第四章 通風(fēng)設(shè)施 1

局部排風(fēng)罩第四章

第四章局部排風(fēng)罩局部排風(fēng)罩是局部排風(fēng)系統(tǒng)的重要組成部風(fēng)。通過局部排風(fēng)罩口的氣流運(yùn)動，可在有害物散發(fā)地點(diǎn)內(nèi)直接捕集有害物或控制其在車間的擴(kuò)散，保證室內(nèi)工作區(qū)有害物濃度不超過國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。研究局部排風(fēng)罩口的氣流運(yùn)動規(guī)律是本章的重點(diǎn)，排風(fēng)罩的設(shè)計(jì)計(jì)算是通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，選擇及設(shè)計(jì)如不合理，直接影響除塵效果。

掌握局部排風(fēng)罩的類型、結(jié)構(gòu)原理、特點(diǎn)以及各排風(fēng)罩的用途；掌握各種排風(fēng)罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)及排風(fēng)量的計(jì)算方法；掌握排風(fēng)罩吸氣口風(fēng)流的運(yùn)動規(guī)律(風(fēng)流結(jié)構(gòu)和風(fēng)速分布及其分析方法)。 學(xué)習(xí)基本要求局部排風(fēng)罩受生產(chǎn)設(shè)備和工藝條件的限制，型式多樣，按其作用原理可分為以下幾種基本類型。⒈密閉罩它又可分為全密閉罩、半密閉罩和通風(fēng)柜三種型式。它把塵源或有害物源全部或大部分密閉在罩內(nèi)，在罩上設(shè)有較小的工作孔，以觀察罩內(nèi)工作，并從罩外吸入空氣，罩內(nèi)污染空氣由風(fēng)機(jī)排出。它只需較小的排風(fēng)量就能有效的影響。局部排風(fēng)罩的基本型式一、局部排風(fēng)罩的基本型式全密閉罩通風(fēng)柜半全密閉罩2.外部集氣罩利用罩口外部吸氣匯流的運(yùn)動將粉塵吸入罩內(nèi)的排風(fēng)罩稱為外部罩。型式有上吸罩、下吸罩和側(cè)吸罩等等。適用于不能對塵源進(jìn)行密閉的場合；吸氣氣流的速度必須大于粉塵的逃逸速度；當(dāng)含塵氣流的運(yùn)動方向與罩口吸氣方向不一致或粉塵發(fā)散點(diǎn)距罩口較遠(yuǎn)時(shí)，外部罩所需排風(fēng)量較大。3.接受罩有些生產(chǎn)過程或設(shè)備本身會產(chǎn)生或誘導(dǎo)一定的氣流運(yùn)動，帶動有害物一起運(yùn)動，如高溫?zé)嵩瓷喜康膶α鳉饬骷吧拜喣ハ鲿r(shí)拋出的磨屑及大顆粒粉塵所誘導(dǎo)的氣流等。對這種情況，應(yīng)盡可能把排風(fēng)罩設(shè)在污染氣流前方，讓它直接進(jìn)入罩內(nèi)。這類排風(fēng)罩稱為接受罩。4.吹吸式集氣罩由于生產(chǎn)條件的限制，有時(shí)外部吸氣罩距有害物源較遠(yuǎn)，這樣單純依靠罩口抽吸作用，要在有害物源附近造成一定的空氣流動是困難的。對此可以采用吹吸式排風(fēng)罩，它利用射流能量密度高、速度衰減慢特點(diǎn)，用吹出氣流把有害物吹向設(shè)在另一側(cè)的吸風(fēng)口。采用吹吸式通風(fēng)可使用排風(fēng)量大大減少。

