第4章 通风设施

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2
设在工作台上的外部罩: Qwb
1 (10 x 2 F )v x 2
控制风速vx的大小参照下表确定:
2.条缝罩 指宽长比小于0.2的矩形侧吸式集气罩,需要风量公式:
Qwb kt Lt xv x
3.槽边吸气罩 条缝式吸气罩需要风量计算公式: (1)高截面单侧吸风
B Qc 2vx AB A
全密闭罩只需较小的吸风量 就能在罩内造成一定的负压, 能有效控制有害物的扩散,并 且集气罩气流不受周围气流的 影响。
密闭罩的形式,可分为三类: (1)局部密闭罩
适用于含尘气流速度低、 瞬时增压不大且集中连续扬 尘的点。
(2)整体密闭罩 特点是密闭罩本身为独立 整体,易于密闭,通过罩外 的观察孔对设备监视,设备 传动部分的维修在罩外进行。 适用于有振动且气流速度 较大的场合。
Qg L1 vg S g K g
工作孔上的吸入速度一般为0.25~0.75m/s,也可按下表及 相关手册确定。
三、外部吸气罩吸风量计算 1.圆形或准圆形侧吸式集气罩
圆形或长宽比大于0.2的矩形侧吸式集气罩需要风量按下
式计算: 四周无边: 四周有边:
Qwb (10x2 F )vx
Qwb 0.75(10x F )vx
二、密闭罩吸风量计算 1.全密闭罩 全密闭罩的需要风量Qmb,一般由两部分组成: 一部分是由运动物料带入罩内的诱导空气量或工艺设备供 给的空气量; 另一部分是为消除内正压并保持一定负压所需经孔口或不 严密缝隙吸入的空气量。 即:
Qmb Qmb1 Qmb 2
2.半密闭罩和柜式集气罩 需要风量Qg按下式计算
实验结果也可表示如下:
对于四周无法兰边的圆形吸气口,
v0 10x 2 F vx F
对于四周有法兰边的圆形吸气口,
10 x 2 F v0 0.75 vx F
式中,v0——吸气口的平均流速,m/s; vx——控制点上必需的气流速度即控制风速,m/s; x——控制点至吸气口的距离,m; F——吸气口面积,m2。
(2)非金属材料 包括一下两种: a.硬聚氯乙烯塑料板 适用于有酸性腐蚀作用的通风系统
b.玻璃钢
高强、不燃、耐腐蚀、耐高温、抗冷碰 刚性风筒既可用于通风机的吸入段,又可用于通风机的压 出段。
2.柔性风筒
分为: (1)普通胶布风筒、弹簧可伸缩胶布风筒 前者不能用作抽出式通风 (2)塑料风筒
(3)铝箔弹性螺旋伸缩软管
附壁射流为无因次距离来判断射流运动,无因次距离定为 ax ax0 x 或 x sn sn 式中,Sn是垂直于射流的空间断面面积。
当 x 0.1时,射流的扩散规律与自由射流相同,并称 x 0.1的
断面为第一临界断面。 当 x 0.1时,射流扩散受限,射流断面与流量增加变缓,动 量不再守恒,且到 x 0.2时射流流量最大,射流断面在稍后处 亦达最大,称 x 0.2的断面为第二临界断面。
(3)大容积密闭罩 特点是罩内容积大, 可以缓冲气流,减小局 部正压。通过罩外的观 察孔对设备监视,设备 传动部分的维修在罩内 进行。
适用于具有振动的设 备或产尘气流速度较大 的地点。
二、半封闭罩和柜式集气罩 柜式集气罩又称通风柜。 1)根据气流形式,有以下三种形式: (1)上部吸气式 (2)下部吸气式 如热过程的通风柜
Qc 2.36vx D
2
四、热源上部接受罩吸风量计算 高悬罩吸风罩按下式计算:
Qr Lz vF
低悬罩,则
Qr L0 vF
五、吹吸式集气罩风量计算 工业槽上的吹吸式排风罩如下图所示
1.临界断面法 原理:吹吸气口之间必然存在一个射流和扩流控制能力皆 最弱的断面,即临界断面,吹吸气流的临界断面一般发生在 x/B=0.6~0.8之间。 近似认为,在临界断面前吹出气流基本是按射流规律扩展 的,在临界断面后,由于吸入气流的影响,断面逐渐收缩。 即,吸气口的影响主要发生在临界断面之后。 从控制污染物外逸的角度出发,临界断面上的气流速度 (称为临界速度)要大于污染物扩散速度。
