风压作用下的自然通风

第二章通风方法分类第一节通风方法分类一、按作用范围分：1.全面通风：在整个车间进行全面通风。2.局部通风：仅在车间局部地点进行通风。二、按空气流动动力分：1.自然通风：(1)有组织自然通风：靠热压和风压造成流动。(2)无组织自然通风2.机械通风：利用通风机使空气流动。三、按通风目的分：1.送风通风2.排风通风在实践中可根据不同要求进行组合。如局部机械送风系统、局部机械排风系统、全面机械送风系统和全面机械排风系统。第二节局部通风一、局部排风系统：系统组成：1.局部排风罩：是用来捕集有害物的。它的性能对局部排风系统的技术经济指标有直接影响。2.风管：通风系统中输送气体的管道称为风管。3.净化设备：净化设备分除尘器和有害气体净化装置两类。4.风机：风机向机械排风系统提供空气流动的动力。为防止风机的磨损和腐蚀，通常将其放在净化设备后面。二、局部送风系统：局部送风系统分为系统式和分散式两类。第三节全面通风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，同时不断把污染空气排至室外，使室内空气中的有害物浓度不超过卫生标准规定的最高允许浓度。通风效果不仅与风量有关，也与气流组织有关。(a)图的清洁空气直接送到工作位置，再经有害物源排至室外，这样工作地点空气新鲜。(b)图是送风空气经有害物源，再流到工作位置，工作区的空气比较污浊。一、通风量的计算：有害物的质平衡方程式Ly0dτ+xdτ-Lydτ=VfdY(1)在不稳定状态下，达到要求时所需风量：L=x/(y2-y0)-[(y2-y1)Vf/(y2-y0)τ](2)在稳定状态下，所需全面通风量：L=x/(y2-y0)(3)安全系数法：L=kx/(y2-y0)K的取值：一般通风，k：3~10之间；精心设计的实验室，k=1。注意：当数种溶剂的蒸汽（苯及其同系物或醇类或醋酸类）或数种刺激性气体（s2o3及so3或HF及其盐类等）同时在室内放散时：全面通风量应按各种气体分别稀释至容许浓度所需空气量的总和计算。当同时放散数种其它有害气体时，全面通风量应分别计算稀释各有害物所需的风量，然后取最大值。当散入室内的有害物无法具体计算时，可取换气次数n=L/Vfn为换气次数，Vf为房间体积。二、气流组织：(1)全面通风组织不仅取决于通风量的大小，还与通风气流的组织有关。气流组织就是合理的布置送、排风口位置，分配风量以及选用风口形式，以便用最小的通风量达到最佳的通风效果。(2)一般通风房间的设计原则：送风口：应尽量接近操作地点。排风口：应尽量靠近有害物源或有害物浓度高的区域。减少涡流，避免有害物局部积聚。(3)机械送风方式的规定：同时发热、湿和污染气体：上下同时排风，送至作业带比空气密度大，不散热的车间：下排上送工作地点靠近污染源，无局部排风：送至工作地点风量分配：比空气轻，无稳定热气流：上排2/3，下排1/3比空气重，无稳定热气流：上排1/3，下排2/3次/上排换气次数1.0/h下排风量：含工作地点排风三、风量平衡和热平衡1.风量平衡：Gzj+Gjj=Gzp+GjpGzj:自然进风量，Gjj:机械进风量，Gzp:自然排风量，Gjp：机械排风量。在不设有组织自然通风的房间中有如下几种情况：(1)Gjj=Gjp则：ΔP=0,Gzj=Gzp=0(2)GjjGjp则：ΔP0,Gjj=Gjp+Gzp,属无组织排风。(3)GjjGjp则：ΔP0,Gjp=Gzp+Gjj,属无组织进风。在工程中，让清洁度要求高的房间保持正压。产生有害物的房间保持负压。冬季房间内的无组织进风量不宜过大，如果室内负压过大，会导致不良后果。2、热平衡：要使通风房间温度保持不变，必须保持室内热量平衡。根据得热量=失热量得热平衡方程式：ΣQh+cLρntn=ΣQf+cLjjρjjtjj+cLzjρwtw+cLhxρn(ts-tn)通风房间的风量平衡、热平衡是自然界的客观规律。设计时不遵守上述规律，实际运行时，会在新的室内状态下达到平衡。但此时的室内参数已发生变化，达不到设计预期的效果。3、节能措施：集中采暖地区：应优先自然补风，冷风渗透量满足要求，可不机械进风相邻房间无有组织进风：补风=50%冷风渗透量尽量减少局部排风量：减少排风热损失冬季送风温度：37~50℃净化空气的再利用：３０％最高允许浓度利用排风余热：转轮及热管热回收装置。四、全面通风系统1.全面送风系统该系统可冬季加热，夏季冷却降温。2.屋顶通风机以前一般设天窗排风，有如下缺点：（1）上部排风量不易控制，热损失大。（2）若关闭无法排烟。屋顶风机安装灵活。屋顶通风分轴流式、离心式两种，可根据需要，随时开停。第四节事故通风在生产车间，当生产设备发生偶然事故或故障时，会突然散发大量有害气体或有爆炸性的气体时，应设置事故排风系统。