在某些情況下，還可以利用吹出氣流在有害物源周圍形成一道氣幕，象密閉罩一樣使有害物的擴(kuò)散控制在較小的范圍內(nèi)，保證局部排風(fēng)系統(tǒng)獲得良好的效果。氣流運(yùn)動規(guī)律吸氣口氣流的吸入流動吹氣口氣流的吹出流動一、吸氣口氣流的吸入流動（一）空間點(diǎn)匯當(dāng)吸氣口面積和空氣粘性忽略不計(jì)時(shí)，可將吸氣口視為空間點(diǎn)匯。氣流的等速面為一系列以吸氣口為中心的同心球面。吸氣口四周無圍擋時(shí)，吸氣口外部空氣速度與吸氣口處空氣速度的關(guān)系。當(dāng)需要的Q一定時(shí)?個(gè)球面時(shí)?個(gè)球面時(shí)1/8個(gè)球面時(shí)從公式可以看出，吸氣口外某一點(diǎn)的空氣流速與該點(diǎn)至吸氣口距離的平方成反比例，而且它是隨吸氣口吸氣范圍的減少而增大的。因此設(shè)計(jì)時(shí)罩口應(yīng)盡量靠近有害物源，并設(shè)法減小其吸氣范圍。（二）平面點(diǎn)匯（二維）吸氣口可看成平面點(diǎn)匯（空間線匯）。在距吸氣口一定距離以外，可以忽略吸氣口面積的影響，則等速面為一系列以吸氣口為軸心的圓柱面。l—吸氣口長度Vr與r成反比（三）實(shí)際排風(fēng)罩實(shí)際采用的排風(fēng)罩都是有一定面積的，不能看作一個(gè)點(diǎn)，因此不能把點(diǎn)匯吸氣口的流動規(guī)律直接應(yīng)用于外部吸氣罩的計(jì)算。為了解決生產(chǎn)實(shí)踐中提出的問題很多人曾對各種吸氣口的氣流運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究。通過實(shí)驗(yàn)求得四周無法蘭邊和四周有法蘭邊的圓形吸氣口的速度分布圖。這兩個(gè)圖的橫坐標(biāo)是（x—某一點(diǎn)距吸氣口的距離，—吸氣口的直徑），等速面的速度是以吸氣口流速的百分?jǐn)?shù)表示的。不同情況下吸氣口和等速面處速度之間的關(guān)系對于無邊的圓形或矩形（寬（b）長（l）比大于或等于0.2）吸氣口

四周有邊的情況對于有邊的圓形或矩形（寬（b）長（l）比大于或等于0.2）吸氣口僅適用于x<1.5d的場合。當(dāng)x>1.5d，實(shí)際的速度衰減要比計(jì)算值大。吹氣口氣流的吹出流動集氣罩吸風(fēng)量計(jì)算方法控制速度法流量比法一、控制風(fēng)速法控制風(fēng)速法原理：就是使排風(fēng)量在邊緣控制點(diǎn)上形成能使有害物吸入罩內(nèi)的控制風(fēng)速的方法。

零點(diǎn)：粉塵離開塵源后，在靜止空氣中速度降為零的點(diǎn)（降到和室內(nèi)無規(guī)則氣流運(yùn)動速度同樣大?。?/p>

控制點(diǎn)：距離排風(fēng)罩口最遠(yuǎn)的零點(diǎn)。

塵化距離：塵源中心到控制點(diǎn)的距離。

控制距離：排風(fēng)罩口到控制點(diǎn)的距離。污染物散發(fā)情況控制風(fēng)速（m/s）以輕微的速度散發(fā)到幾乎是靜止的空氣中0.25~0.5以較低的速度散發(fā)到較平靜的空氣中0.5~1.0以相當(dāng)大的速度散發(fā)到空氣運(yùn)動速度的區(qū)域1.0~2.5以高速散發(fā)到空氣運(yùn)動很迅速的區(qū)域2.5~10控制點(diǎn)的控制風(fēng)速外部吸氣罩需要多大的排風(fēng)量Q，才能在距罩口x米處造成必要的控制風(fēng)速vx？要解決這個(gè)問題，必須掌握Q和vx之間的變化規(guī)律。二、流量比法設(shè)計(jì)外部罩同時(shí)考慮污染氣流量和從罩口周圍吸入室內(nèi)空氣量的綜合作用，給出有關(guān)的計(jì)算公式。流量比K把剛好不發(fā)生泄漏時(shí)的流量比稱為極限流量比，以

