第五章 通风系统与通风方式

2．根据进、回风道的数量及通风机提供风量的大小分 类
• （1）分散式： 每处污染源均设置一台通风机进行通风排污 • （2）集中式：
通风系统的总进风道或回风道只有一个
• （3）分区集中式：
根据污染物性质及位置，将污染源进行分区通
风
• 通风系统分区时应当考虑的原则：
• 1）应从技术可行、经济合理角度进行多方案优 选。 • 2）同一生产流程，运行时间相同，有害物性质 相同且相互距离不远的污染源，可划为一个分区 系统；对于同时生产但有害物性质不同的污染源， 一般不宜合为一个分区通风系统。如果工艺生产 允许不同种类粉尘混合回收处理时，也可合为一 个通风除尘系统。
• 通风网路有串联风路、并联风网、角联风网和复杂 风网等四种形式；
一、并联风网特性
• （1）如系统中无位能差和附加通风动力，总风压hs 等于各分支风压hi，即：
hs h1 h2 ... hi ... hn
（5-5）
•（2）当各分支的空气密度相等时，总风量Qs等于各 分支的风量Qi之和，即：
第五章 通风系统与通风方式
• 第一节 通风网络中风流的基本定律（重点） • 第二节 简单通风网路特性（重点） • 第三节 地面建筑与营运隧道通风系统类型及其选择 （重点）
• 第四节 地层开掘施工局部通风与矿井通风系统类型 及选择
• 第五节 均匀送风与置换通风方式的原理（重点） • 第六节 网络中通风机串并联工作分析 • 第七节 通风系统风量调节
1．纵向式通风系统
• 特征：新鲜空气从隧道一端引入，有害气体与烟尘 从另一端排出。隧道中废气浓度从隧道一端向另一 端逐渐增加。 • 分类：
– （1）洞口风道吹入式纵向通风系统
– （2）分段串联纵向通风系统
• 特点：
– ①能充分发挥汽车“活塞风”作用，所需通风量 较小； – ②以隧道作为通风道，规定气流速度较高，汽车 司机有不适之感；
一、风量平衡定律
• 现将两条风路或两条以上风路的交点定义为节点， 汇合处每条支风路定义为分支，由两条或两条以 上分支首尾相连形成的闭合线路称为回路。根据 质量守恒定律，在稳态通风条件下，单位时间流 入某节点的空气质量等于流出该节点的空气质量
Q 0
i
（5-1）
在图5-1a中： Q12=Q78， Q12=Q23+Q24， Q78=Q67 +Q57；
• 紊流粗糙区流动总阻力定律：
h RQ
h=hr+hl
2
（5-4）
R=Rr+Rl
第五章 通风系统与通风方式
• 第一节 通风网络中风流的基本定律
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 第二节 简单通风网路特性
• 第三节 地面建筑与营运隧道通风系统类型及其选择 • 第四节 地层开掘施工局部通风与矿井通风系统类型 及选择 • 第五节 均匀送风与置换通风方式的原理 • 第六节 网络中通风机串并联工作分析 • 第七节 通风系统风量调节
2 E23 R2Q2 R1Q12
因此，当分支5中无风时：
Q2Q3 2 R1 R4 ( ) 1 R2 R3 Q1Q4
（5-11）
当分支5中的风向由2-3时，ΔE23 >0，即：
R2Q R Q ; R3Q R4Q ;
2 2 2 1 1 2 3 2 4
Q2Q3 2 R1 R4 ( ) 1 R2 R3 Q1Q4
图5-1b
h27=h24+h45+h57
h24+h45+h57-h27=0
对于任何一回路有风压平衡定律：
在没有附加动力回路中
h
i 1
n
i
0
（5-2）
在没有附加动力回路中
h
i
n
i
HN
（5-3）
三、通风阻力定律
• 通风阻力定律包括紊流流动局部阻力定律、阻力平 方区流动的摩擦阻力定律、阻力平方区流动的总阻 力定律。
Qs Q1 Q2 ... Qi ... Qn
（5-9）
（3）紊流粗糙区流动的总风阻Rs等于各分支风阻Ri 之和，即：
Rs hs / Qs2 R1 R2 ... Rn Ri
i 1 n
（5-10）
图5-3b 串联风网等效阻力特性曲线
2
2
