通風(fēng)工程(第4章)

1第4章局部通風(fēng)24.1概述局部通風(fēng)－利用局部氣流，使局部工作地點不受有害物污染，造成良好的空氣環(huán)境。特點需要的風(fēng)量小、效果好。是控制污染物、改善室內(nèi)環(huán)境最有效的方法，設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先采用。分類

局部排風(fēng)，局部送風(fēng)，局部送、排風(fēng)。3局部排風(fēng)

有害物在哪里產(chǎn)生，就在哪里收集起來將其排出！系統(tǒng)構(gòu)成

局部排風(fēng)罩、風(fēng)管、除塵或凈化設(shè)備、風(fēng)機(jī)、（排氣管）4局部送風(fēng)

哪里需要，就將風(fēng)送到哪里！

系統(tǒng)式和風(fēng)扇循環(huán)兩種形式54.2局部排風(fēng)的設(shè)計原則總的原則系統(tǒng)造價低、排風(fēng)量小并能最大限度地排出有害物；盡可能采用自然通風(fēng)。

系統(tǒng)劃分的概念一個通風(fēng)系統(tǒng)通常是由一臺風(fēng)機(jī)與其聯(lián)系在一起的管道及設(shè)備構(gòu)成的。根據(jù)通風(fēng)的要求，為便于運行管理，常分設(shè)多個系統(tǒng)，叫做系統(tǒng)劃分。6

局部排風(fēng)系統(tǒng)劃分的原則為了正確合理地劃分排風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)對工藝流程、設(shè)備使用及有害物的特性作全面的了解和分析。對下列情況應(yīng)單獨設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)：（1）有害物混合后可能引起燃燒或爆炸；（2）混合后形成毒害更大或腐蝕性的混合物或化合物；（3）混合后易使蒸氣凝結(jié)并積聚粉塵；（4）放散劇毒物質(zhì)的房間和設(shè)備；（5）高溫高濕性氣體。

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局部排風(fēng)罩的形式及設(shè)計原則

局部排風(fēng)系統(tǒng)的效果主要取決于局部排風(fēng)罩的設(shè)計和風(fēng)量形式按工作原理不同分為以下幾種基本類型：1）密閉罩把有害物源全部密封在罩內(nèi)留有1工作孔和2風(fēng)機(jī)排風(fēng)優(yōu)點－較小風(fēng)量獲得良好的效果缺點－觀察、操作、檢修不便8

2）柜式排風(fēng)罩（通風(fēng)柜）密閉罩的一種特殊形式，靠近操作人員的一面是敞開的。a）小型b）大型

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3）外部吸氣罩

有害物源不能密閉時，可以把排風(fēng)罩放在有害源附近，依靠風(fēng)機(jī)在罩口造成的抽吸作用，將有害物吸入罩內(nèi)。10

4）接受式排風(fēng)罩

污染氣流本身會產(chǎn)生一定的運動，可以將排風(fēng)罩設(shè)在污染氣流的前方，讓它直接進(jìn)入罩內(nèi)，稱之為接受罩。11

5）吹吸式排風(fēng)罩

單純的抽吸作用常常是不夠的，可以利用吹、吸氣流的共同作用，控制和輸送有害物，稱之為吹吸式排風(fēng)罩。12

設(shè)計原則1）盡可能采用密閉罩或柜式排風(fēng)罩。2）局部排風(fēng)罩應(yīng)盡可能包圍或靠近有害物發(fā)生源。3）在不影響操作的條件下，罩的四周應(yīng)盡可能設(shè)圍擋。4）排風(fēng)罩吸氣氣流與污染氣流方向盡可能一致。5）已被污染的吸氣氣流不允許通過人的呼吸區(qū)。6）盡可能消除或減小罩口附近干擾氣流的影響。7）結(jié)構(gòu)簡單、與工藝協(xié)調(diào)、不妨礙操作和維修。13

局部排風(fēng)的凈化處理排風(fēng)氣體在排入大氣前，是否需要凈化處理應(yīng)考慮下列因素：（1）有害物質(zhì)的毒性及排出物濃度；（2）周圍的自然有利條件和排出口的有利方位；（3）應(yīng)符合現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》）。144.3排風(fēng)罩設(shè)計計算理論局部排風(fēng)罩實現(xiàn)“捕集”有害物功能，它通過罩口附近的氣流運動，捕集或控制有害物的擴(kuò)散和傳播。罩口的氣流運動規(guī)律是排風(fēng)罩設(shè)計計算理論的基礎(chǔ)。

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排風(fēng)罩口的氣流運動規(guī)律兩種基本氣流運動方式：（1）吸氣口氣流的吸入流動

（2）吹氣口氣流的吹出流動

吸入口氣流運動規(guī)律

吸氣口面積較小時，可以看作為“點匯”，分為自由吸氣口和受限吸氣口兩種類型。16

根據(jù)流體力學(xué)，自由空間的“點匯”吸氣口的吸氣量為：L－氣體流量（m3/s）；v1、v2－球面1和球面2上的氣流速度（m/s）；r1、r2－球面1和球面2的半徑（m）。

