集气罩及管道设计
《大气污染控制工程》第10章 集气罩(60P)
图 点汇气流流动情况
实际上，吸气口是有一定大小的，气体流动也是有阻力的。所以，吸气 区气体流动的等速面不是球面而是椭球面。 吸气口气流速度分布特点： ①在吸气口附近的等速面近似与吸气口平行，随离吸气口距离x的增大， 逐渐变成椭圆面，而在1倍吸气口直径d处已接近为球面。因此，当x/d > 1时，可近似当作点汇，吸气量Q可按式1、3计算。当x/d＜1时，应根 据有关气流衰减公式计算。 ②吸气口气流速度衰减较快。如图所示，当x/d＝1时，该点气流速度已 大约降至吸气口流速的7.5%。
集
用范围，吸气式集气罩分为： 密闭
气 罩
吹吸式
罩、排气柜、外部集气罩、接受式 集气罩等
1、密闭罩
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。 按照结构形式分为： 局部密闭罩 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 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 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。
4、吹吸气流
由两股气流组合而成的气 流。在集气罩设计中，利 用吹出气流与吸入气流联 合作用来提高所需“控制 风速”的形成，称为吹吸 式集气罩。
三、集气罩的基本类型
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。
吸气式
按集气罩与污染源的相对位置及适
其他：根据处理对象不同(如含尘气体、有毒高温易燃易爆气体等) 还应增设必要的设备，如清灰孔、冷却装置、余热利用装置、防爆 装置、消音器、各种阀门仪表等。
集气罩与管道系统的设计
集气罩与管道系统的设计设计集气罩与管道系统是一项复杂而重要的工程任务，特别是在工业领域中。
这一系统的设计关系到能源生产和传输的效率，同时也与环境保护和安全有着密切的关系。
本文将从集气罩与管道系统的设计原则、组成要素以及常见问题展开论述。
首先，设计集气罩与管道系统需要考虑以下几个原则。
首先，系统的设计应具备高效性，以确保能源的最大产出和传输效率。
其次，设计应具备良好的环境适应性，以减少对周围环境的污染和影响。
最后，设计应具备高安全性，以防止泄漏和事故发生，确保工作人员和设备的安全。
其次，集气罩与管道系统的设计需要考虑以下几个组成要素。
首先是集气罩的设计，集气罩通常由特殊材料制成，能够防止泄漏和损耗，同时具备一定的柔软性，以适应不同形状的设备和工艺。
其次是管道的设计，管道应根据工艺要求和气体特性选择合适的材料和尺寸，以确保流体的畅通和传输的效率。
此外，管道系统设计还需要考虑到对环境的影响和安全的要求，如防腐蚀措施和泄漏检测装置等。
在集气罩与管道系统的设计中，常见的问题包括泄漏、压力损失和材料选择等。
泄漏是一个严重的问题，可能导致气体的浪费和环境的污染，因此需要采取严格的控制措施，如阀门和密封装置等。
压力损失是另一个常见的问题，可能导致能源的损失和传输效率下降，需要通过合适的管道材料和设计来减少。
材料选择是设计过程中的重要一环，需要根据气体特性、工艺要求、环境条件和安全要求等因素来选择合适的材料，以确保系统的正常运行和长期使用。
综上所述，设计集气罩与管道系统是一项复杂而重要的工程任务。
在设计过程中，需要遵循高效性、环境适应性和安全性等原则，同时需要考虑集气罩和管道的设计，以及常见问题的解决方案。
只有在综合考虑了这些因素之后，才能设计出高效、环保、安全的集气罩与管道系统。
13.第十三章_集气罩
四.吹吸气流
吹吸气流的形状 以抵抗侧风和侧压能力大，动力消耗小综合评价，C图 流动形式好。
第三节. 集气罩的类型和设计原则
类型
密闭罩 排气柜 外部集气罩 接受式集气罩 吹吸式集气罩
集气罩的类型
一.密闭罩
1.局部密闭罩 适于污染气流速度较 小，且连续散发
2.整体密闭罩 一般适用于有振动， 且气流速度较大
在保证气流分布均匀和不妨碍操作的情况下，侧吸罩的罩口 面积应尽量加大，以降低罩口速度和压力损失，扩大排风罩 的吸气区域；
集气罩的设计原则
为保证排风罩的排风均匀，可以采用多个吸风口、加挡 板、加条缝、加分层板、采用条缝口等措施。
伞形罩的截面和形状应尽可能与有害物扩散区的水平投 影相似；
伞形罩的开口角度宜等于或小于90º，最大不应大于120º。 为减小伞形罩的高度，对边长较长的矩形伞形罩，可将 长边分段设置，使其分割成多个小罩；
1.点汇流的流动情况
吸气口面积很小；流动没有阻力 通过各等速面的流量相等，并且
等于吸气口的流量
Q 4 r12v1 4 r22v2
点汇流外某一点的流速与该点至 吸气口距离平方成反比。尽量减 少罩口到污染源的距离。
若吸气口四周加挡板，吸气范围 减少一半，有利于增强控制效果
吸气流谱图
四周无边圆形吸气口 速度分布图
净化系统
二.局部排气系统设计的基本内容
1.集气罩： 结构形式、安装位置、性能参数
2.净化设备选择和设计： 经济、合理、成熟、达标