三、紊流粗糙区流动的
图5-3a 并联风网等效阻力特性曲线
二、串联风路特性
（1）如系统中无位能差和附加通风动力，则总风压 hs（阻力）等于各分支风压hi（阻力）之和，即：
hs h1 h2 ... hn hi
i 1 n
（5-8）
（2）当各分支的空气密度相等时，总风量Qs 等于各 分支的风量Qi：
• 气流组织方式的选择的一般原则：
– 进风口应尽量接近操作地点，进入通风房间的清 洁空气，要先经过操作地点，再经污染区排至室 外；
– 回风口尽量靠近有害物源或有害物浓度高的区域， 以利于把有害物迅速从建筑物内排出； – 在整个建筑物内，尽量使进风气流均匀分布，减 少涡流，避免有害物在局部地区积聚。
第五章
通风系统与通风方式
本章学习目标：
• • • 1．掌握通风网络中风流的基本定律和简单通风 网路特性。 2．掌握地面建筑与营运隧道通风系统类型及其 选择。 3．了解地层开掘施工局部通风与矿井通风系统 类型及选择。
•
•
4．掌握均匀送风与置换通风方式的原理。
5．了解通风网络中通风机串并联工作的影响及 其通风系统调节。
• 5）为了便于管理和运行调节，系统不宜过大。
• 6）作为防排烟通风系统的分区应符合防排烟通风 相关要求。
• 在地面建筑全面通风设计过程中，应注意以下几点：
– 在散发热、湿或有害物的车间优先采用局部通风，采用 局部通风仍不能满足卫生要求的，辅以全面通风，或采 用全面通风； – 尽量采用自然通风方式，当自然通风达不到卫生要求或 生产要求时，则应采用机械通风或自然与机械的联合通 风； – 设置集中供暖且有通风的生产厂房及辅助建筑物，应考 虑自然补风（包括利用相邻房间的清洁空气）的可能性； 当自然补风达不到室内卫生要求、生产要求或在技术上 经济上不合理时，宜设置机械通风系统。
（5-12）
当分支5中的风向由2-3时，ΔE23 <0：
Q2Q3 2 R1 R4 ( ) 1 R2 R3 Q1Q4
（5-13）
第五章 通风系统与通风方式
• 第一节 通风网络中风流的基本定律
• 第二节 简单通风网路特性
• 第三节 地面建筑与营运隧道通风系统类型及其选择 • 第四节 地层开掘施工局部通风与矿井通风系统类型 及选择 • 第五节 均匀送风与置换通风方式的原理 • 第六节 网络中通风机串并联工作分析 • 第七节 通风系统风量调节
二、营运隧道通风系统
类型及其选择
• 营运隧道一般采用全面通风系统和自然——机械朕
合通风系统。 • 营运隧道通风系统类型一般有两种分类方法：
– 按通风机械设备工作方法，可分为抽出式通风系统、压 入式通风系统、混合式通风系统；
– 根据通风风流的流向和气流组织，可分为纵向式、全横 向式、半横向式、横向一半横向式通风系统。
4．横向-半横向通风系统 • 特征：作为压入式的通风机提供需要的全部风量送 出，作为抽出式通风的通风机仅抽吸其中的50%， 而另外的50%风量由隧道口逸出。 • 优点：在可获得较舒适的通风状态下，投资成本及 隧道营运费用均较全横向通风低。 • 无竖井的纵向式通风0.5～2 km；有竖井纵向式通 风2 km以上；半横向式通风1.5～3 km；全横向式 通风2 km以上。
角联风网特性
•在角联风网中，角联分支的风向取决于 其始、末节点间的压能值。
•风流由能位高的节点流向能位低的节 点；
•当两点能位相同时，风流停滞； •当始节点能位低于末节点时，风流反 向。
对于无压源的回路{1，3，-4，-2}，有：
2 2 2 R1Q12 R3Q3 R2Q2 R4Q4
节点2与节点3之间的压力差：
• 但具有下列情况严禁合为一个分区通风系统：
– ①排除水蒸气的排风点不能和产尘的排风点合为一个系 统，以免堵塞管道； – ②不同温度和湿度的含尘气体，混合后可能引起管道内 结露者； – ③凡混合后有引起着火燃烧或爆炸危险者，或会形成毒 害更大的混合物或化合物时； – ④因粉尘性质不同，共享一种除尘设备，除尘效果差别 较大者； – ⑤如果排风量大的排风点位于风机附近，不宜与远处的 排风量小的排风点合为一个系统。