二、避风天窗 在天窗上采取一定措施,以保证天窗的排风口在任 何风向时均处于负压区而顺利排风。 常用的避风天窗主要有以下几种: (1)矩形天窗 (2)曲(折)线型天窗 (3)女儿墙天窗 (4)下沉式天窗
三、避风风帽 安装在自然通风系统的出口, 利用风力造成的负压,加强通 风能力。 减少风力作用下自然风压的 倒灌现象,稳定抽出式通风系 统的通风性能。
气罩、风筒及其连接件、地下通风构筑物、地
面建筑全面通风设施及其通风机附属装置。
第一节
吸入口与吹出口气流运动规律
集气罩罩口气流运动方式有两种:吸气口气流的吸入流动; 吹起口气流的吹出流动。 一、吸入口气流运动规律
吸气口附近形成负压
位于自由空间的点汇吸气口【图2-8-1(a)】的吸气量Q为 Q 4r12v1 4r22v2
本章学习目标
1.了解吸入口与吹出口气流运动规律
2.掌握集气罩基本类型与工作原理 3.掌握集气罩需要风量的计算方法 4.掌握风筒种类及其连接件的相关知识 5.掌握地面建筑全面通风设施的相关知识 6.了解地下全面通风构筑物的相关知识
通风设施:指隔断、引导和控制风流的设施。
根据工作场所及其风道的形式,可分为:集
(1)热源上部的热射流 分为:生产设备本身散发的热烟气;高温设备表面对流散 热时形成的热射流。 (2)罩口尺寸的确定 根据安装高度的不同分为两大类:低悬罩,高悬罩。
五、吹吸式集气罩 吹吸式通风具有风量小、污染控制效果好、抗干扰能力强、 不影响工艺操作等特点。
第三节
集气罩需要风量计算
一、集气罩需要风量计算方法 主要有控制速度法和流量比法,以前者占多数。 1.控制速度法 控制速度:在罩口前污染物扩散方向上的任意点均能使 污染物随吸入气流流入罩内并将其捕集所必需的最小吸气 速度。 控制点:吸气气流有效作用范围内的最远点。
吸气口气流速度分布特点:
(1)吸气口附近的等速面随离吸气口距离的增大,逐渐变成 椭圆面,在1倍吸气口直径D0处,接近为球面;故上两式仅适用 于x≤1.5d的场合,当x>1.5d时,实际的速度衰减要比计算值大。 (2)吸气口气流速度衰减较快,x/D0=1处气流速度已约降至 吸气口流速的7.5%; (3)对于结构一定的吸气口,其等速面形状大致相同,而吸 气口结构形式不同,其气流衰减规律则不同。
控制距离:控制点距罩口的距离。
关键:确定控制速度、集气罩结构、安设位置、气流。
2.流量比法 基本思路:把集气罩的排风量Q3看做是污染气流量Q1和 从罩口周围吸入室内空气量Q2之和,即: Q3=Q1+Q2=Q1(1+Q2/Q1)=Q1(1+Kv)
Kv称为流量比,其值越大,效果约好。考虑到经济合理 性,把能保证污染物不溢出罩外的最小段位称为临界流量 比或极限流量比,用Kvm表示。 Kvm是决定集气罩控制效果的主要因素。依据Kvm值计算 集气罩排风量的设计方法称为流量比法。
ax vx 0.48 d ; x 6.8 0.147 ; tan 3.4 d ax v0 d0 0 0.147 d0
2.附壁受限射流 当射流边界的扩展受到房间边壁的影响时,就称为受限射流 (或有限空间射流)。当射流断面面积达到有限空间横断面面 积的1/5时,射流受限,成为有限空间射流。
一般用于对美观要求较高和其他特殊要求的场合
二、风筒连接部件及阀门 1.风筒连接部件 包括风筒接头、变径管、三通、四通、弯头及与通风机的 连接件等。
刚性风筒一般采用法兰盘连接。连接部件与通风机的连接 要充分考虑尽可能减少局部阻力。
柔性风筒的接头方式有单反边接头、双反边接头、活三环 多反边接头、螺圈接头等多种形式。
(3)上下同时吸气式
2)按罩内作业过程是否放热均可分为热过程和冷过程 两种
三、外部吸气罩
按其与污染源的相对位置分为四类: 上部集气罩
下部集气罩
侧边集气罩 槽边集气罩
五、接受式吸气罩 简称接受罩,只起接受作用。
接受的气流分为两类:
1.粒状物料高速运动时所诱导的空 气流动; 2.热源上部的热射流。