3.管道系统设计： 管道布置、流速确定、管径选择、压力损失计算、
通风机选择 4.排放烟囱：
结构尺寸、工艺参数（烟囱高度、出口直径、排气 速度）
第二节 集气罩的集气机理
《大气污染控制工程》教案 第十三章
第十三章集气罩第一节净化系统的组成及系统设计的基本内容一、局部排气净化系统的组成局部排气净化系统的基本组成如图9—1所示图13－1 局部排气净化系统示意图1.集气罩2.风管3.净化设备4.风机5.烟囱1．集气罩集气罩是用以捕集污染空气的。
其性能对净化系统的技术经济指标有直接影响。
由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同，集气罩的形式是多种多样的。
2．风管在净化系统中用以输送气流的管道称为风管，通过风管使系统的设备和部件连成一个整体。
3净化设备为了防止大气污染，当排气中污染物含量超过排放标准时必须采用净化设备进行处理，达到排放标准后，才能排入大气。
4．通风机通风机是系统中气体流动的动力。
为了防止通风机的磨损和腐蚀，通常把风机设在净化设备后面。
5烟向烟囱是净化系统的排气装置。
由于净化后的烟气中仍含有一定量的污染物．这些污染物在大气中扩散、稀释，并最终沉降到地面。
为了保证污染物的地面浓度个超过大气环境质量标准、烟囱必须具有一定高度。
为使局部排气净化系统正常运行，根据净化处理对象不同(如含尘气体、有毒有害气体、高温烟气、易燃易爆气体等)，在净化系统个还应增设必要的设备和附件。
二、局部排气系统设计的基本内容局部徘气净化系统设计的基本内容包括污染物的捕集装置、输送管道、冶化设备及排放烟囱设计四个部分。
当然，为满足系统正常运行的需要．还应针对处理污染物的特性．完成上述系统增设设备及附件的设计。
1．摘集装置的设计污染物的捕集装置通常称为集气罩。
设计内容丰要包括集气罩结构形式、安装位置以及件能参数确定等内容。
2．输送管道设计管道系统设计十要包括管道布置、管道内气体流速确定、管径选择、压力损失计算以及通风机选择等内容。
3．海化设备选择或设计净化设备的选择或设计一般按以下程序进行：(1)工程调查。
认真收集有关资料，全面考虑影响设备性能的各种因素；(2)根据排放标准和生产要求，计算需要达到的净化效率；(3)根据污染物性质和操作条件确定净化方法(吸收、吸附或东尘等)和净化流程(几级处理，是否顶冷、调湿以及吸收剂或吸附剂选择等)。
第08章集气罩及管道设计
第08章集气罩及管道设计8.1集气罩设计集气罩是一种用于提高气体集中和流速的装置，通常用于输送气体或将气体从一个部件或设备中集中收集。
在设计集气罩时，需要考虑以下几个方面：1.设计目的：确定集气罩的具体功能和要达到的效果，例如提高气体集中度、减少气体湍流等。
2.气体性质：了解气体的成分、压力、温度等，以便确定合适的材料和尺寸。
3.材料选择：根据气体性质和操作条件选择适当的材料，如不锈钢、碳钢、聚乙烯等。
4.尺寸计算：根据气体流量、速度和操作条件计算集气罩的尺寸，如入口直径、出口直径等。
5.结构设计：设计集气罩的结构，包括入口、出口、内部的流动导向器等，以提高气体的集中度和流速。
6.安装方式：确定集气罩的安装方式，如固定安装、可调节安装等，以便方便维护和操作。
7.测试和验收：设计完成后，进行测试和验收，确保集气罩满足设计要求和使用要求。
8.2管道设计管道是将气体从一个位置输送到另一个位置的主要设备。
在进行管道设计时，需要考虑以下几个方面：1.管道材料：根据气体性质和操作条件选择合适的管道材料，如钢、铜、塑料等。
2.管道尺寸：根据气体流量、压力和操作条件计算管道的尺寸，如直径、壁厚等。
3.管道布局：设计合理的管道布局，考虑气体流动的方向、高度差等因素，以确保气体能够正常流动。
4.管道连接：选择适当的管道连接方式，如焊接、螺纹连接、法兰连接等，确保管道连接牢固、密封性好。
5.防腐处理：根据气体性质和操作环境选择适当的防腐处理方式，如喷涂、镀锌、涂胶等，以延长管道的使用寿命。
6.安全考虑：在设计过程中要考虑安全因素，预留足够的安全余量，避免压力过高或其他不安全因素。
7.维护和检修：设计合理的维护通道和检修口，方便日常维护和检修工作。
8.3设计案例以下是一个集气罩和管道的设计案例：设计目的：将压力罐中的气体集中收集，并通过管道输送到另一个位置。
气体性质：氧气，压力为1.5MPa。
集气罩材料：不锈钢，厚度为3mm。
第13章 集气罩
排风量的确定
原则是要保证罩内各点都处于负压，保证从罩 子开口及不严格缝隙处均匀地吸入一部分室内 空气。 适当的排风量应保证密闭罩内的负压不小于512Pa。 开口或缝隙处空气吸入速度v0计算： m3/h
Q = F0v0
一般取v0=0.5-1.5m/s
二、排气柜
排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行。
§2 集气罩的集气原理
集气罩罩口气流运动方式两种，一种是吸气口的吸 入流动；另一种是吹气口的吹出流动。 一、吸入气流 当吸气管吸气时，在吸气管口附近形成负压，周 围空气从四面八方流向吸气口。