對受限的“點匯”吸氣口（例如設(shè)在墻上，吸氣范圍減小一半），吸氣量為：

L一定時，v∝1/r2,而且隨吸氣范圍減小，v增大。?（1）罩口盡量靠近污染源，（2）減小吸氣范圍。17

實際上，吸氣口有一定大小，不能看作點匯，而且氣流有阻力，等速面不是球面。設(shè)計時，不能直接把“點匯”吸氣口的流動規(guī)律用于排風(fēng)罩的計算。18

吹出氣流（射流）運動規(guī)律

自由射流和受限射流等溫射流和非等溫射流基本特征：能量密度、速度衰減慢。吹蠟燭！吸蠟燭？19

吹吸氣流

根據(jù)吹、吸氣流的不同情況，形成三種基本吹吸氣流形式。20

排風(fēng)罩排風(fēng)量計算方法控制點－距離吸氣口最遠(yuǎn)的有害物散發(fā)點?？刂骑L(fēng)速（捕集風(fēng)速）Vx－控制點上的氣流運動速度?？刂骑L(fēng)速法－為了保證有害物全部吸入罩內(nèi)，必須使控制點上產(chǎn)生的氣流速度大于控制風(fēng)速。21

控制風(fēng)速Vx一般通過實驗測得，也可以采用CFD方法得到。如果缺乏實驗數(shù)據(jù)，設(shè)計時可以參考表4-2、3、4。22

應(yīng)選擇合適的控制風(fēng)速控制風(fēng)速法計算排風(fēng)量確定控制風(fēng)速Vx?確定罩口平均風(fēng)速V0

?計算排風(fēng)量L式中：L

－吸氣口的排風(fēng)量，F(xiàn)－吸氣口面積（4-10）234.4密閉罩密閉對防塵的作用“密閉”隔斷了粉塵與室內(nèi)二次氣流的聯(lián)系，可以防止粉塵的飛揚傳播。

密閉罩的基本形式密閉罩形式多樣，按照它與工藝設(shè)備的配置關(guān)系，分為三類：

局部密閉罩、整體密閉罩、大容積密閉罩

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25影響密閉罩性能的因素正壓的產(chǎn)生、危害和消除產(chǎn)生－機(jī)械和物料運動、罩內(nèi)外溫度差、鼓風(fēng)危害－塵化氣流經(jīng)孔隙漏出消除－排風(fēng)和擴(kuò)容緩沖排風(fēng)口的位置應(yīng)避免含塵氣流濃度高或飛濺區(qū)遠(yuǎn)離敞開口，防止氣流短路應(yīng)在罩內(nèi)壓力最高的部位，密閉罩的容積－足夠大以避免粉塵飛濺

26密閉罩的計算按空氣平衡原理

按換氣次數(shù)法計算按截面風(fēng)速計算

（4-11）（4-12）（4-13）

物料或工藝設(shè)備帶入罩內(nèi)的空氣量

由孔口或不嚴(yán)密縫隙吸入的空氣量

密封罩截面積

垂直于密封罩面的平均風(fēng)速

密封罩容積

換氣次數(shù)274.5柜式排風(fēng)罩

柜式排風(fēng)罩（又稱通風(fēng)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(jìn)行。排風(fēng)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(jī)械設(shè)備的擾動、化學(xué)反應(yīng)或熱源的熱壓以及室內(nèi)橫向氣流的干擾等原因引起的有害物逸出，必須對柜式排風(fēng)罩進(jìn)行抽風(fēng)，使罩內(nèi)形成負(fù)壓。284.5柜式排風(fēng)罩形式－根據(jù)排風(fēng)形式分成三種（1）下部排風(fēng)柜式罩

適用于無發(fā)熱體、有害氣體密度大于空氣的情況29（2）上部排風(fēng)柜式罩

適用于有發(fā)熱體或有害氣體密度小于空氣的情況30（3）上、下聯(lián)合排風(fēng)柜式罩

適用于有發(fā)熱體、有害氣體密度大小不等的情況31柜式罩排風(fēng)量的計算

L1－柜內(nèi)污染氣體的發(fā)生量（m3/s）;V－工作孔上的控制風(fēng)速（m/s），見表4-7；F－工作孔、觀察孔及其他縫隙的總面積（m2）;β－安全系數(shù)，一般取1.05～1.10。

（4-14）324.6外部吸氣罩形式－根據(jù)罩與污染源的相對位置分成兩類側(cè)吸式和上吸式（傘形罩）排風(fēng)量計算側(cè)吸罩排風(fēng)量－采用控制風(fēng)速法

吸氣罩口平均風(fēng)速v0是控制點至罩口距離x、罩口面積F以及控制風(fēng)速vx的函數(shù)：（4-15）（4-10）各種外部吸氣罩排風(fēng)量計算公式見表4-8（P81）。33上吸罩排風(fēng)量