表示。

實(shí)驗(yàn)研究表明，與污染氣體發(fā)生量無關(guān)，只與有害物源和罩的相對尺寸有關(guān)。

排風(fēng)罩排風(fēng)量計(jì)算

式中

—考慮干擾氣流影響的安全系數(shù)，按下表確定；—設(shè)計(jì)流量比。

干擾氣流速度安全系數(shù)0－0.1550.15－0.380.3－0.45100.45－0.615

⒈極限流量比Kvm的計(jì)算式都是在特定條件下通過實(shí)驗(yàn)求得的，計(jì)算時(shí)應(yīng)注意這些公式的適用范圍。⒉流量比法是污染氣體發(fā)生量Q1為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算的。Q1應(yīng)根據(jù)實(shí)測的發(fā)散速度和發(fā)散面積計(jì)算確定。⒊周圍干擾氣流對排風(fēng)量有很大影響，在可能條件下就設(shè)法減弱它的影響。v0應(yīng)盡可能實(shí)測確定。應(yīng)用流量比法計(jì)算應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：防塵密閉罩

對于產(chǎn)塵設(shè)備應(yīng)盡可能進(jìn)行密閉，以隔斷在生產(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，防止粉塵隨室內(nèi)氣流飛揚(yáng)傳播。設(shè)備密閉得好，只需較小的排風(fēng)量就能獲得較好的防塵效果。一、全密閉罩將整個(gè)塵源密封起來的排風(fēng)罩，根據(jù)其密閉范圍的大小，基本上可分為局部密閉罩、整體密閉罩、和室式密閉罩三種。

局部密閉罩

只將產(chǎn)塵點(diǎn)予以密閉，特點(diǎn)是產(chǎn)塵設(shè)備及傳動裝置在罩外，便于檢修。罩內(nèi)容積小，所需排風(fēng)量小。但是當(dāng)含塵氣流速度較大或產(chǎn)塵設(shè)備引起的誘導(dǎo)氣流速度較大時(shí)，罩內(nèi)不易造成負(fù)壓，致使粉塵外溢。因此局部密閉罩適用于集中連續(xù)散發(fā)粉塵且含塵氣流速度不大的塵源。整體密閉罩

將產(chǎn)塵設(shè)備大部或全部予以封閉，只將傳動裝置留在罩外。其特點(diǎn)是密閉罩基本上可成為獨(dú)立整體，設(shè)計(jì)容易，密封性好。罩上設(shè)置觀察窗監(jiān)視設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況。檢修時(shí)可打開檢修門，必要時(shí)可拆除部分罩體。整體密閉罩適用于含塵氣流速度較大、陣發(fā)性散發(fā)粉塵和設(shè)備多處產(chǎn)塵等情況。室內(nèi)密閉罩

將產(chǎn)塵設(shè)備（包括傳動機(jī)構(gòu)）全部密閉，形成獨(dú)立的小室。其特點(diǎn)是罩內(nèi)容積大，粉塵不易外逸；檢修設(shè)備時(shí)可直接進(jìn)入罩內(nèi)。這種罩適用于產(chǎn)塵量大且不宜采用局部和整體密閉罩的情況，特別是設(shè)備需要頻繁檢修的場合。其缺點(diǎn)是占地面積大，建造費(fèi)用大，不宜大量采用。⒈機(jī)械設(shè)備運(yùn)動在罩內(nèi)造成的正壓⒉物料運(yùn)動在罩內(nèi)造成的正壓⒊由于罩內(nèi)外溫度差造成的正壓。罩內(nèi)氣壓的變化設(shè)計(jì)全密閉罩時(shí)應(yīng)遵循的原則1.全密閉罩的結(jié)構(gòu)及型式應(yīng)便于工人操作，不應(yīng)妨礙工藝生產(chǎn)過程；2.盡可能將塵源或產(chǎn)塵設(shè)備完全密閉，罩上所有的接縫要嚴(yán)密以防止漏風(fēng)；3.罩的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能使可拆卸式的；4.應(yīng)對密閉罩進(jìn)行排風(fēng)，使罩內(nèi)保持一定的負(fù)壓，排風(fēng)口的位置應(yīng)設(shè)在罩內(nèi)壓力最高的部位，要避開含塵濃度高或粉料飛濺的部位；5.工作孔口和縫隙處進(jìn)入罩內(nèi)的空氣速度，與工藝設(shè)備的型號、規(guī)格和罩子型式有關(guān)，可從有關(guān)手冊中查得，一般取1~4m/s。6.為避免過多物料或粉塵吸走，密閉罩排氣口的空氣速度不宜太高，可參考下列數(shù)值：篩落的極細(xì)粉塵0.4~0.6m/s，粉碎或磨碎的細(xì)粉小于2m/s；對于粗粒狀物料小于3m/s。排風(fēng)量