点汇流，假定没有阻力； 在吸气口外气流流动的流线是以吸 气口为中心的径向线； 等速面是以吸气点为球心的球面。 Q=4π r12v1= 4π r22v2 v1/v2=(r2/r1)2 Q=2π r12v1= 2π r22v2
结论：罩子四周加边后，减少了无效气流的吸 入，排风量可节省25%。
四、接受式排气罩
定义：接受由生产过程（如热过程、机械运动过程）产生或 诱导出来的污染气流的一种排气罩。
a-热源上部伞形接受罩；b-砂轮机接受罩
罩口外的气流运动不是由于罩子的抽吸作用，而是由于生 产本身过程产生。
五、吹吸式排气罩和空气幕
§4 集气罩性能参数及计算
一、排风量的确定 1.排风量的测定方法 3 集气罩排风量Q(m /s) ，可以通过实测罩口的平均吸气速度v0 (m/s) 和罩口面积A0(m2)确定。 Q= v0 A0 (m3/s) 通过实测连接罩口上的平均吸气速度v (m/s) ，气流动压Pd(Pa) 或静压PS(Pa)及其管道断面积A(m2)按下式确定。 Q= vA =A[(2/ρ) Pd]1/2 (m3/S) Q=φA[(2/ρ) PS]1/2 (m3/S) 式中: ρ—气体密度，kg/m3 φ--集气罩的流量系数;φ=(Pd / |Ps|)1/2
除尘器的设计
H——罩口至污染源距离，m；
K——考虑沿高度速度分布不均匀的安全系数，通常取K＝
1.4
为减少横向气流的影响，最好靠墙布置，或在罩口四周加活动挡板。为使罩
口吸气速度均匀，集气罩的扩张角不应大于60°。
由罩口外气流分布特征可知，罩口加法兰边，可减少无效气流的 吸入量。基于这一原理，圆形或矩形侧吸罩的罩口还可以改进成如图 8.10所示的形式，以进一步提高集气效果，减少污染物外逸的可能性， 同时提高进气均匀性。
的等流速量面相半等径，分设别点为汇和的流，r量1 相为应rQ2 ， 的速度为 和 v1，由v2连续性方程
Q 4r12v1 4r22v2
（8.1）
图 8.1 点汇气流分布
于是，速度比与半径比的关系为
v1 v2
r2 r1
2
（8.2）
由此可见，点汇外某点的速度该点至吸气口距离的平方成反比。吸
气口外气流速度衰减很快，因此在设计集气罩时，应尽量减少罩口到污染
8.1.2.4吹吸式集气罩
在外部集气罩的对面设置一排或条缝形吹气口，它和外部集气罩结
合起来称为吹吸式集气罩，如图8.6所示。喷吹气流形成一道气幕，把污染
物限制在一个很小的空间内，使之不外逸。同时还诱导污染气流向集气罩
运动。由于空气幕的作用，使室内空气混入量大大减少，又由于射流的速
度衰减较慢，因此控制距离远、耗风量少。此外，它还有抗衡向气流干扰
局部密闭罩是对局部产尘点进
行密闭，产尘设备及传动装置留在
罩外，便于观察和检修。罩的容积
小，抽风量少，经济性好。适用于
污染气流速度小，且连续散发的地 点。
图 8.3 密闭罩形式 a—局部密闭罩；b—整体密闭罩；c—大容积密闭罩
整体密闭罩是对产尘设备大部分或全部密闭，只有传动部分留在罩外。
集气罩及管道设计共101页文档
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖
集气罩及管道设计4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
大气污染控制工程集气罩课程设计
课程设计任务书一、课程设计的内容根据以下数据资料，完成“酸洗车间净化系统集气罩设计”含量为30%；允许的排风速度最大1.5m/s；车间有酸洗槽3个；相距5m。
SO3选用5%的NaOH为吸收液槽内甲酸后温度可达100℃允许罩内最大负压：25Pa；允许压力损失：1000pa排放标准（标准状况下）：1.5mg/m-3冬季环境温度：-6℃夏季环境温度：31℃当地气压：100KPa净化系统布置场地在车间北侧20-25米以内二、课程设计应完成的工作1、根据污染物性质，选择设计合适的集气罩；2、计算出集气罩的排风量、压力降；3、并确定排风速度；4、完成除尘、风机、烟囱位置及管道布置5、按照工程制图要求绘制一张集气罩和系统A3 图。
评语指导小组或指导教师评语：①本设计对酸洗车间净化系统的集气罩进行设计，并对除尘原理进行了介绍，工艺及参数基本合理，计算数据基本正确。
②文字通顺，格式正确。
③通过本次设计，基本掌握了酸洗车间净化系统的净化原理，达到了预期目标。
目录1、总论 (2)1.1酸雨的危害 (2)1.2集气罩的种类 (3)1.3除尘原理 (4)2、集气罩的原始资料 (5)3、集气罩型号的确定 (5)4、设计计算 (6)4.1集气罩基本参数的确定 (6)4.2集气罩入口风量的确定 (6)4.3集气罩压力降的确定 (7)4.4集气罩连接管道压力降的确定 (7)5、课程设计小结 (7)参考文献 (8)酸洗车间净化系统集气罩设计1.总论随着人口的剧增和城市化的加剧，煤和石油燃烧排放到大气中的二氧化硫越来越多，它在大气中与水蒸气和氧气混合，生成硫酸，形成酸雨。
酸雨被人们称为“空中死神”，它对生态系统的危害已成为举世瞩目的环境问题。
控制大气中二氧化硫的含量无疑是当今正在努力的一个问题。
而酸洗产生的废气中含有大量酸性气体，合理处理废气中的酸性气体是控制大气污染的必要措施。
我国的能源结构以煤为主，是世界上最大的煤炭生产国和消费国。
集气罩的设计【可编辑范本】