一、系统设计：1.排风量：应根据工艺设计所提供的资料通过计算确定。如资料不全时，应按每小时不小于房间全部容积的8次换气量确定。2.控制：风机应分别在室内、外便于操作地点设置开关。3.排风口:(1)室内排风口:应设在有害气体或爆炸危险物质散发量可能最大的地点。(2)室外排风口:不应布置在人员经常停留或经常通行的地点。而且应高出20米范围内最高建筑物的屋面3米以上，当其与机械送风系统进风口的水平距离小于20米时，应高于进风口6米以上。4.进风补偿：事故通风可不设，且不需要净化处理。二、通风方案的确定原则：1.尽可能采用局部通风2.当设置局部通风不能满足要求或工艺条件不允许时，应考虑全面通风。3.对工艺复杂，多种有害物应综合运用各种通风方式。第五节自然通风自然通风是利用热压和风压的作用而造成的空气流动，因而它不仅不消耗动力，而且在高温车间中可以提供巨大的通风量。但其受室外气象条件影响，风力作用不稳定。自然通风主要用于热车间排除余热的全面通风。一、作用原理：车间的围护结构上开有门、窗等孔洞。当在孔洞的两侧存在压力差时，空气就会通过孔洞进入或排出车间。若建筑物外墙上的窗孔两侧存在压差ΔP时，就会有空气流过该窗孔。据流体力学原理，有下式成立：ΔP=ζυ2ρ/2式中ΔP为孔洞两侧的压力差paυ为空气流过孔洞时的流速ρ空气的密度，kg/m3ζ孔洞的局部阻力系数。二、热压作用下的自然通风：室内、外空气的温度不同时，由于空气的密度不同，在车间的进风孔洞及排风孔洞两侧均会造成一定压力差，从而形成自然通风。设tntw，则ρnρw,，根据流体静力学有：室外侧:Pa=Pb+ghρw室内侧:Pa'=pb'+ghρpj则有：Δpa=Pa'-Pa=ΔPb-gh(ρw-ρpj)同理：ΔPb=Δpa+gh(ρw-ρpj)1.首先关闭b孔，仅开a孔，因a孔两侧的压差，使空气流动，Pa、Pa‘趋平衡此时Pa=Pa’，空气停止流动。2.此时再开b孔：ΔPa=0，ρωρn得：ΔPb0，空气从b孔流出，Pa‘减小，ΔPa逐渐减小至0，空气从a孔流入室内。3.当进风量=排风量，室内静压稳定。a孔进风,ΔPa0，b孔出风ΔPb0，达到通风目的。进排风窗孔两侧压差绝对值之和：|ΔPa|+|ΔPb|=(-ΔPa)+ΔPb=gh(ρω-ρn)称为热压，它是空气在热压作用下流动的动力。三、余压的概念：室内某一点的压力和室外同标高未受建筑或其它物体扰动的空气压力的差值称为该点的余压。当仅有热压作用时窗孔内外的压差即为余压。余压值从进风窗孔的负值逐渐增大到排风窗孔的正压。在0—0平面上，余压等于0。我们把这个平面称为中和面。如果我们把中和面作为基准面：窗孔a的余压：Pxa=Pxo-h1(ρw-ρn)=h1(ρn-ρw)g窗孔b的余压：Pxb=Pxo+h1(ρw-ρn)=h2(ρw-ρn)g中和面以上窗孔余压为正，中和面以下窗孔余压为负。四、风压作用下的自然通风：1.定义：与远处未受扰动的气流相比，由于风的作用在建筑物表面所形成的空气静压力变化。2.风压计算：某一建筑物周围的风压分布与该建筑物的几何形状和室外的风向有关。风向一定时，建筑物外围结构上某一点的风压值可用下式表示：Pf=Kρwvw2/2五、热压和风压同时作用下的自然通风某一建筑物受到风压、热压同时作用时，外围护结构各窗口的内外压差就等于风压、热压单独作用时窗口内外压差之和，即等于各窗孔的余压和室外风压之差。窗口a的内外压差：ΔPa=Pxa-Kaρwνw2/2窗口b的内外压差：ΔPb=Pxb-Kbρwνw2/2=Pxa+hg(ρw-ρn)-Kbρwνω2/2式中：Pxa——窗口a的余压Pxb——窗口b的余压Ka，Kb——窗口a和b的空气动力系数h——窗口a和b之间的高差。m在实际计算中，仅考虑热压的作用，风压一般不予考虑，但须定性考虑风压对自然通风的影响。第六节自然通风的计算一、计算类型：1.设计计算：根据已确定的工艺条件和要求的工作区温度计算必须的全面换气量，确定进、排风窗口位置和窗口面积。2.校核计算：在工艺、土建、窗孔位置和面积确定的条件下，计算能达到的最大自然通风量。校核工作区温度是否满足卫生标准的要求。二、一般计算步骤：1.计算车间的全面换气量：G=Q/c(tp-tj)式中：Q——车间的总余热量tp——车间上部的排风温度第七节自然通风的排气装置一、避风天窗但是在风力作用下，普通天窗往往在迎风面发生倒灌(进风)，要求及时关闭这部分天窗，而只依靠背风面的天窗排风，为了使天窗能稳定排风，多采用避风天窗。常用的避风天窗有矩形、下沉式和折(曲)线型等(见图)。二、避风风帽避风风帽安装在自然排风系统出口，它是利用风压造成的负压，加强排风能力的一种装置。它的特点是在普通风帽的外围，增设一圈挡风圈。当室外气流吹过风帽时，可以保证排出口基本上处于负压区内。