工业通风第二章

1第二章控制工业有害物的通风方法2把局部地点或整个房间的污浊空气经处理后排至室外，把新鲜的或经过处理符合卫生标准的空气送入室内。前者称为排风，后者称为送风。通风系统：实现通风所需要的设备、管道及其部件组成的整体。第二章控制工业有害物的通风方法31房间通风的主要方法2全面通风（重点）主要内容全面通风风量的计算全面通风的气流组织全面通风的风量平衡与热平衡计算全面通风系统的组成4§2.1房间通风的主要方法一.通风方法分类通风方法分类按通风的动力分为按通风系统作用范围分局部通风全面通风事故通风自然通风机械通风自然通风特点机械通风特点5二.自然通风定义：依靠室外风力造成的风压和室内外空气温度差所造成的热压使室内外的空气进行交换,从而改善室内的空气环境。特点：不需动力，经济；但进风不能预处理，排风不能净化，污染周围环境；且通风效果不稳定。6三.机械通风定义：依靠风机动力使空气流动进行通风换气的方法。特点：进风和排风都可进行处理，能对空气进行加热、冷却、加湿、净化处理，而且通风参数（如通风量）可根据要求调节，能保证通风效果，广泛应用于各类厂房车间的通风。但通风系统复杂，投资费用和运行管理费用大。7四.局部通风局部排风系统和局部送风系统局部排风：在有害物生产地点直接把它们捕集起来，经过净化处理，排至室外。这是防毒,排尘最有效的通风方法。局部排风系统所需要的风量小，效果好，设计时应优先考虑。1.局部排风系统8局部排风系统的组成9风管：通风系统中用来输送气体的管道。风管通常用薄钢板，聚氯乙烯板，混凝土、砖等材料制作。净化设备：除去排气中的粉尘和有害气体。风机：为空气流动提供动力的设备。局部排风罩：捕集有害物的。局部排风系统的组成10局部排风系统的组成11局部排风系统的组成12局部排风系统的组成132.局部送风系统14局部送风：向局部工作地点送风，在局部地带造成良好的空气环境。主要用于局部降温。分散式2.局部送风系统系统式是空气经集中处理后送至工作地点。局部送风系统系统式15系统式局部送风系统的组成16分散式是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。分散式局部送风系统轴流风扇喷雾风扇适用于气温不大于35℃，且非产尘的车间。喷雾风扇适用于高温、强热辐射的工作地点。用于温度高于35℃，辐射强度大1400W/m2，细小雾滴对生产工艺无影响的中、重作业17五.全面通风全面通风就是对整个车间进行通风换气，以稀释室内有害物浓度,消除余热、余湿，使之符合卫生标准要求。全面通风所需要的风量大大超过局部通风。由于生产条件限制、有害物产生位置不固定等原因，不能采用局部通风系统。采用局部通风后，室内有害物的浓度仍超过卫生标准。全面通风适用于18全面通风的分类通风动力自然通风机械通风具体实施方法全面送风全面排风全面送排风全面送，局部排风混合对有害物控制机理or气流组织的不同稀释通风单向流通风均匀流通风置换通风19为了使室内产生的有害物尽可能不扩散到其他区域或邻室去，可以在有害物比较集中产生的区域或房间采用全面机械排风。全面机械排风系统(a)在墙上装有轴流风机的最简单全面排风。(b)室内设有排风口，室内空气从专设的排气装置排入大气的全面机械排风系统。全面排风20当不希望邻室或室外空气渗入室内，而又希望送入的空气是经过简单过滤、加热处理的情况下，多用全面机械送风系统来冲淡室内有害物，这时室内处于正压，室内空气通过门窗排到室外。全面机械送风系统全面送风21稀释通风稀释通风是对整个房间进行通风换气，用新鲜空气把车间的有害物浓度稀释到最高允许浓度以下。该方法所需要的全面通风量较大，控制效果较难。22单向流通风单向流通风通过有组织的气流运动，控制有害物的扩散和转移。保证操作人员的呼吸区内，达到卫生标准的要求。这种方法具有通风量较小、控制效果较好等优点。23均匀流通风均匀流（活塞流）通风速度和方向完全一致的宽大气流称为均匀流，用它进行的通风称为均匀流通风。