课程设计题目学院专业姓名学号指导教师二O 年月日目录一、设计总论（1)设计目的。
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.5 (2)设计原则.。
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5 （3)设计要求.。
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.5 （4)设计机理.。
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.7二、设计原始资料..。
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...７三、型号确定(1）集气罩的类型。
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9 （2）集气罩的选择.。
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..．.９（3）罩口尺寸的确定．。
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．11 （4）与罩口连接处直管尺确定。
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....1１四、设计计算(1)集气罩排风量的计算。
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.(2)集气罩压力降的计算.。
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.(3)集气罩的排风速度算。
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五、课程设计小结.。
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..六、参考文献。
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．一、设计总论（1）设计目的①控制空气污染物在车间内外扩散②设计局部通风方法，把污染空气捕集起来经净化后排至室外③对集气罩的结构性能的充分掌握④理论与实际相结合,增强实践能力⑤对除尘系统深入了解,提高空间思维能力（２)设计原则①改善有害物质甲苯对工艺和环境污染，尽量减少甲苯排放及危害②集气罩尽量靠近污染源并将其吸收起来③决定集气罩的安装位置和排气方向④决定开口周围的环境条件⑤防止集气罩周围的紊流⑥决定控制风速(３)设计要求①尽可能将污染气体吸进集气罩，以防止污染气流流入室内②罩内应保持一定的均匀负压，避免污染物从罩上外逸③罩内吸风速度应达到一定标准，以保证污染物全部吸进系统④设计应实现原材料、费用最节俭（4）设计机理综述:集气罩汇集污染物,是一种流体动力学捕集，因此要对集气罩合理设计,必须要了解吸气罩罩口的气流流动规律.集气罩口气流流动方式有两种：一种是吸气口气流的吸人流动，一种是吹气口气流的吹出流动.(1)、吸入气流1。
集气罩与气体管道类型与构成
（1）密闭罩 密闭罩：将污染源的局部或整体密闭起来的一种集气罩。 作用原理：污染物的扩散限制在很小的密闭空间内，仅在必须 留出的罩上开口吸入若干室内空气，使罩内保持一定负压，防止污 染物外逸。 特点：所需排风量最小，控制效果最好，不受室内横向气流干 扰。 （2）排气柜 又称箱式集气罩、柜式集气罩、通风柜。生产操作的需要，在 罩上开有较大操作孔。操作时，通过孔口吸入的气流来控制污染物 外逸。
4
（3）外部集气罩 使用条件：工艺条件的限制，无法对污染源进行密闭。 外部集气罩依靠罩口外吸入气流的运动而实现捕集污染物。 （4）接受式集气罩 集气罩设在污染气流前方，有害物会随气流直接进入罩内。 （5）吹吸式集气罩 依靠吹吸气流的综合作用来控制污染气流扩散的集气方式。
5
6
1.排气柜；2.接受式集气罩；3.外部集气罩；4.密闭罩；5.排气柜6.接受式集气罩； 7
2、 集气罩的设计原则
一个最好，两个尽可能，两个注意 （1）最好选用密闭罩，如果不能： （2）尽可能包围或靠近有害污染物，减少吸气范围
尽可能利用气流的运动作用 注意： （1）污染气流不能通过人的呼吸区 （2）避免外部气流对集气罩工作的干扰
8
三、气体管道
气体管道是除尘系统不可缺少的一部分，需要净化的气体沿着气体 管道进入除尘器，净化后的气体经气体管道排出。因此，气体管道的 设计对除尘系统的能量消耗、工作能力和除尘效率有重大的影响。
大气污染控制设备部分
集气罩与管道设施
集气罩与管道——类型与构成
一、集气罩与管道设施
一个完整的除尘系统应由集气罩、管道、除尘设备、风机和排气管组成。
局部排气净化系统示意图
1.集气罩；2.净化装置；3.风管；4.通风机；5.污染源；6.工作台
第四章-集气罩PPT优秀课件
密闭罩的特点：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。