二、吹出口气流运动规律 空气从吹气口吹出,在空间形成一股气流称为吹出气流或射 流。 按孔口及射流形状分:圆射流、矩形射流和扁射流(条缝射 流); 按空间界壁对射流的约束条件分:自由射流(吹向无限空间) 和受限射流(吹向有限空间); 按射流内部温度与周围空气温度是否相等,可分为:等温射 流和非等温射流; 按射流产生的动力分:机械射流和热射流。
1.自由等温射流
图2-8-3所示为自由等温射流的流动图,
具有如下特点: (1)形成湍流射流边界层
(2)全流场或局部流场气流参数分布保持相仿关系
(3)轴向速度衰减慢,流场中横向分速可被忽略 (4)各断面动量相等,其中静压与周围空气的压强相等
等温自由紊流(圆)射流的轴心速度vx、横断面直径dx、起 始段长度ln的计算公式为
(2)低截面单侧吸风
0.2
B Qc 3vx AB A
0.2
(3)高截面双侧吸风(总风量)
B Qc 2vx AB 2A
0.2
0.2
(4)低截面双侧吸风总风量
B Qc 3vx AB 2A
(5)高截面环形吸风
(6)低截面环形吸风
Qc 1.57vx D2
Qcx1
Kx—修正系数。
第四节
一、风筒
风及其连接件
指用一定材料制作成一定断面形状的通风风道,也称为导风 设施。 要求:漏风小、风阻小、质量轻、拆装方便 1.刚性风筒 由硬质材料制成。地面工业称为通风管道,风道。断面形状 有圆形、矩形、异形三种。 用作风道的材料分为: (1)金属薄板 易于工业化加工制作、安装方便、能承受较高温度
2.管道通风阀门 用于控制管道风流大小和风向的设施。 根据其功用,可分为:关闭通风阀门、调节通风阀门、换 向通风阀门、防火阀门、防爆阀门。
根据控制方式不同,可分为:手动通风阀门、机械通风阀 门、自动通风阀门。
根据断面形状不同,可分为:圆形、矩形、异形通风阀门。
3.送风器 又称送风口或空气分布器,是压入式通风系统向工 作空间输送新鲜空气的设施,一般可根据需要调节经 过的风量。
v1 r2 v2 r1
2
式中,v1、v2——分别为点1和点2的空气流速,m/s;
r1、r2——分别为点1和点2至吸气口的距离,m。
若在吸气口四周加上挡板【图4-1b】,吸气气流受到限制, 吸气量为
Q 2r v 2r v
2 1 1
2 2 2
由上式可以看出,点汇吸气口外某一点的空气流速与该点至 吸气口距离的平方成反比,且随吸气口吸气范围的减小而增大。 图4-2为通过实验求得四周无法兰边和四周有法兰边的圆形 吸气口的速度分布图。
第二节
集气罩基本类型及工作原理
集气罩:又称排风罩。通常用于控制或排除生产过程产生的 有害物质,以防止其扩散和传播。 按其作用原理可分为:密闭罩、柜式集气罩、外部吸气罩、
槽边吸气罩、接受式吸气罩、吹吸式集气罩等。
一、全密闭罩 把有害物源全部密闭在罩内,隔断生产过程中产生的有害物 与作业场所二次气流的联系,以防止粉尘等有害物随气流传播 到其他部位。
形式多样,包括侧式送风器、散流器、孔板送风器、 喷射式送风器、旋流送风器等。
其中侧式送风器、散流器又有多种形式。
第五节
地面建筑全面通风设施
指无需制作风筒而利用建筑物作为通风风道来全面通风的隔 断、引导和控制风速的设施。 自然通风设施:避风天窗、侧窗、避风风帽 集气罩:屋顶集气罩。 一、侧窗 在夏季,有组织的自然通风利用下部侧窗进风,上部侧窗排 风。 (1)侧窗有中悬式和上悬式两种形式。 (2)在高温车间,进风窗一般采用竖轴板式较好。
2.ACGIH法 假设吹出气流的扩散角α=10º ,条缝式排风口的高度H按下 式计算: H=Btanα=0.18B 吸风量Qcx1取决于操液面面积、液温、干扰气流等因素。 Qcx1=(1800~2750)A 吸风口流速按出口流速的5~10m/s确定,吹风量Qcx2按下式 计算 1
Qcx2
kx B
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