它的工作原理是利用送风气流构成的均匀流把室内污染空气全部压出和置换，这种通风方法能有效排出室内污染空气。24置换通风置换通风是通过把较低风速的新鲜空气送入人员工作区，利用挤压的原理把污染空气挤到上部空间排走的通风方法，适用于产生余热的车间。与传统的稀释通风方式相比，它具有节能、通风效率高等优点。热源工作区域上部区域送风口界面排风口25两种通风方式的原理(左：稀释通风；右：置换通风)26两种通风方式的原理(左：混和通风；右：置换通风)27排风柜排风量全面排风量排风柜送风量全面送风量排风柜排风柜用于净化实验室内的空气用于化学实验操作的排风柜两类独立的通风系统28六.事故通风事故排风的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，事故排风不设进风系统补偿，而且一般不进行净化处理。事故排风的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20m范围内最高建筑物的屋面3m以上。当其与机械送风系统进风口的水平距离小于20m时，应高于进风口6m以上。事故排风必须的排风量应由经常使用的排风系统和事故排风的排风系统共同保证。事故排风的风机应分别在室内、外便于操作地点设置开关。事故排风的排风量应根据工艺设计所提供的资料通过计算确定。当工艺设计不能提供有关计算资料时，应该每小时不小于房间容积的12次换气量确定。20m6m进风口排风口29§2.2全面通风全面通风的效果与通风风量大小，气流组织形式及房间内热湿和有害物的产生量等因素有关。全面通风风量的计算全面通风的气流组织全面通风的风量平衡与热平衡计算全面通风系统的组成30一、全面通风风量的计算全面通风所需要的风量应能确保把车间内的各种有害物(包括有害气体，粉尘，余热，余湿等)全部稀释或排除，使室内有害物浓度不超过国家规定的卫生标准。为了分析室内空气中有害物浓度y(g/m3)与通风量L(m3/s)之间的关系，需要建立车间的全面通风模型和全面通风的微分方程式。31x(g/s)通风风量L(m3/s)有害物浓度y(g/m3)通风风量L(m3/s)有害物浓度y0(g/m3)房间体积Vf(m3)车间全面通风模型一、全面通风风量的计算32全面通风的微分方程:假设室内空气中有害物浓度分布均匀；送风气流与室内空气的混合是在瞬间完成；送排风气流是等温的。根据“物质平衡”原理在d时间内有：有害物送入量+散发量-排走量=变化量一、全面通风风量的计算33Ly0d+xd-Lyd=Vfdy(2-1)上式为全面通风的基本微分方程式，它反映了在任何瞬间内室内空气中有害物浓度y(g/m3)与通风量L(m3/s)之间的关系。一、全面通风风量的计算送入量：Ly0d(g)散发量:xd(g)排走量:Lyd(g)变化量:d(Vfy)=Vfdy(g)则：有害物送入量+散发量-排走量=变化量x(g/s)通风风量L(m3/s)有害物浓度y(g/m3)通风风量L(m3/s)有害物浓度y0(g/m3)房间体积Vf(m3)34全面通风微分方程式的求解:f0ddVLyxLyy0f00d)(d121VLyxLyLyxLyLyyf2010lnVLLyxLyLyxLy)exp(f2010VLLyxLyLyxLy(2-2)(2-3)一、全面通风风量的计算Ly0d+xd-Lyd=Vfdy(2-1)35)exp(1)()exp(f0f12VLyLxVLyy通风量L一定时，任意时刻室内的有害物浓度y2:y1=0时)exp(1)(f02VLyLxy时)(02yLxy(2-4)(2-5)(2-6)一、全面通风风量的计算实际上，室内有害物浓度趋于稳定的时间并不需要，当时，exp(-3)=0.04971，可以近似认y2为已趋于稳定。