防塵密閉罩的排風(fēng)量由兩部分組成，即運(yùn)動物料帶入罩內(nèi)的誘導(dǎo)空氣量（如物料輸送）或工藝設(shè)備供給的空氣量（如設(shè)有鼓風(fēng)裝置的混砂機(jī)）和為消除罩內(nèi)的正壓由孔口或不嚴(yán)密縫隙吸入的空氣量。式中

Q—防塵密閉罩排風(fēng)量，m3/s；Q1—物料或工藝設(shè)備帶入罩內(nèi)的空氣量，m3/s；

Q2—由孔口或不嚴(yán)密縫隙吸入的空氣量，m3/s。當(dāng)Q2>>Q1時(shí)實(shí)際問題中，F(xiàn)i不易確定，只能估算。部分工藝可以查表來確定。二、半密閉罩當(dāng)工藝生產(chǎn)條件不允許對塵源全部密閉，只能大部分密閉時(shí)，可采用半密必罩。化學(xué)實(shí)驗(yàn)室用的通風(fēng)柜是柜式排風(fēng)罩的典型代表，工人能直接進(jìn)入內(nèi)部操作，室式通風(fēng)柜在國外也有較多應(yīng)用。它們的工作原理和密閉罩是相同的，其排風(fēng)量按下式計(jì)算：

式中L1—柜內(nèi)的污染氣體發(fā)生量，m3/s；v—工作孔上的控制風(fēng)速，m/s；S—工作孔或縫隙的面積，m2

；K—安全系數(shù)，。當(dāng)罩內(nèi)存在發(fā)熱量較大的熱源時(shí)，h—敞開面高度（m）M—罩內(nèi)發(fā)熱量（W）F—敞開面面積（m2）工作孔的速度分布對其工作效果有很大影響。工作孔速度分布不均勻，有害氣體會從速度小的地點(diǎn)逸入室內(nèi)。右圖是冷過程通風(fēng)柜采用上部排風(fēng)時(shí)，氣流的運(yùn)動情況。工作孔上部的吸入速度為平均流速的150%，而下部僅為平均流速的60%，有害氣體會從下逸出。

為了改善這種狀況，應(yīng)把排風(fēng)口設(shè)在通風(fēng)柜的下部，如圖所示。

對于產(chǎn)熱量較大的工藝過程，罩內(nèi)的熱氣流要向上浮升，如果仍象冷過程一樣，在下部吸氣，有害氣體就會從上部逸出，見右圖。因此熱過程的通風(fēng)柜必須在上部排風(fēng)。

對于發(fā)熱量不穩(wěn)定的過程，可在上下均設(shè)排風(fēng)口，見圖，隨柜內(nèi)發(fā)熱量的變化，調(diào)節(jié)上、下排風(fēng)量的比例，使工作孔的速度分布比較均勻。三、通風(fēng)柜型式很多，按排氣口的位置可分為：1.上部排風(fēng)通風(fēng)柜2.下部排風(fēng)通風(fēng)柜3.上下聯(lián)合排風(fēng)通風(fēng)柜4.供氣式通風(fēng)柜右圖是送風(fēng)式通風(fēng)柜，通風(fēng)柜排風(fēng)量的70%左右由上部洞口送給（采用室外空氣），其余30%左右從室內(nèi)流入罩內(nèi)。在需要供熱或供冷的房間設(shè)置送風(fēng)式通風(fēng)柜后，可以節(jié)能60%左右。

