，為熱過程，此時傘形排風罩將熱致誘導氣流量“接受”并全部排走。這里(zhèlǐ)只介紹冷過程傘形排風罩排風量的計算。（1）按發(fā)生源工作面邊緣點控制風速(fēnɡsù)計算（2）按罩口平均(píngjūn)風速計算第三十七頁，共56頁。（1）按發(fā)生源工作面邊緣點控制(kòngzhì)風速計算由于上吸式排風罩設(shè)在工藝設(shè)備(shèbèi)上方，受設(shè)備(shèbèi)的限制，氣流只能從側(cè)面流入罩內(nèi)，如圖4-18所示。其排風量用此方法確定傘形罩排風量，其計算(jìsuàn)式與式（4-10）相同。用該方法計算(jìsuàn)時，傘形排風罩罩口面積比發(fā)生源設(shè)備面積大。（2）按罩口平均風速計算圓形罩口面積

矩形罩口面積第三十八頁，共56頁。（1）設(shè)計傘形罩時，應(yīng)考慮工藝設(shè)備的安裝高度，在不妨礙工藝操作的前提下，罩口應(yīng)盡可能靠近污染物發(fā)生源。（2）盡可能避免室內(nèi)橫向氣流干擾(gānrǎo)，必要時也可采取圍擋、回轉(zhuǎn)、升降及其它改進措施。（3）在排風罩口四周增設(shè)法蘭邊，可使排風量減少。在一般情況下，法蘭邊寬度為150~200mm。（4）集氣吸塵罩的擴張角α對罩口的速度分布及罩內(nèi)壓力損失有較大影響。在α=30°~60°時，壓力損失最小。設(shè)計外部集氣吸塵氣罩時，其擴張角α應(yīng)小于（或等于）60°（5）當罩口尺寸較大，難以滿足上述要求時，應(yīng)采取適當?shù)拇胧员愦_保集氣吸塵罩的效果。例如把一個大排風罩分隔成若干個小排風罩；在罩內(nèi)設(shè)擋板；在罩口上設(shè)條縫口，要求條縫口處風速在10m/s以上，而靜壓箱內(nèi)風速不超過條縫的速度的1/2；在罩口設(shè)氣流分布板?！?.6.2外部排風罩設(shè)計應(yīng)注意(zhùyì)的事項演示1演示2第三十九頁，共56頁。熱過程排風(páifēnɡ)罩不同于冷過程排風(páifēnɡ)罩，其排風(páifēnɡ)量取決于它所接受的熱氣流大小，不存在控制風速的問題?！?.7熱源上部接受(jiēshòu)式排風罩設(shè)計熱過程傘形排風罩的關(guān)鍵(guānjiàn)是計算誘導上升的氣流流量及上升氣流在不同高度上的橫截面大小?！?.7.1熱射流及其計算對于生產(chǎn)工藝本身散發(fā)的熱射流，一般需通過實測確定，而對于高溫設(shè)備表面對流散熱形成的熱射流，可根據(jù)熱設(shè)備表面的對流散熱量推算，其計算式為：（4-33）根據(jù)熱源上傘形罩的安裝高度H,分為低懸罩和高懸罩兩類。H≤1.5的稱為低懸罩,H>1.5的稱為高懸類。Ap為熱設(shè)備橫斷面積。演示1演示2演示3第四十頁，共56頁。低懸罩和高懸罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)，氣流運動及排風量的分析計算(jìsuàn)方法有所區(qū)別。罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定原則低懸罩:按“源尺寸加大0.5H”的原則計算(jìsuàn):低懸圓形罩D=d+0.5H低懸矩形罩A=a+0.5HB=b+0.5H高懸罩:按“罩口斷面處的熱射流尺寸加大0.8H”的原則計算(jìsuàn):D=Dz+0.8H§4.7.2排風量的計算方法第四十一頁，共56頁。L1=V1*F1