3fVL36根据上式，室内有害物浓度y2随通风时间变化的曲线:y10yLxy20一、全面通风风量的计算)exp(1)()exp(f0f12VLyLxVLyyy1=0)(01yLxy37全面通风风量的计算：室内有害物浓度处于稳定状态时，所需要的全面通风风量的计算公式为：02yyxLm3/s(2-7)考虑到室内有害物分布及通风气流的不均匀性，需要增加一个安全系数K=3～10，则02yyKxLm3/s(2-8)一、全面通风风量的计算)(02yLxy38f2010lnVLLyxLyLyxLy39消除余热风量公式：)(0pttcQGG—全面通风风量，kg/s；Q—室内余热量，kJ/s；c—空气的质量比热，c=1.01kJ/kg℃；tp—排气温度，℃；t0—进气温度，℃。kg/s(2-9)一、全面通风风量的计算40消除余湿风量公式：0pddWGG—全面通风风量，kg/s；W—室内余湿量，g/s；dp—排气含湿量，g/kg干空气；d0—进气含湿量，g/kg干空气。kg/s(2-10)一、全面通风风量的计算41同时存在多种有害物时，全面通风风量的确定原则：(1)分别求出排除每种有害物所需要的风量Li；(2)毒性作用相加的有害物：如苯、醇、醋酸等溶剂类蒸气；S2O3、SO3、HF等刺激性气体，按求和计算全面通风的风量L=∑Li(3)毒性无相加作用的有害物：取最大者为全面通风的风量L=max{Li}一、全面通风风量的计算42一、全面通风风量的计算有害物散发量无法确定时，全面通风风量的确定原则：按经验式计算：L=nVf(m3/h)n—换气次数，(次/h)；Vf—房间体积，(m3)。（1）此法适用于有害气体散发量无法确定的情况（2）对于鞋厂、化工、轻工等，可以用换气次数6～12次/h估算（3）蓄电池间等房间的换气量可按10～12次/h估算（4）如果是净高大约3m的厂房，按12次/h估算（5）对于一个排风系统，风量不宜过大，一般以7000m3/h合适，若大面积车间或厂房，最好分成若干较小区域(面积150～200m2)设置送排风系统，过大风量引起噪声增加，造成运行成本的浪费（可以用玻璃墙或轻质板材分隔）4344【例2-3】某车间同时散发几种有机溶剂的蒸汽，它们的散发量分别为：苯2kg/h；醋酸乙脂1.2kg/h；乙醇0.5kg/h。已知该车间消除余热所需的全面通风量为80m3/s。求该车间所需的全面通风量。【解】由附录2查得三种溶剂蒸汽的容许浓度为：苯40mg/m3；醋酸乙脂300mg/m3；乙醇，未作规定，不计风量。进风为清洁空气，上述三种溶剂蒸汽的浓度为零。取安全系数K＝6。按公式计算把三种溶剂的蒸汽稀释到容许浓度所需的通风量。02yyKxL一、全面通风风量的计算45smyyXL/34.83)040(36001026360211苯smyyXL/67.6)0300(3600102.16360222醋酸乙脂03L乙醇因为几种溶剂同时散发对人体危害作用相加的蒸汽，所需风量为各自风量之和，即smLLLL/01.9067.634.833321这风量已能满足消除余热的需要，故该车间所需的全面通风量为90.01m3/s。一、全面通风风量的计算46二、全面通风的气流组织气流组织：合理布置送、排风口的位置，分配风量以及选用风口形式。一般通风房间的气流组织有多种方式，设计时要根据有害物源的位置、工人操作位置、有害物性质及浓度分布等具体情况确定。合理的气流组织：使送入室内的新鲜空气以最短的路程流到工作区，使污浊空气以最短的路程排出室外。避免有害物向工作区弥漫和二次扩散。气流组织的一般原则：排风口应尽量靠近有害物源或有害物浓度高的区域，把有害物迅速从室内排出；送风口应尽量接近操作地点。清洁空气要先经过操作地点，再经过污染区域排至室外，避免把有害物吹向操作区；确保在整个房间内送风气流均匀分布,尽量减少涡流区。47气流组织方式：二、全面通风的气流组织48气流组织方式：二、全面通风的气流组织49气流组织方式：二、全面通风的气流组织50二、全面通风的气流组织51气流组织的比较二、全