13.第十三章_集气罩解析

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； 伞形罩应设罩裙（垂直边），罩裙高度为 h2 0.25 A 排除热气体或潮湿性气体时，应在伞形罩罩裙内部设置 檐沟，并设置有连接排水管的接口



吹出气流由于卷吸作用，沿射流方向流量不断增加， 射流呈锥形；吸入气流的等速面为椭球面，通过各等 速面的流量相等，并等于吸入口的流量。 射流轴线上的速度基本上与射程成反比；而吸气区内 气流速度与距气流口的距离平方成反比。吸气口能量 衰减快，其作用范围较小。 吹出气流的控制能力大；吸入气流有利于接受。利用 吹出气流把污染物输送到吸气口，或利用吹出气流阻 挡、控制污染物的扩散

等速面形状大致相同；

吸气口结构形式不同，则其气流衰减规律不同。
集气罩的集气机理
二.吹出气流（射流）
1.喷嘴形式：圆形、矩形、扁矩形（长短边比大于10） 2..分类： 按孔口形状： 圆射流、矩形射流、扁射流（条缝射流） 按空间界壁对射流的约束条件： 自由射流、受限射流 按射流温度与周围空气温度是否相等： 等温射流、非等温射流 按射流产生的动力来源： 机械射流、热射流
集气罩的集气机理
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
集气罩的设计原则

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伞形罩和侧吸罩上的排风管，应尽量设置在有害物扩散区的 中心，罩口面积与排风管面积之比最大可为16：1，喇叭形侧 吸罩的长度应为管道直径的3倍，以保证侧吸罩吸风均匀； 侧吸罩的罩口一般均应有边，以防止罩口背后的气流形成涡 流，从而减少罩口有效面积；边宽应与罩口直径或边长相等， 但不应超过150mm。（有边罩口的排风量可较无边罩口减少20 －30％） 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；
吸气流谱图
四周无边圆形吸气口 速度分布图
四周有边圆形吸气口 速度分布图
宽长比为1：2的矩形吸气口的速度分布
集气罩的集气机理
2.吸气口气流分布的基本特点：

在吸气口附近的等速面近似与吸气口平行，随距吸
气口距离的x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。 吸气口气流速度衰减较快。 对于结构一定的吸气口，不论吸气口风速大小，其
第十三章 集气罩
本章内容
1. 净化系统的组成及系统设计的主要内容
2. 集气罩的集气机理 3. 集气罩的类型和设计原则 4. 冷过程集气罩的设计和计算 5. 其他类型集气罩的设计方法
第一节
净化系统的组成 及系统设计的主要内容
一.净化系统
1.组成 •集气罩
•风管
•净化设备 •风机 •烟囱 •辅助设施
净化系统
集气罩的集气机理
3.一般特性

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。
集气罩的类型
二.排气柜
a 排气点设于下部的排气柜
b 排气点设于上部的排气柜 c 上下均设排气点的排气柜
集气罩的类型
三.外部集气罩
a b c d 上部集气罩 下部集气罩 侧吸罩 槽边集气罩
集气罩的类型
四.接受式集气罩
本身产生诱导气流，并带动污染物一起运动
a 热源上方接受罩 b 砂轮机接受罩
集气罩的类型
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 3.大容积密闭罩 适用于多点、阵发性、 污染气流速度大
五.吹吸式集气罩
集气罩的类型
集气罩的类型
集气罩的类型
集气罩的类型
六.集气罩的设计原则





集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物扩散限制在最 小范围内，以防止横向气流影响，减少排风量 集气罩的吸气方向尽可能与污染气流运动方向一致，充分利 用污染气流的初始动能； 尽量减少密闭集气罩的开口面积，以减少排风量； 集气罩的吸气气流不允许先经过工人的呼吸区再进入罩内； 集气罩的结构不应妨碍工人操作和设备检修 一般伞形罩的罩口面积一般不应小于有害物扩散区的水平面 积，侧吸罩的罩口长度不应小于有害物扩散区的边长，当有 害物扩散区很宽时，则可做成多个侧吸罩

集气罩的集气机理
4.等温圆射流结构示意图
吹气口半径R0、圆射流断面半径R、极点m、扩散角 α 、射流核心段、射流起始段长度S0、轴心速度Vm、断 面流量Qx、断面平均速度Vx。 用扁矩形吹气口半高度b0代替R0，上图也可表示扁 射流的结构
集气罩的集气机理
三.吸入气流与吹出气流的差异
吸入气流与吹出气流
2. 除尘器的配置 1）单级 2）多级：综合考虑技术和经济因素 第一级： 重力降尘室，惯性除尘器，旋风除 尘器，重力喷雾塔 第二级：袋式除尘器，文丘里洗涤除尘器，电 除尘器 3．系统布置形式 1）就地式：直接坐落在产尘设备上或附近 2）分散式：几个相邻产尘点合为一个系统 3）集中式：全车间或全厂为一个系统
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
一.吸入气流：