集气罩

第十三章集气罩

讲授2学时

教学要求

要求了解集气罩的集气类型，

理解和掌握集气罩的集气机理

掌握集气罩的设计方法。

教学重点

重点集气罩的集气机理及设计方法

教学难点

集气罩的设计方法

教学内容:

§1净化系统的组成及基本内容

§2 集气罩的集气机理

§3集气罩的基本类型

§4集气罩性能参数及计算

§5集气罩设计的方法

集气罩：是烟气净化系统污染源的收集装置，可将粉尘及气体污染源导入净化系统，同时防止其向生产车间及大气扩散，造成污染。

形式：

（1）按罩口气流流动方式分为：吸气式和吹吸式；

（2）按集气罩与污染源的相对位置及适用范围，

吸气式集气罩分为：密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩等。

一.密闭罩

定义：将污染源的局部或整体密闭起来，在罩内保持一定负压，可防止污染物的任意扩散。

特点：

所需排风量最小，控制效果最好，且不受室内气流干扰，设计中应优先选用。

结构形式

局部密闭罩、整体密闭罩、大容积密闭罩

局部密闭罩（见图13-3）

特点：体积小，材料消耗少，操作与检修方便；

适用：产尘点固定、产尘气流速度较小且连续产尘的地点。

整体密闭罩（见图13-4）

特点：容积大，密闭性好。

适用：多点尘源、携气流速大或有振动的产尘设备。

大容积密闭罩（见图13-5）

特点：容积大，可缓冲产尘气流，减少局部正压，设备检修可在罩内进行。

适用：多点源、阵发性、气流速度大的设备和污染源。

布置要求

设置必要的观察窗、操作门和检修门；

罩内应保持一定的均衡负压，避免烟尘逸出；

尽量避开扬尘中心,防止大量物料随气流带至罩口被吸走；

处理热物料时，应考虑热压对气流运动的影响，通常适当加大密闭罩容积，吸风点设于罩子顶部最高点。

密闭罩的排气量计算

影响密闭罩排气量的因素：

罩子结构、罩内气流情况、工艺设备的种类、操作情况等。

密闭罩排气量Q:

Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5-Q6 m3/s（13.1）式中：Q1-被运动物料带入罩内的诱导空气量；

Q2-由罩密闭不严处吸入的空气量；

Q3-由化学反应，受热膨胀，水分蒸发等产生的气体量；

Q4-由于设备运转而鼓入罩内的空气量；

Q5-被压实的物料所排挤出的空气量；

Q6-随物料排出所带走的烟气量。

理论上计算很困难，实际中常根据经验数据和有关手册来确定。

二.排气柜

排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行。

1. 结构形式

A、排气口在操作口对面（见图13-7a）

操作口气流分布较均匀，有害气体外逸的可能性较小。

B、排气口设在柜顶（见图13-7b）

操作口上部形成较大进气流速，而下部进气流速较小，气柜内易形成涡流，可能造成有害气体外逸

C、在对面和顶部同时设置排气口

2. 布置要求：尽量避开门窗和其它进风口。

排气柜的排气量计算

排气柜的排气量可按下式计算：

Q =u0A0β（13.3）

式中：

Q -排气量；

u0-操作口的平均吸气速度，一般选用0.5～1.5m/s，对危害性大的烟气，取较大值；

A0-操作口的面积；

β-安全系数，一般情况下介于1.05～ 1.10。

三.外部吸(集、排)气罩

定义通过罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起来的集气罩。

特点结构简单，制造方便；但所需排风量较大，且易受室内横向气流的干扰，捕集效率较低。

常见形式:顶吸罩、侧面吸罩、底吸罩、槽边吸气罩（见补图13-2）

补图13-2 外部吸气罩

a-顶吸罩；b-底吸罩；c-侧吸罩；d-槽边集气罩

外部吸气罩罩口气流流动规律

速度分布: 等速面的形式确定其分布规律

将吸气口近似视为一个点汇，等速面是以该点为中心的球面（见图13-9a），假设点汇吸风量为Q，等速面的半径为r1、r2，相应气流速度为u1、u2，由于通过每个等速面的

风量相等，则有

Q = 4πr12u1 = 4πr22u2 (13.4) 于是： u1/u2 = (r2/r1)2 (13.4a)

表明吸气口外气流速度衰减很快，应尽量减少罩口至污染源的距离。

图13-9 点状吸气口气流运动情况

罩口的设置位置对气流分布的影响 如果吸气口设在墙上（见图13-9b ） ，其吸气量为 Q = 2πr 12u 1 = 2πr 22u 2 (13.5)

比较式(13.4)与 (13.5) ，可见：

（1）吸气速度相同时，同一距离上

Q （悬空设置的吸气口）= 2 Q （有一面阻挡的吸气口）

（2）吸风量相同时，同一距离上

u （有一面阻挡的吸气口）= 2 u （悬空设置的吸气口）

吸风罩的形式对气流速度分布的影响 有边的吸风口比无边的吸风口流速衰减慢，实际等速面为椭圆形。

（见图13-10、图13-11）

外部吸气罩的设计计算 — 注意事项遵循吸捕原则：即通过建立吸捕气流，其流速足以克服各方向二次气流的速度而把污染物带入罩内，并按所需吸捕速度计算吸风量。 吸捕速度应大于最不利控制点的横穿或背向气流速度。吸捕速度不能小于0.75m/s ，一般在0.25～1 m/s 之间选用。

注意事项： （详见书P322）

外部吸气罩的设计计算 — 气流速度吸捕速度为克服各种背向、横向气流，使罩前任意一点的污染物均能吸入罩内的速度。

罩口速度是使被吸捕的污染物进入罩内所应具有的罩口截面速度。

空腔速度是罩腔或抽气室内的气流速度。

缝口速度指条缝罩开缝处具有的气流速度。

为使缝口速度均匀，空腔速度应小于缝口速度的1/2。

管道速度是连接管的截面风速。

运载速度是将吸进罩内的尘粒输送走的最低速度。

管道速度应大于最大尘粒的运载速度。

外部吸气罩的设计计算 —吸风量的计算

罩口为圆形或矩形（宽长比B/L ≥0.2），沿罩子轴线的气流速度衰减公式为

（13.6） 于是： （13.7）

式中：

u 0-罩口气流速度，m/s ；

u x -控制点的控制速度；

x -罩口到控制点的距离，m ；

A 0-罩口面积，m 2；

C -系数，与外部吸气罩的结构、形状和布置情况有关。

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