第二章控制有害物的通风方法

2)机械送风温度tj; 3)加热机械进风所需的热量Q3。
33
第2章 控制工业污染物的通风方法
列平衡方程
②热量平衡：
①风量平衡：
Gzj G jj Gzp G jp G jj Lzj ρ12 Lzp ρP Ljp ρn
28
第2章 控制工业污染物的通风方法
气流组织的比较 2
29
第2章 控制工业污染物的通风方法
4、风量平衡和热平衡
（1）风量平衡：单位时间内进入房间的空 气量与排出的空气量保持相等。即：
Gzj G jj Gzp G jp
式中，G zj ——自然进风量，kg/s； G jj ——机械进风量，kg/s；
求解思路： Step1：按单一有害物分别计算风量；
有机溶剂蒸气
Step2：对各有害物计算风量并求和；种类
刺激性气体
本质 有害物对人体作用叠加。 见教材P19“例2-2”。
注意：若多种有害物对人体作用并非叠加时，则 取其中通风量的最大者。
22
第2章 控制工业污染物的通风方法
问题3
特殊情况：散入室内的有害物量无法计算。
4）考虑最初假定与实际有差别（气流混合的不均匀 性），通风量引入安全系数，得：
kx L
y2 y0
(2 9)
根据研究结果，通风房间一般取 k 3~10
16
第2章 控制工业污染物的通风方法
公式总结
• 时间τ内，达到要求的浓 L x y2 y1 Vf
度 y2 所需的通风量：
某微小的时间 d 内房间内
有害物浓度变化量为dy：
房间内有害物增量 V f dy
通风使有害物增量 (Ly0 x Ly)d
10
第2章 控制工业污染物的通风方法
建立微分方程：
(Ly0 x Ly)dτ V f dy
(2 1)
分离变量：
dτ
dy

