控制风速法计算排风罩排风量

第4章局部排风§4.1概述§4.2局部排风的设计原则§4.3排风罩设计计算理论4.1.1局部排风4.1.2局部送风4.2.1局部排风系统划分的原则4.2.2局部排风罩的形式及设计原则4.2.3局部排风的净化处理4.3.1排风罩口的气流运动规律4.3.2排风罩排风量计算方法§4.4密闭罩§4.5柜式排风罩4.4.1工作原理4.4.2密闭罩的基本形式4.4.3影响密闭罩性能的因素4.4.4密闭罩计算4.5.1柜式排风罩的形式4.5.2柜式罩排风量的计算4.5.3柜式排风罩设计的注意事项§4.6外部吸气罩4.6.1外部吸气罩排风量计算4.6.2外部排风罩设计应注意的事项§4.7热源上部接受罩4.7.1热射流及其计算4.7.2热源上部接受罩的排风量计算§4.8槽边排风罩4.8.1槽边排风罩的结构形式4.8.2排风量计算公式§4.9吹吸式排风罩4.9.1吹吸式排风罩的形式4.9.2吹吸罩的设计计算§4.10排风罩的其他形式4.10.1屋顶集气罩4.10.2气幕式排风罩§4.11局部送风学习基本要求掌握排风罩吸气口气流的运动规律。掌握局部排风罩的类型、结构原理、特点以及用途；掌握各种排风罩的结构参数及排风量的计算方法；局部通风：利用局部气流，使局部工作地点不受有害物的污染，造成良好的空气环境。特点：所需要的风量小、效果好，是防止工业有害物污染室内空气和改善作业环境最有效的通风方法，设计时应优先考虑。分类：局部排风局部送风§4.1概述§4.1.1局部排风演示概念：在集中产生有害物的局部地点,设置捕集装置,将有害物排走,以控制有害物向室内扩散。组成：局部排风罩、风管、除尘或净化设备、风机、排气筒或烟囱§4.1.2局部送风概念：向局部工作地点送风,使局部地带造成良好的空气环境。分类：1.系统式：通风系统将室外空气送至工作地点。2.分散式：借助轴流风扇或喷雾风扇,直接将室内空气吹向作业地带进行循环通风。演示§4.2.1局部排风系统划分的原则§4.2局部排风的设计原则§4.2.2局部排风罩的形式及设计原则按照工作原理不同，局部排风罩可分为以下几种基本型式：（1）密闭罩（2）柜式排风罩（通风柜）（3）外部吸气罩：上吸式、侧吸式、下吸式、槽边排风罩（4）接受式排风罩（5）吹吸式排风罩§4.2.3局部排风的净化处理局部排风罩口气流运动的两种方式：吸气口气流的吸入流动吹气口气流的吹出流动§4.3.1排风罩口的气流运动规律§4.3排风罩设计计算理论对排风罩，多数的情况是吸气口吸入气流。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。当吸气口面积较小时，可视为“点汇”。它会形成以吸气口为中心的径向线，和以吸气口为球心的等速球面。如图4-3a所示。（1）吸入口气流运动规律图4-3点汇气流流动情况a）自由吸气口b）受限吸气口22212144rrL21221//rr22212122rrL（4-1）（4-2）若在吸气口的四周加上挡板，如图4-3b所示，吸气范围减少一半，其等速面为半球面，则吸气口的排风量为：（4-3）根据流体力学，位于自由空间的“点汇”吸气口的吸气量为：实际上，吸气口有一定大小，不能看作一个点，气体流动也有阻力，形成吸气区气体流动的等速面不是球面而是椭球面。四周无边圆形吸气口的速度分布图四周有边圆形吸气口的速度分布图图中数值表示中心轴离吸气口的距离以及在该点气流速度与吸气口流速的百分比。宽长比为1：2的矩形吸气口的速度分布图根据试验结果，吸气口气流速度分布具有以下特点：（1）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L可按式4-1、4-3计算。当x/d=1时，该点气流速度已大约降至吸气口流速的7.5%。如图4-4所示。当x/d＜1时，根据实际测得的气流速度衰减公式计算。