22
（二）排气柜
排气柜：使产生 有害烟尘的操作 在柜内进行。 特点：
控制效果好、排放量 比密闭罩大，比其他 型式的集气罩小。
23
（二）排气柜
24
（二）排气柜
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a 排气点设于下部的排气柜
➢操作口气流分布较均匀，有害气体外逸的可能性较小。
一般在处理或输送热物料时，应在密闭装置的顶部设 置集气罩；或在给料与受料点的上、下位置设置抽风 吸气罩。
集气罩不宜靠近敞开的孔洞（如操作孔、观察孔、出 料口等），以免吸入罩外空气，加大除尘器工作量。
以集气罩的位置不影响操作和检修为原则。与罩连接
的一段管道最好垂直敷设，以免进入物料造成管道堵
塞。
局部排气净化系统各部分的作用 (1)集气罩:集气罩是用来捕集污染空气 (2)风管:在净化系统中用以输送气流的管道 (3)净化设备:当排气中污染物含量超过排放标
准时，净化设备进行处理，达标后排放。
(4)风机:为气体流动提供动力 (5)烟囱: 排气装置
3
（二）局部排气系统设计的基本内容
1.集气罩：
圆射流可向上下左右扩散； 扁射流只向条缝吹出口两侧方向扩散； 方形吹出口及长宽接近1的矩形风口喷出的矩形射
流，在距离大于10倍吹出口直径后，射流断面几乎 成为圆形。 由于热浮力的作用，非等温射流的轴线将产生弯曲。 射流温度高于室内空气温度时，轴线向上弯曲，反 之轴线向下弯曲。
12
4.等温圆射流结构示意图
结构形式、安装位置、性能参数确定
2.净化设备选择和设计：
经济、合理、成熟、达标
3.管道系统设计：
集气罩及管道设计
详细描述
焊接连接是通过将两个管道的边缘加热至熔化，然后冷却固化后形成永久性的连 接。这种连接方式具有较高的强度和气密性，适用于高温、高压和振动等恶劣环 境。但焊接过程中需要专业的焊接设备和技能，且不易拆卸和维修。
卡箍连接
总结词
卡箍连接是一种快速、简便的连接方式，常用于临时或可拆卸的管道系统。
详细描述
卡箍连接是通过在两个管道之间放置一个卡箍，并用螺栓固定，以实现密封和 连接。这种连接方式具有快速安装、拆卸方便、适用性强等优点，但相较于其 他连接方式，其密封性能可能稍差。
04 集气罩及管道的安装与维 护
安装注意事项
确保安装位置合理
选择通风良好、便于操作和维护 的位置进行安装。
遵循安装规范
压力降
在保证流量要求的同时，应尽量减小 管道的压力降，以减少能源消耗和设 备投资。
管道布局
工艺流程
根据工艺流程的要求，合理规划 管道的走向和布局，确保工艺流
程的顺畅和高效。
安装维护
考虑管道的安装和维护方便性，合 理设置管道支架、阀门等附件的位 置。
安全环保
在管道布局中应考虑安全和环保因 素，避免管道泄漏和污染环境的风 险。
案例三：某食品加工厂集气罩及管道设计
总结词
易清洁、防异味
详细描述
食品加工厂集气罩及管道设计需注重清洁和防异味，以确保食品质量和安全。集气罩设 计应便于清洁和维护，管道材料应具备抗腐蚀和防异味性能。同时，合理设置通风口和
过滤器，以减少异味产生和扩散。
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按照厂家提供的安装规范进行施 工，确保集气罩和管道的稳定性
集气罩的设计
集气罩的设计This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020课程设计题目学院专业姓名学号指导教师二O 年月日目录一、设计总论（1）设计目的 (5)（2）设计原则 (5)（3）设计要求 (5)（4）设计机理 (7)二、设计原始资料 (7)三、型号确定（1）集气罩的类型 (9)（2）集气罩的选择 (9)（3）罩口尺寸的确定 (11)（4）与罩口连接处直管尺确定 (11)四、设计计算（1）集气罩排风量的计算........................... （2）集气罩压力降的计算...........................（3）集气罩的排风速度算............................五、课程设计小结............................. .....六、参考文献....................................... 一、设计总论（1）设计目的①控制空气污染物在车间内外扩散②设计局部通风方法，把污染空气捕集起来经净化后排至室外③对集气罩的结构性能的充分掌握④理论与实际相结合，增强实践能力⑤对除尘系统深入了解，提高空间思维能力（2）设计原则①改善有害物质甲苯对工艺和环境污染，尽量减少甲苯排放及危害②集气罩尽量靠近污染源并将其吸收起来③决定集气罩的安装位置和排气方向④决定开口周围的环境条件⑤防止集气罩周围的紊流⑥决定控制风速（3）设计要求①尽可能将污染气体吸进集气罩,以防止污染气流流入室内②罩内应保持一定的均匀负压,避免污染物从罩上外逸③罩内吸风速度应达到一定标准，以保证污染物全部吸进系统④设计应实现原材料、费用最节俭（4）设计机理综述：集气罩汇集污染物，是一种流体动力学捕集，因此要对集气罩合理设计，必须要了解吸气罩罩口的气流流动规律。