（1）控制風(fēng)速法（4-23）P－污染源周長（m），應(yīng)扣除遮擋面;H－罩口至污染源的距離（m）；vx－敞口流速（m/s）,0.25～2.5；K－安全系數(shù)，一般取1.4。

（2）按罩口平均風(fēng)速計算根據(jù)實驗或經(jīng)驗得出v0，按L=v0F計算排風(fēng)量。

注意：罩口面積F比污染源面積要大，邊長加0.8H。〔例4-1、2、3〕344.7熱源上部接受式排風(fēng)罩熱射流及其計算

兩種形式對流散熱形成的熱射流－按下面方法計算熱氣流（熱煙氣）射流－實測設(shè)計熱過程傘形排風(fēng)罩的關(guān)鍵是計算誘導(dǎo)上升的氣流流量及上升氣流在不同高度上的橫截面大小。熱過程排風(fēng)罩不同于冷過程排風(fēng)罩，其排風(fēng)量取決于它所接受的熱氣流大小，不存在控制風(fēng)速的問題。35

熱源頂部熱射流流量L0Q－對流散熱量;AP－熱源頂部熱射流的橫斷面積；h－熱源定性尺寸；F－熱源的對流散熱面積；Δt－熱源表面與周圍空氣的溫度差；α－對流放熱系數(shù)；A－系數(shù)。

36高度的影響dZ－熱射流直徑（m）;

vZ－熱射流流速（m/s）；LZ－熱射流流量（m3/s）；Z－假想點源至計算斷面的有效距離（m）,Z=H+2B。

H（或H<1m）：低懸罩

H

按下式計算：高懸罩近似認(rèn)為熱射流的流量和斷面積不變。37熱源上部接受罩的排風(fēng)量計算

實際使用的接受罩，罩口尺寸和排風(fēng)量必須適當(dāng)加大實際上－橫向氣流的影響，熱射流發(fā)生偏斜，污染氣體溢出罩外。H愈大，影響愈嚴(yán)重。理論上－等于罩口斷面上熱射流的流量斷面尺寸等于罩口熱射流尺寸污染氣體全部排出

首先分析不同上升高度熱射流的流量、流速和斷面直徑，然后按“罩口斷面的熱射流流量+罩口擴(kuò)大面吸入空氣量”的方法計算排風(fēng)量。L0L1L138

低懸罩排風(fēng)量：尺寸：邊長或直徑＋0.5H高懸罩排風(fēng)量：尺寸：dZ＋0.8H罩口擴(kuò)大斷面空氣速度

V'=0.5~0.75m/s〔例4-4〕394.8槽邊排風(fēng)罩

外部吸氣罩的一種特殊形式，專門用于各種工業(yè)槽。分類單側(cè)－槽寬B≤700mm雙側(cè)－槽寬B>700mm（B>1200mm時宜用吹吸式）周邊形－槽的直徑D=500～100040

槽邊排風(fēng)罩的結(jié)構(gòu)形式吸氣口兩種形式平口式－槽寬B≤700mm，吸氣范圍大。條縫式－低截面E<250，高截面E≥250，

增大E可以減小吸氣范圍。41

槽的布置形式－靠墻布置和自由布置，影響吸氣范圍42

兩種形式的條縫等高條縫－速度不均勻，始端大、末端小，與f/F1有關(guān)，

f/F1≤0.3近似認(rèn)為均勻，>0.3采用楔形。楔形條縫－條縫高度見表4-10，條縫口控制風(fēng)速7~10m/s。條縫面積罩口斷面積43

排風(fēng)量計算公式條縫式槽邊排風(fēng)罩阻力：高截面單側(cè)雙側(cè)環(huán)形低截面單側(cè)雙側(cè)環(huán)形〔例4-5〕A-槽長，B-槽寬，D-圓型槽直徑444.9吹吸式排風(fēng)罩

吹吸式排風(fēng)罩的形式利用射流作動力：輸送有害物到排風(fēng)罩口，再由其排出。特點：風(fēng)量小、控制污染效果好、抗干擾能力強(qiáng)、不影響操作。45

吹吸罩的設(shè)計計算設(shè)計計算內(nèi)容：除了結(jié)構(gòu)布置方式外，需要確定吹、吸風(fēng)口的尺寸和流量（或速度）。方法：速度控制法和流量比法巴杜林的速度控制法：認(rèn)為只要保持吸風(fēng)口前吹氣射流末端的平均速度不小于一定的數(shù)值（0.75～1.0m/s），就可以保證有效控制污染物。按巴杜林的方法，常用工業(yè)槽的設(shè)計計算步驟見P93〔例4-6〕46

流量比法：基于流線合成的思想。吹出氣流、吸氣氣流和污染氣流的綜合作用。L1-排風(fēng)量；L0-吹風(fēng)口吹風(fēng)量；LG-污染氣體量；LS-從周圍吸入的空氣量；K-流量比。經(jīng)濟(jì)設(shè)計式：在不發(fā)生有害物泄漏的前提下，使（L0+L1）保持最小。474.10排風(fēng)罩的其它形式