V1=0.5－0.75m/sL0L1L1低懸罩排風量首先分析不同上升高度熱射流的流量(liúliàng)、流速和斷面直徑，然后按“罩口斷面的熱射流流量(liúliàng)+罩口擴大面吸入空氣量”的方法計算排風量。高懸罩排風量L=Lz+V1*F1L=L0+L1第四十二頁，共56頁。槽邊排風罩是外部排風罩的一種特殊形式，專門用于各種工業(yè)槽（如酸洗槽、電鍍槽、中和槽、鹽浴爐池等）。特點：不影響工藝操作，有害氣體在進入(jìnrù)人的呼吸區(qū)之前就被槽邊上設(shè)置的條縫形吸氣口抽走。分類：單側(cè)、雙側(cè)、周邊形（環(huán)形）三種。單側(cè)排風罩適用于槽寬B≤700㎜；雙側(cè)適用于B＞700㎜；B＞1200㎜時，應(yīng)采用吹吸式排風罩；當槽直徑D=500~1000㎜時，宜采用環(huán)形排風罩。§4.8槽邊排風(páifēnɡ)罩第四十三頁，共56頁。罩口結(jié)構(gòu)：有多種形式，目前常用的有兩種，即平口式和條縫式。平口式槽邊排風罩的吸氣口上不設(shè)法蘭邊，吸氣范圍大。條縫式槽邊排風罩的特點是截面高度E較大，E＜250㎜的稱為低截面，E≥250㎜的稱為高截面。增大截面高度如同在罩口上設(shè)置擋板，可減小吸氣范圍。條縫式槽邊排風罩的條縫口有等高條縫和楔形條縫兩種。等高條縫口上速度分布難于達到均勻，末端(mòduān)風速小，靠近風機的一端風速大?！?.8.1槽邊排風罩的結(jié)構(gòu)(jiégòu)形式演示第四十四頁，共56頁。圖4-20槽邊排風(páifēnɡ)罩的形式圖4-21平口式雙側(cè)槽邊排風(páifēnɡ)罩圖4-22條縫式槽邊排風(páifēnɡ)罩第四十五頁，共56頁。圖4-23槽的布置(bùzhì)形式圖圖4-24條縫形式(xíngshì)第四十六頁，共56頁。（1）高截面(jiémiàn)單側(cè)排風（2）低截面(jiémiàn)單側(cè)排風（3）高截面雙側(cè)排風(páifēnɡ)（總風量）（4）低截面雙側(cè)排風（總風量）（5）高截面環(huán)形排風（6）低截面環(huán)形排風條縫式槽邊排風罩的阻力按右式計算不同形式的槽邊排風罩，其排風量計算公式是不同的。§4.8.2排風量計算公式第四十七頁，共56頁。由吹風口和吸氣口組合而成.它通過(tōngguò)吹出射流和吸入氣流聯(lián)合作用來提高所需的“控制風速”,從而達到排除污染氣體的目的。吹吸罩需要考慮到吸氣口口腔氣速度衰減(shuāijiǎn)很快，而吹氣氣流形式的氣幕作用的距離較長的特點，在槽面的一側(cè)設(shè)噴口噴出氣流，而另一側(cè)為吸氣口，吸入噴出的氣流以及被氣幕卷入的周圍空氣和槽面污染氣體。這種吹吸氣流共同作用的集氣罩稱為吹吸罩?！?.9.1吹吸式排風(páifēnɡ)罩的形式氣幕式圖4-25§4.9吹吸式排風罩旋風式圖4-26演示1演示2第四十八頁，共56頁。圖4-25吹吸罩的氣流(qìliú)分布圖4-26旋風式吹吸罩第四十九頁，共56頁。吹吸罩設(shè)計計算的目的是確定吹風(chuīfēng)量、吸風量、吹風(chuīfēng)口高度、吹出氣流速度以及吸風口設(shè)計和吸入氣流速度。通常采用的方法是巴杜林提出的速度控制法。§4.9.2吹吸罩的設(shè)計(shèjì)計算吹吸氣流是一種性質(zhì)比較復雜的氣流,怎樣進行合理的設(shè)計和計算(jìsuàn),至今還是國內(nèi)外進一步研究的課題.目前較常采用的主要有速度控制法和流量比法。第五十頁，共56頁。屋頂集氣罩是是一種特殊(tè