除尘设备局部排风装置
局部排风系统介绍除尘系统主要包括集气罩、进气管道、除尘净化装置、排气管道、通风机（含电机）、卸尘装置，粉尘处理与回收系统及其附属设施等。
通风除尘系统主要分为局部通风和全面通风。
局部排风是利用局部排风罩将粉尘和有害气体在污染源出控制、收集起来，并将含尘或有害气体通过管道送至净化设备净化处理后外排。
局部通风系统仅需要较小的风量，就能有效地控制污染物从污染源向车间扩散，它改善了车间内局部的生产环境。
全面通风是以全面换气的方式将清洁空气送入车间，稀释室内有害物质的浓度，同时不断的把污染的空气排至室外，使室内空气有害物质浓度不超过卫生标准规定的最高允许浓度。
全面通风所需的风量大，配套的设备多，投资大，但可改善整个车间的室内环境。
1、局部排风系统的组成：集气罩、吸气管道、空气净化装置、排风机、排气管道、排气口。
2、各组成部分的功能（1）、集气罩集气罩是控制含尘气体、收集粉尘的一种装置。
集气罩的作用是将尘源散发的粉尘予以捕集，并导入净化系统，以防止其向生产车间及大气扩散，造成污染。
集气罩的设计是整个系统装置设计的重要组成部分，它涉及到整个装置的系统风量。
风量小则达不到设计要求，粉尘不能完全被捕捉；风量大则系统动力大，运行费用高，造成系统浪费，而且可能会造成工作场合气流的乱流。
常见的有工作台、捕捉口等。
（2）、系统管道有吸气管道和排气管道之分。
吸气管道指的是从集气罩到空气净化装置之间的管道和空气净化装置到排风机之间的管道两部分管道之和。
排气管道指的是排风机到排气口之间的管道。
管道的设计需要根据粉尘的最小设计速度、粉尘的特性（腐蚀性、可燃性、可爆性）、风量、坡度、系统风量的平衡等多方面因素进行综合考虑。
（3）、空气净化装置将粉尘进行截流的一个装置（设备）。
净化装置的选型要考虑的因素：粉尘的特性（腐蚀性、可燃性、可爆性）；粉尘的组成；粉尘的浓度；除尘效率；安装要求；等等（4）、排风机为整个系统提供动能的一个设备。
排风机的选型要考虑的因素：系统的排风量；系统的压力损失；粉尘的特性（腐蚀性、可燃性、可爆性）；安装形式；等等（5）、排气口排气口也可叫做遮雨罩。
集气罩及管道系统设计
集气罩与管道系统的设计主要内容●净化系统的组成及系统设计的基本内容●集气罩的集气机理●集气罩的基本类型●集气罩性能参数及计算●集气罩设计的方法●废气净化系统设计（第二部分）1净化系统的组成及系统设计的基本内容局部排气净化系统的1 、集气罩；2 、排风管；3、净化设备；4、风机； 5 、烟囱；(1) 集气罩 : 集气罩是用来捕集污染空气的，其性能对净化系统的技术经济指标有直接的影响。
由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同、集气罩的形式是多种多样的。
(2)风管 : 在净化系统中用以输送气流的管道称为风管，通过风管使系统的设备和部件连成一个整体。
(3)净化设备 : 为了防止大气污染，当排气中污染物含量超过排放标准时，必须采用净化设备进行处理，达到排放标准后，才能排人大气。
(4) 通风机 : 通风机是系统中气体流动的动力。
为了防止通风机的磨损和腐蚀，通常把风机设在净化装备的后面。
(5)烟囱 : 烟囱是净化系统的排气装置。
由于净化后的烟气中仍含有一定量的污染物。
这些污染物在大气中扩散、稀释，并最终沉降到地面。
局部排气净化系统设计的基本内容1、捕集装置设计（结构、安装、性能）2、净化系统的选择或设计(1)选择依据a.污染物的种类与性质；b.处理量；c.净化效率；d.净化系统的环境、经济及社会效益。
(2)一般程序a.工程调查；b.确定净化程度；c.选择合理的净化工艺；d.选择适当的净化装置，确定合理的净化系统配置；e.确定净化系统运行参数和技术经济指标。
(3)除尘系统与装置的选择(4)吸收系统与装置的选择(5)吸附系统与吸附装置的选择(6)净化装置的费用设备投资费、运行费用、总费用3.管道系统的设计4.排放烟囱设计2集气罩的集气机理集气罩气流流动的基本理论集气罩汇集污染物，是一种流体动力学捕集，因此要对集气罩合理设计，必须要了解吸气罩罩口的气流流动规律。
集气罩口气流流动方式有两种: 一种是吸气口气流的吸人流动，一种是吹气口气流的吹出流动。
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④ 通风机
通风机是系统中气体流动的动力设备。为了防止通风机的磨损和腐蚀，通常 把风机设在净化设备后面。
⑤ 烟囱
烟囱是净化系统的排气装置。由于净化后烟气中仍含有一定量的污染物，这
些污染物在大气中扩散、稀释、悬浮或沉降到地面。为了保证污染物的地面
浓度不超过环境空气质量标准，烟囱必须具有一定高度。
为了满足系统正常运行的需要，应针对处理污染物的特性，完成局部排气系
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（1） 吸入气流
汇流与点汇
当吸气口吸气时，在吸气口附近形成负压，周围
空气从四面八方流向吸气口，形成吸入气流或
汇流。当吸气口面积很小时可视为点汇
等速面
吸气口外速度相等的点的集合，或者吸气口外速 度相等的点形成的空间曲面。