外部集氣罩

外部罩對粉塵的控制作用是通過罩外吸氣匯流流動而產(chǎn)生的。只有當(dāng)外部罩產(chǎn)生的吸氣匯流流動足以克服粉塵向任一方向的擴(kuò)散運(yùn)動時(shí)，才能將塵源散發(fā)出的所有粉塵吸入罩內(nèi)。外部產(chǎn)生的吸氣匯流流場主要與外部罩的結(jié)構(gòu)型式和吸氣流量有關(guān)。設(shè)計(jì)外部罩的任務(wù)就是根據(jù)塵源的性質(zhì)和工藝生產(chǎn)條件，正確選擇外部罩的型式和以最小的吸氣流量將粉塵捕獲。設(shè)計(jì)外部罩的主要方法是控制風(fēng)速法和流量比法。不同情況下吸氣口和等速面處速度之間的關(guān)系對于無邊的圓形或矩形（寬（b）長（l）比大于或等于0.2）吸氣口

四周有邊的情況對于有邊的圓形或矩形（寬（b）長（l）比大于或等于0.2）吸氣口僅適用于x<1.5d的場合。當(dāng)x>1.5d，實(shí)際的速度衰減要比計(jì)算值大。設(shè)在工作臺上的側(cè)排風(fēng)罩的排風(fēng)量：

罩口型式風(fēng)量計(jì)算公式自由懸掛條縫形罩無邊板有邊板臺面條縫形罩無邊板有邊板四、上部傘形排風(fēng)罩排風(fēng)量計(jì)算排風(fēng)罩如果設(shè)在工藝設(shè)備上方，由于設(shè)備的限制，氣流只能從側(cè)面流入罩內(nèi)，罩口的流線如圖。上吸式排風(fēng)罩的尺寸及安裝位置按圖確定。為了避免橫向氣流的影響，要求罩子每邊均較塵源大0.4H（H為罩口至塵源表面的距離），其排風(fēng)量按下式計(jì)算。

式中vx

—邊緣控制點(diǎn)的控制風(fēng)速。

K—考慮沿高速分布不均勻的安全系數(shù)，通常取K=1.4。例2：有一浸漆槽槽面尺寸為0.6×1.0m，為排除有機(jī)溶劑蒸汽，在槽上方設(shè)排風(fēng)罩，罩口至槽面距離H=0.4m，罩的一個(gè)長邊設(shè)有固定擋板，計(jì)算排風(fēng)罩排風(fēng)量（vx=0.25m/s）。解:罩口尺寸:長邊A=1.0+0.40.42=1.32m短邊B=0.6+0.40.42=0.92m因一邊設(shè)有擋板，罩口周長：P=1.32+0.922=3.16m根據(jù)公式：應(yīng)當(dāng)指出，上述計(jì)算方法的核心是在邊緣控制點(diǎn)上造成一定的控制風(fēng)速，以便把有害物全部吸入罩內(nèi)。五、槽邊排風(fēng)罩排風(fēng)量計(jì)算安裝形式有單側(cè)、雙側(cè)和周邊三種。（1）當(dāng)槽面寬度B<500mm時(shí)采用單側(cè)形式；（2）當(dāng)槽面寬度B=800~1200mm時(shí)必須采用雙側(cè)形式排風(fēng)；（3）當(dāng)槽面寬度B>1200mm時(shí)采用吹吸式；（4）當(dāng)槽面直徑D=500~1000mm時(shí)采用周邊形式。七、外部罩設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題設(shè)計(jì)外部罩時(shí)，一些共性的問題：1.應(yīng)采取有效措施防止有害物的擴(kuò)散及車間橫向氣流的干擾，外部罩的安裝位置應(yīng)配合工藝，盡量靠近有害物源；2.在不妨礙操作的情況下，排風(fēng)罩的位置應(yīng)使吸風(fēng)氣流從操作人員一側(cè)流向有害物源，以防止有害物對操作人員的影響；3.一般傘形罩的罩口面積不應(yīng)小于有害物擴(kuò)散區(qū)的水平面積，側(cè)吸罩的罩口長度應(yīng)不小于有害物擴(kuò)散區(qū)的邊長，當(dāng)有害物擴(kuò)散區(qū)很