Qs Q1 Q2 ... Qn Qi
i 1 n
（5-6）
•（3）紊流粗糙区流动的并联风网总风阻Rs与各分支 风阻Ri满足以下关系：
Rs hs / Q
2 s
1 1 1 1 2 ( ... ) R1 R2 Rn
( R )
i 1
n
1 2 i
（5-7）
• 工程设计中，通常采用以下的气流组织方式：
– 如果散发的有害气体温度比周围气体温度高，或受车间发 热设备影响产生上升气流时，不论有害气体密度大小，均 应采用下进风上回风的气流组织方式； – 如果没有热气流的影响，散发的有害气体密度比周围气体 密度小时，应采用下进风上回风的形式；比周围空气密度 大时，应从上下两个部位回风，从中间部位将清洁空气直 接送至工作地带。 – 在复杂情况下，要预先进行模型试验，以确定气流组织方 式。因为通风房间内有害气体浓度分布除了受对流气流影 响外，还受局部气流、通风气流的影响。
第五章 通风系统与通风方式
• 第一节 通风网络中风流的基本定律
• 第二节 简单通风网路特性
• 第三节 地面建筑与营运隧道通风系统类型及其选择 • 第四节 地层开掘施工局部通风与矿井通风系统类型 及选择（考研重点） • 第五节 均匀送风与置换通风方式的原理 • 第六节 网络中通风机串并联工作分析 • 第七节 通风系统风量调节
• 3）分区通风系统的吸气点不宜过多，一般不宜超 过10个。吸气点较多时，可采用大断面的集合管 连接各个支管，集合管内流速不宜超过3m/s。在 管底要有清除积灰的装置。
• 4）通风除尘系统管网的布置，应在满足除尘要求 的前提下，力争简单、紧凑、操作和检修方便， 管道不积灰、磨损少，并且管路短、占地少、投 资省。
图5-1a
在图5-1b中：
Q12=Q27+Q24，Q45=Q57 +Q56， Q24 +Q34 =Q45。 Q12+Q34=Q56+Q78，Q12 +Q34-Q56 - Q78=0。
图5-1b
二、风压平衡定律
图5-1a
h23+h3B+hB6+h67=h24+h4A+hA5+h57 h24+h4A+hA5+h57-h23-h3B-hB6-h67=0
一、地面建筑通风
系统类型及其选择
1．根据气流组织方式分类 •可分为：上进风上回风、下进风上回风、侧进风 上下回风、上进风下回风、侧进风侧回风等。 •建筑物空间的气流组织应符合如下要求：
–放散粉尘或密度比空气大的蒸气和气体，而不同时放 热的空间，当从下部回风时，进风宜送至上部地带；
–放散热或同时放散热、湿和有害气体的空间，当采用 上部或下部同时回风时，进风宜送至作业地带； –当固定工作地点靠近有害物放散源，且不可能安装有 效的局部通风装置时，应直接向工作地点送风。
– ③无额外的通风管道，隧道断面小，工程费用低， 使用也比较经济；
– ④由于存在自然热风压，不利于控制火灾，往往 需要避车道。
• 2．全横向式通风系统
• 特征：用通风孔将隧道分成若干区段，新鲜空气从 隧道一侧的通风孔横向流经隧道断面空间，将隧道 内的有害气体与烟尘稀释后，从另一侧通风孔排出 洞外，各通风区段的风流基本上不流至相邻通风区 段
• 优点：
– 隧道纵向无气流动，对驾驶人员舒适感有利，同时有利 于防火； – 能保持整个隧道全程均匀的废气浓度和最佳的能见度， 新鲜空气得到充分利用； – 隧道长度不受限制，能适应最大的隧道长度。
• 缺点：
投资成本和运行费用在所有通风系统类型中是最高。
3．半横向式通风系统
• 特征：由通风机将新鲜空气经管道送入隧道，并沿 隧道长度的各个截面的通风孔进入隧道通行区内， 废气则自两端隧道口逸出。
• 优点：
– 进风管道和车道之间保持一定的压差，以抵消车辆“活 塞风”和自然风影响，从而保证了均匀送风，使得沿车 道长度有害气体浓度均匀分布； – 利于控制火灾蔓延和抢险，一旦在隧道内发生火灾，选 择可反转的通风机可使通风风流换向。
• 缺点为：
– 中隔板附近存在角联风路，这一带的通风效果较差；
– 其投资成本和运行费用仍很高，仅次于全横向式。