（2）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，其气流衰减规律则不同。（2）吹出气流运动规律定义：空气从孔口吹出，在空间形成一股气流称为吹出气流或射流分类：是否受限温度状况射流等温射流非等温射流自由射流受限射流一、自由射流uxuaxdaxdmdxmFx0048001450480010...ddaxdx00680145.(.)tga34.射流断面直径：射流扩散角：（1）等温自由射流射流轴心速度：演示由直径为d0的喷口以出流速度幻射入同温空间介质内扩散．在不受周界表面限制的条件下，则形成如图所示的等温自由射流。由于射流边界与周围介质间的紊流动且交换，周围空气不断被卷入，射流不断扩大，在射流理论中，将射流轴心速度保持不变的一段称为起始段，其后称为主体段。（2）非等温自由射流TTuunFxxx0010073.ydxdtgArxdaxd00020051035(cos)(.cos.)轴心温度：射流落差：对于非等温自由射流，由于射流与周围介质的密度不同，在浮力和重力不平衡条件下，射流将发生变形，即水平射出(或与水平面成一定角度射出)的射流轴将发生弯曲。二、受限射流在射流运动过程中，由于受壁面、顶棚以及空间的限制，射流的运动规律有所变化。常见的射流受限情况是贴附于顶棚的射流流动，称为贴附射流。非等温贴附射流为冷射流时，在重力作用下有可能在射流达到某一距离处脱离顶棚而成为下降气流。在射流计算时，不同类型射流常使用不同的名称。如由圆形，方形和矩形风口出流的射流--般称为集中式射流，由边长比大于10的扁长风口出流的射流称为扁射流，由成扇形导流径向扩欣出流的射流称为扇形射流等。除贴附射流外，空调空间四周的围护结构可能对射流扩散构成限制。在有限空间内射流受限后的运动规律不同于自由射流。例如有限空间内贴附与非贴附两种受限射流的运动状况。演示演示三、平行射流的叠加两个相同的射流平行地在同一高度射出，当两射流边界相交后，则产生互相叠加，形成重合流动。演示（3）吹吸气流图4-8吹吸气流的形状控制风速法原理：就是使排风罩在边缘控制点上形成能使有害物吸入罩内的控制风速的方法。控制点：有害物最难被吸入罩内的点。控制风速：使有害物吸入罩内的最小风速。即控制点的空气运动速度（也称吸捕风速），也就是指正好克服该尘源散发粉尘的扩散力再加上适当的安全系数的风速。控制风速法流量比法（不作要求）§4.3.2排风罩排风量计算方法只有当排风罩在该尘源点造成的风速大于控制风速时，才能使粉尘吸入罩内。FL0控制风速法计算排风罩排风量，就是首先确定控制风速的大小，然后找出控制风速与罩口平均风速的关系式，求得排风罩捕集粉尘所需要的罩口平均风速，再用式（4-10）计算出排风量。（4-10）密闭罩是把有害物源密闭起来，割断生产过程中造成的一次尘化气流和室内二次气流的联系，再利用抽风在罩内造成一定的负压，保证在一些操作孔、观察孔或缝隙处从外向里进风，防止粉尘等有害物向外逸出。特点：排风量小，控制有害物的效果好，不受环境气流影响，但影响操作，主要用于有害物危害较大，控制要求高的场合。§4.4.1工作原理密闭罩演示§4.4密闭罩§4.4.2密闭罩的形式局部密闭罩演示2.整体密闭罩将产生粉尘的设备或地点大部分密闭，设备的传动部分留在外面的密闭罩。其特点是密闭罩本身为独立整体，易于密闭。这种密闭方式适用于具有振动的设备或产尘气流速度较大的产尘地点。整体密闭罩演示1.局部密闭罩将设备产尘地点局部密闭，工艺设备露在外面的密闭罩。其容积较小，适用于产尘气流速度小，瞬时增压不大，且集中、连续扬尘的地点。3.大容积密闭罩将产生粉尘的设备或地点进行全部封闭的密闭罩。它的特点是罩内容积大，可以缓冲含尘气流，减小局部正压。这种密闭方式适用于多点产尘、阵发性产生和产尘气流速度大的设备或地点。