根据物质不灭定律，通过每个等速面的吸气量相
等，都等于等速面的面积乘以该等速面上的气 流速度。 图8—2 点汇气流流动情况
等温圆射流又称等温自由射流，等温自由射流是自由射流中的常见流型。 其结构如图8－5。 极点 边境面是圆锥面
射流核心段
射流起始段 过渡断面 射流基本段 图8—5 射流结构示意图
在集气罩设计中常用到的等温圆射流和扁射流的设计参数计算公式列于
教材P509～510的表13-1中。
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等温自由射流特征
① 射流边缘有卷吸周围空气的作用，这主要是由于湍流动量交换引起的。 ② 由于射流边缘的卷吸作用，射流断面不断扩大，其扩散角α约为15º ~20º 。 射流流量随射流长度增加而增大。 ③ 射流核心段呈锥形不断缩小。对于扁射流，x/2b0=2.5以前为核心段。 ④ 核心段以后，射流速度逐渐下降。射流各断面的速度值虽不同，但其无因次 速度分布相似。 ⑤ 射流中的静压与周围静止空气的压强相同。
排放烟囱设计
排放烟囱设计如第四章所介绍，主要内容包括结构尺寸及工艺 参数(烟囱高度、出口直径、喷出速度等)设计。
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8.1.3 全面通风系统
全面通风也称稀释通风，它一方面用清洁空气稀释室内空气中的有害物
浓度，同时不断地把污染空气排至室外，使室内空气中有害物浓度不超 过卫生标准的规定。
全面通风的效果不仅与通风量有关，而且与通风气流的组织有关。合理 地组织气流很重要。
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安全系数
实际上，室内有害物浓度的分布及通风气流是不可能非常均匀的；混合过
程也不可能在瞬时完成；即使室内平均有害物浓度符合卫生标准，有害物源 附近空气中的有害物浓度仍然会比室内平均浓度高得多。为了保证有害物源 附近工人呼吸带的有害物浓度控制在容许值以下，实际所需的全面通风量要 比公式的计算值大得多。因此需要引入一个安全系数K。 即全面通风量的计算应为：
统上述五个组成部分的设计。
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（2）局部排气净化系统的设计
集气罩设计
集气罩设计内容主要包括集气罩结构形式，安装位置以及性能参数确定等内
容。本章后面将要详细介绍。
输送管道系统设计
输送管道系统设计主要包括管道布置、管内气体流速确定、管径选择、压力 损失计算及通风机选择等内容。本章后面将要详细介绍。
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8.1 通风排气系统设计的基本内容
用通风的方法改善车间空气环境，简单地说，就是在局部地点或整个车
间把不符合卫生标准的污浊空气排至室外，把新鲜空气或经过净化符合 卫生标准要求的空气送入室内。前者称为排风，后者称为进风。
防止工业有害物污染室内空气在有效的方法是：在有害物产生地点直接
把它们捕集起来，经过净化处理，排至室外。这种通风方法称为局部排
① 集气罩
集气罩是用以捕集污染气流的。其性能对净化系统的技术经济指标有直 接影响。由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同，集气罩的形式是 多种多样的。
② 风管
在净化系统中用以输送气流的管道称为风管，通过风管使系统的设备和 部件连成一个整体。
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③ 净化设备
为了防止大气污染，当排气中污染物含量超过排放标准时，必须采用净化设 备进行处理，达到排放标准后，才能排人大气。
③ 工程设计中通常采用的气流组织形式
如果散发的有害气体温度比周围空气高，采用下进上排方式； 没有热气流，散发的有害气体密度比周围空气小，采用下进上排方式； 散发的有害气体密度比周围空气大，采用下、上排中间进风方式；
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8.1.4 事故通风
当生产设备发生偶然事故或者故障时，会突然散发大量有害气体或者有爆炸 性气体，这样的生产车间应该设置事故排风，以备急需时使用。
（1）事故通风量的确定
事故排风所必须的换气量应由事故通风系统和经常使用的排风系统共同保证。
当有害气体的最高容许浓度大于5mg/m3时，换气次数不应小于：
车间高度在6m及6m以下，8次/h； 车间高度在6m以上，5次/h。
当有害气体的最高容许浓度小于或等于5mg/m3时，应在上述的换气次数的基
各有害物所需的风量，然后取最大值。 当散发到室内的有害物量无法具体计算时，全面通风量可按类似房间换气次 数值进行计算，换气次数就是全面通风量与房间体积的比值，（次/h），各 种房间的换气次数，可从有关的资料中查得。
(3)全面通风量计算的特殊规定
根据卫生标准的规定，当数种溶剂（苯及其同系物或醇类、醋酸类）的蒸气， 或者数种刺激性气体（三氧化二硫、三氧化硫或氟化氢及其盐类等），同时