Vf Ly0 x Ly
2 2
[分析] 这是在通风量一定时，求解达到规定浓度所需的 通风时间的问题。由公式（2-3）：
L ln Ly1 x Ly0 Vf ln Ly1 x Ly0
Vf
Ly2 x Ly0
L Ly2 x Ly0
18
第2章 控制工业污染物的通风方法
确定参数 由有关资料查得每人每小时呼出的CO2约为40g， CO2的产生量 x =40×198=7920g/h=2.29g/s。 入口CO2的体积含量为0.05%(即y0=0.98g/m3)， 室内空气中CO2浓度与室外相同，即y1=0.98g/m3。
通风量按换气次数确定。
换气次数：通风量 L（m3/h）与通风房间体积
的比值。
n L (次/ 小时) Vf
不同用途的房间，换气次数有规定值，可查阅 相关资料。
23
第2章 控制工业污染物的通风方法
根据《暖通空调设计手册》，各场所的换气次数：
场所 一般家庭
旅馆及大饭店 饮食店 学校
种类 厨房 寝室 客厅 厕所 浴室 餐厅 厨房 大食堂 厕所 浴室 饮食室 厨房 宴会室 礼堂 体育馆 厕所 教室
10
20
20以上
24
3、气流组织
定义： 合理布置送排风口位 置、分配风量以及选 用风口形式，以便用 最小风量达到最佳的 通风效果。
c
d
第2章 控制工业污染物的通风方法
a
b
结论： 通风效果的好坏与气 流组织密切相关。
25
第2章 控制工业污染物的通风方法
气流组织设计考虑因素：
1）有害物源位置 2）工人操作位置 3）有害物性质及浓度分 布
V f ln Ly1 x Ly0 200 ln 0.04 0.98 2.2 0.04 0.98
L Ly2 x Ly0 0.04 0.04 5.9 2.2 0.04 0.98
200 ln0.0937 468.56S 7.81min
26
气流组织设计应遵循的原则：
第2章 控制工业污染物的通风方法
1）排风口靠近有害物或其高浓度区； 2）送风口靠近操作人员；（先经过操作点） 3）尽量使气流均匀，减少涡流。 4）车间内同时散发热量和有害气体时，多采用 下送上排通风方式。
热车间的气流组织 27
第2章 控制工业污染物的通风方法
气流组织的比较 1
难 点： 正确计算全面通风量、空气平衡和热平衡计算。
2
第2章 控制工业污染物的通风方法
通风的目的: 改善车间空气环境
通风的方法:
厂房较大、有害 物源比较固定
在污染物产生地点 直接捕集，经净化 排出室外
局部通风
有害物源不固定
用新鲜空气把整个 车间的污染物浓度 稀释到最高允许浓 度限值以下
全面通风
按照通风动力的不同：机械通风和自然通风。
G zp——自然排风量，kg/s；
G
——机械排风量，kg/s。
jp
利用体积流量时 Lzj w Ljj j Lzp p Ljpn
30
第2章 控制工业污染物的通风方法
特殊场合，不设有自然通风，当：
G jj G jp 正压，适用于洁净房间
G jj G jp 负压，适用于污染房间
y y 若 秒钟内，室内有害物浓度从 1 变为 2 ，
则有：
d 1 y2 d(Ly0 x Ly)
0 V f L y1 Ly0 x Ly
(2 3)
11
第2章 控制工业污染物的通风方法
解得： τL ln Ly1 x Ly0
Vf
Ly2 x Ly0
3
§2-1 局部通风
局部排风 局部送风
第2章 控制工业污染物的通风方法
概念:有害物产生地点 捕集 净化 排至室外
图2-1 局部排风系统示意图
组成： 1.局部排风罩 2.风管 3.净化设备 4.风机
4
局部通风
局部排风 局部送风
第2章 控制工业污染物的通风方法
Biblioteka Baidu
使用条件：
面积大，操作人员 少的生产车间
• 置换通风
–低速、小温差送风 –室内分区流动
第2章 控制工业污染物的通风方法
7
第2章 控制工业污染物的通风方法
全面通风效果的影响因素： 1)换气量 2)气流组织
2、换气量的计算
• 确定全面通风量的基本原理： – 风量平衡 – 污染物质量平衡 – 热量平衡
8
第2章 控制工业污染物的通风方法
提出问题 问题1 单一有害物求有害物房间内的通风量。
假设：
1. 有害物在室内均匀散发 (室内空气中有害物浓度 分布是均匀的)；
2. 送风气流和室内空气的 混合在瞬间完成；
3. 送排风气流是等温的。
9
第2章 控制工业污染物的通风方法
描述问题：
L(m3 / s)
y0(g / m3)
L(m3 / s)
y(g / m3)
x(g s )
Vf (m3)
y1(g / m3 )
0.04
19
第2章 控制工业污染物的通风方法
拓展：
根据公式（2-8）： L x
y2 y0
同理可得：
若有害物为热量：
G Q c(tP t0 )
式中：
tP——排风温度； t0——进风温度；
若有害物为湿度： G W dP d0
dP——排风的含湿量； d0——进风的含湿量； c——空气的比热.。
x L

1
2 3
0
τ
图2-7 室内有害物浓度曲线
结论： 无论初始时刻有害物
浓度为多少，最终室内 有害物浓度只与通风量 和有害物源释放量有关。
15
第2章 控制工业污染物的通风方法
3）由式（2-7）得：
L x y2 y0
(2 8)
推论：室内有害物允许浓度和有害物源释放量决定
了通风量大小。
y2 y0 y2 y0 τ
•
室内空气污染物浓度从 y1变化到y2所需时间：
τ Vf ln Ly1 x Ly0 L Ly2 x Ly0
• 室内空气污染物浓度经过一段 时间趋于稳定值y2：
y2