大容积密闭罩演示一、密闭罩上排风口的位置§4.4.3影响密闭罩性能的因素演示演示二、密闭罩的容积21LLL1、按空气平衡原理计算防尘密闭罩的排风量一般由两部分组成，一部分是由运动物料带入罩内的诱导空气量(如物料输送)或工艺设备供给的空气量（如有鼓风装置的混沙机），另一部分是为了消除罩内正压并保持一定负压所需经孔口或不严密缝隙吸入的空气量，即2、按截面风速计算此法常用于大容积密闭罩。一般吸气口设在密闭室的上口部，其计算式如下：AvL36003、按换气次数计算该方法计算较简单，关键是换气次数的确定。其计算式如下：nVL60§4.4.4密闭罩计算柜式排风罩（又称通风柜）是密闭罩的一种特殊形式，散发有害物的工艺装置置于柜内，操作过程完全在柜内进行。排风罩上一般设有可开闭的操作孔和观察孔。为了防止由于罩内机械设备的扰动、化学反应或热源的热压以及室内横向气流的干扰等原因引起的有害物逸出，必须对柜式排风罩进行抽风，使罩内形成负压。上部排风柜式排风罩下部排风柜式排风罩上下联合排风柜式排风罩送吸混合式柜式排风罩§4.5柜式排风罩§4.5.1柜式排风罩的基本形式演示上部排风柜式排风罩当通风柜内产生的有害气体密度比空气小，或通风柜内有发热体时，可选用上部排风通风柜。演示图4-16上部排风通风柜下部排风柜式排风罩当通风柜内无发热体，且产生的有害气体密度比空气大，可选用下部排风通风柜。演示1演示2图4-15下部排风通风柜上下联合排风柜式排风罩当通风柜内既有发热体，又产生密度大小不等的有害气体时，应在柜内上、下部均设置排气点，并装设调节阀，以便调节上、下部排风量的比例，可选用上、下联合排风柜。演示图4-17上、下联合排风通风柜用于采暖或空调房间送风式通风柜演示1演示2§4.5.2柜式罩排风量计算排风量应满足孔口吸入风速达到控制风速的要求。排风量L按下式计算:L=L1+ν×F×βm3/s§4.5.3柜式排风罩设计的注意事项罩位于有害源附近，依靠罩口的抽吸作用将有害物吸入罩内。对生产操作影响小，安装维护方便，但排风量大，控制有害物效果相对较差。主要用于因工艺或操作条件的限制，不能将污染源密闭的场合。侧吸式外部吸气罩由于靠抽气作用控制，因此罩口的速度分布如何将直接影响控制效果。显然，罩口的速度大小和分布与罩的结构和排风量有关，对于特定结构的排风罩，吸口速度取决于排风量。§4.6外部吸气罩上吸式演示1演示2§4.6.1吸气罩排风量计算1侧吸罩排风量根据不同形式侧吸罩罩口平均风速υ0与“控制点”控制风速的关系式，利用式4-10就可计算排风量。FL0（4-10）由于上吸式吸气罩的形状大都和伞相似，所以这类罩简称伞形罩。伞形罩通常设在工艺设备上方，罩面与发生源的距离视有害物的特性和工艺操作条件而定。2上吸式伞形罩排风量当发生源只产生有害物而发热量不大时，为冷过程，此时伞形排风罩在发生源最不利的有害物散发点处，造成一定的上升风速，将有害气体吸入罩内。当发生源散发有害物且散热量较大时，为热过程，此时伞形排风罩将热致诱导气流量“接受”并全部排走。这里只介绍冷过程伞形排风罩排风量的计算。（1）按发生源工作面边缘点控制风速计算（2）按罩口平均风速计算（1）按发生源工作面边缘点控制风速计算xKPHL由于上吸式排风罩设在工艺设备上方，受设备的限制，气流只能从侧面流入罩内，如图4-18所示。其排风量用此方法确定伞形罩排风量，其计算式与式（4-10）相同。用该方法计算时，伞形排风罩罩口面积比发生源设备面积大。（2）按罩口平均风速计算BAFHaA8.0HbB8.0圆形罩口面积241DFHdD8.0矩形罩口面积（1）设计伞形罩时，应考虑工艺设备的安装高度，在不妨碍工艺操作的前提下，罩口应尽可能靠近污染物发生源。（2）尽可能避免室内横向气流干扰，必要时也可采取围挡、回转、升降及其它改进措施。（3）在排风罩口四周增设法兰边，可使排风量减少。在一般情况下，法兰边宽度为150~200mm。（4）集气吸尘罩的扩张角α对罩口的速度分布及罩内压力损失有较大影响。在α=30°~60°时，压力损失最小。设计外部集气吸尘气罩时，其扩张角