稳定状态下全面通风量可根据有害物的容许浓度、消除余热、消除余湿等
三个公式进行计算，
① 容许浓度的计算公式为：
Q q Cu C0
式中：Q－需要的全面通风量,m3/s； q－有害物散发量，g/s；
Cu－排放时有害物浓度，mg/m3；
C0－通风流体的本底浓度，mg/m3。
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② 消除余热的计算公式为：
在室内散发时，由于它们对人体的作用是相同的，全面通风量应按各种气体
分别稀释到卫生标准浓度以下所需的风量的总和计算。
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(4) 送排风方式
① 气流组织形式
全面通风的效果与通风房间气流组织有关，一般房间气流组织的形式有：上 送下排、下送上排和中间送上下排等多种形式。设计时，要根据有害物源的 布置、操作位置、有害物的性质以及浓度分布等情况才能决定。 ② 选择气流组织形式的原则 排风口尽量靠近有害源或者有害物质浓度高的区域； 送风口尽量靠近操作地点； 尽量使进风气流均匀分布，减少涡流，避免有害物质在局部地区积聚。
方案一
方案二
：人的工作位置
：有害物质发生位置
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（1） 全面通风量的确定
室内有害物浓度随通风时间的变化规律
通过理论推导，可以求得通风量一定时，任意时刻室内的有害物浓度的计 算公式。（工业通风 孙一坚主编，中国建筑工业出版社）
室内有害物浓度随通风时间的变化按指数规律增加或减少。
稳定状态下全面通风量的计算公式
本节主要介绍集气罩罩口的气流运动规律和集气罩的设计计算方法。
8.2.1 集气罩罩口气流运动的规律
集气罩罩口气流的运动状态直接影响集气罩的性能，集气罩罩口气流运动 的规律是集气罩设计必须了解的基础知识之一。
研究集气罩罩口气流运动的规律对于有效捕集污染物是十分重要的。集气
罩罩口气流运动方式有两种：一种是吸气口气流的吸入流动；另一种是吹 气口气流的吹出流动。
础上乘以1.5。
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（2）设置事故通风的注意事项
事故排风排出的气体不设专门的进风系统去加以补偿； 排出的气体一般不进行净化或其它处理； 排出剧毒的有害物时，排放高度应该大于15m，并采取
必要的化学处理措施；
事故通风设施必须设置在有害物散发的地点，其控制措
施（如风机开关等）应分布安装在室内和室外便于操作
Q CP t P t0 R
式中：Q－需要的全面通风量,m3/s；
R－室内余热量，KJ/s； tP－排放空气温度，℃； ③ 消除余湿的计算公式为：
Q W dP d
t0－进入空气温度，℃；
Cp－空气的质量比热，其值为1.01KJ/Kg•℃
式中：Q－需要的全面通风量,m3/s； W－余湿量，g/s； dP－排放空气的含湿量，g/Kg干空气； d － 进入空气的含湿量，g/Kg干空气。
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吸气口气流速度分布图
图 8—3 四周无边圆形吸气口的速度分布图
图8—4 四周有边圆形吸气口的速度分布图 20
吸气口气流速度分布的特点
吸气口气流速度分布具有以下三个特点：
① 在吸气口附近的等速面近似与吸气口平行，随离吸气口距离
X的增大，逐渐变成椭圆面，而在1倍吸气口直径d处已接近为 球面； ② 吸气口气流速度衰减较快，当X／d＝1时，该点气流速度大 约降至吸气口流速的7.5％； ③ 对于结构一定的吸气口，不论吸气口风速大小如何，其等速 面形状大致相同。而吸气口结构形式不同，其气流衰减规律也
的位置。
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8.2 集 气 罩
在生产车间设置集气罩的目的就是要通过集气罩罩口来控制污染气流的运
动，来控制工业有害物在室内的扩散和传播。集气罩的性能对局部排气系
统的技术经济指标有直接影响。
设计完善的集气罩能在不影响生产工艺和生产操作的前提下，用较小的排
气量获得最佳的效果，保证工作区有害物浓度不超过卫生标准的规定。
不同。
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（2）吹出气流
空气从吹气口吹出时，在空间形成的一股气流称为吹出气流或 射流。
吹出气流的类型
吹出口可以是圆形、矩形和扁矩形。
按吹出口形状可以将射流分为圆射流和扁射流；
根据空间界壁对射流的约束条件，射流可分为自由射流和受限
射流；
按射流内部温度的变化情况可分为等温射流和非等温射流。
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等温圆射流
净化设备选择或设计
各种净化设备选择或设计在本课程的前面已经介绍过了，概括起来一般按以
下程序进行： ① 工程调查、认真收集有关资料、全面考虑影响设备性能的各种因素；