y0

x L
• 污染物浓度趋于稳定值时所需 L x
的全面通风量L：
y2 y0
及送风系统等。
失热：维护结构、低于室温的生产材料及排风系
统等。
Q h

cLjp
ρntn

cLzp
ρzp
tzp

Q f
cLjj ρjjtjj
cLzj ρwtw
cLhx ρn
ts
tn
32
第2章 控制工业污染物的通风方法
例题
已知某车间内生产设备散热量Q1=350kW，围护结构失热 量Q2=400kW，上部天窗排风量Lzp=2.78m3/s，局部排风量 Ljp=4.16m3/s ， 自 然 进 风 量 Lzj=1.34m3/s ， 室 内 工 作 区 温 度 tn=20℃ ， 室 外 空 气 温 度 tw=-12℃ ， 车 间 内 温 度 梯 度 为 0.3℃/m，上部天窗中心高10m(图2-9)。 求：1)机械进风量Ljj；
注意：
由于通风房间不是非常严密的，当其压力处于正压或负压 状态时，室内的部分空气会通过房间不严密的缝隙或窗户、 门洞等排出或进入室内，我们把这种通风形式称为无组织 排风或进风。
31
第2章 控制工业污染物的通风方法
（2）热平衡：保持室内总得热量等于总失热量。
即： Qd Qs
得热：高于室温的生产设备、产品、采暖设备以
Ly1 x Ly0 exp(τL )
Ly2 x Ly0
Vf
(2 3)
分析：
e x 1 x x2 ... xn
1! 2!
n!
1）若
L
1 ，则 Vf
L
exp( ) 收敛，有： Vf
exp(τL ) 1 τL
Vf
Vf
12
第2章 控制工业污染物的通风方法
次数 15 6 6 10 8 10 15 8 10 8 6 20 10 6 8 12 6
场所 戏院
病院
工场 一般建筑
暗室
种类 观览室 放映室 等候室 诊疗室 手术室 消毒室 一般作业室 涂装室 事务室 会议室
冲洗片室
公共厕所
有害气体尘埃发出地方
次数 12 20 10 6 15 12 6 20 6 12
图2-2 系统式局部 送风系统示意图
系统式
分类
分散式
5
§2-2 全面通风
第2章 控制工业污染物的通风方法
1、概念:
用清洁空气稀释室内空气中有害物浓度，把污染 空气排至室外，使室内空气中有害物浓度不超过 卫生标准规定的最高允许浓度。
全面通风包括：稀释通风、单向流通风、均匀 流通风和置换通风等。
6
x
y2 L y0
(2 6)
(2 7)
说明：式（2-7）是通风量一定时，使室内有害物浓
度降低的极限值。
14
第2章 控制工业污染物的通风方法
将式（2-5）和（2-6）用图 表示为：
y2 y1
1:
y1

( y0

x )
L
2：0

y1

( y0

x) L
3 : y1 0

y0
注意：如果室内同时散发余热、余湿和有害物质 时，则取其中的最大值。
20
对问题1的回顾
确定问题 假设（对问题进行简化） 描述问题（用数学语言） 建立数学模型 求解 分析解结果 得出结论或性质 对问题拓展 推论 事例说明
第2章 控制工业污染物的通风方法
21
第2章 控制工业污染物的通风方法
问题2 数种刺激性有害物通风量计算。
第2章 控制有害物的通风方法
1
本章内容提要：
第2章 控制工业污染物的通风方法
基本要求： 了解主要通风方法；熟悉局部通风系统的组成；掌
握全面通风的原理，正确计算全面通风量，熟练掌握空 气平衡和热平衡、气流组织；了解事故通风的特点及其 应用。
重 点： 掌握全面通风量确定的基本原则，正确计算全面通
风量，在设计时，能够进行空气平衡和热平衡计算。
2）对式（2-3）进行变换得：
τL x
τL
y2

y1 exp( Vf
)( L

y0 )[1 exp( Vf
)]
(2 5)
式（2-5）描述了通风量一定时，室内有害物浓度随时间的关系。
若初始有害物浓度 y1 为0，则：
x
τL
y2

(
L

y0 )[1
exp( Vf
)]
当 时：
那么，式（2-3）变为：
Ly1 x Ly0 1 τL
Ly2 x Ly0
Vf
有：L x y2 y1 Vf y2 y0 y2 y0 τ
(2 4)
在规定的时间τ内，达到要求的浓度 y2 所需的通风 量，即不稳定状态下的全面通风量计算式。
13
第2章 控制工业污染物的通风方法
17
第2章 控制工业污染物的通风方法
例题（教材P18）
某地下室的体积Vf =200m3，设有全面通风系 统 。 通 风 量 L=0.04m3/s 。 有 198 人 进 入 室 内 ， 人 员 进入后立即开启通风机，送入室外空气，试问经过 多 长 时 间 该 室 的 CO2 浓 度 达 到 5.9g/m3 ， ( 即 y2=5.9g/m3)。