工业通风第三章

第三章局部排风罩作用：捕集有害物，控制污染气流的运动，防止有害物向室内空气扩散，保证室内工作区有害物浓度满足卫生标准的要求。局部排风罩优势：设计完善的局部排风罩，用较小的排风量可获得最佳的控制效果。控制有害物的效果：取决于排风罩的结构参数，排风罩吸气口的气流运动规律和排风量这三个因素。因此，学习本章内容的过程中要掌握每一种排风罩这三个因素的分析计算方法和这三个因素之间的相互关系。基本要求掌握局部排风罩的基本形式、结构原理，以及排风罩的用途掌握各种排风罩的结构参数及排风量的计算方法掌握排风罩吸气口气流的运动规律局部排风罩§3.1概述一.排风罩的类型及其特点密闭罩柜式排风罩外部吸气罩接受式排风罩吹吸式排风罩按照工作原理的不同，局部排风罩可分为：密闭罩污染源全部密闭在罩内，罩上设有工作孔，从罩外吸入空气，罩内污染空气由上部排风口排走。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。柜式排风罩(通风柜)有一面敞开的工作面，其它面均密闭。敞开面上保持一定的吸风速度，以保证柜内有害物不逸出。主要用于化学实验室操作台等污染的通风。外部吸气罩罩位于有害物源附近，依靠罩口的抽吸作用将有害物吸入罩内。特点：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。接受式排风罩排风罩口直接对着具有一定速度的污染气流的运动方向。由于污染气流的定向运动，罩口排风量只要能将有害物排走即可控制有害物的扩散，主要用于热工艺过程，砂轮磨削等有害物具有定向运动的污染源的通风。吹吸式排风罩由吹出射流和外部吸气罩组合成。相同条件下，排风量比外部排风罩的少，抗外界干扰气流能力强，控制效果好，不影响工艺操作，但增加了射流系统。主要用于因生产条件限制，外部吸气罩离有害物源较远，仅靠吸风控制有害物较困难的场合。二.设计局部排风罩时，应遵循的原则1.局部排风罩应尽可能包围或靠近有害物发生源，使有害物局限于较小的空间，尽可能减小其吸气范围，便于捕集和控制。2.排风罩的吸气气流方向应尽可能与污染气流运动方向一致。3.已被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区。设计时要充分考虑操作人员的位置和活动范围。4.排风罩应力求结构简单、造价低，便于制作安装和拆卸维修。6.要尽可能避免或减弱干扰气流如穿堂风、送风气流等对吸气气流的影响。5.和工艺密切配合，使局部排风罩的配置与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作。近：尽可能接近有害物源封：尽可能将有害物源封闭通：足够的排风量顺：气流组织管理便：尽可能不影响操作廉：经济性好局部排风罩设计原则：近、封、通、顺、便、廉§3.2密闭罩密闭罩工作原理：它把有害物源全部密闭在罩内，在罩上设有工作孔，从罩外吸入空气，罩内污染空气由上部排风口排出。它的优点只需较小的排风量就能有效控制有害物的扩散，排风罩气流不受周围气流的影响。它的缺点是，影响设备检修，有的看不到罩内的工作状况。一、密闭罩的形式密闭罩的结构形式及结构参数应根据生产设备的工作特点，操作方法，产尘部位等因素来确定。经验性较强。密闭罩和工艺设备的配置关系，可分为：局部密闭罩整体密闭罩大容积密闭罩工艺设备的操作特点，可分为：移动式密闭罩固定式密闭罩局部密闭罩局部产尘点进行密闭，产尘设备及传动装置留在罩外，便于观察和检修。特点：罩的容积小，排风量少，经济性好。适用于含尘气流速度低，连续扬尘和瞬时增压不大的扬尘点。整体密闭罩产尘设备大部或全部密闭，只有传动部分留在罩外。适用于有振动或含尘气流速度高的设备。大容积密闭罩振动筛的密闭小室，振动筛，提升机等设备全部密闭在小室内。工人可直接进入小室检修和更换筛网。密闭小室容积大，适用于多点产尘；阵发性产尘，含尘气流速度高和设备检修频繁的场合。它的缺点是，占地面积大，材料消耗多。二、排风口位置的确定排风口位置确定的原则是：排风口应设在罩内压力最高的部位，以利于消除正压；不应在含尘气流浓度高的部位或飞溅区内。影响密闭罩内粉尘等有害物外逸的主要因素是罩内正压，因此，尘源密闭后，要防止粉尘外逸，还需通过排风消除罩内正压。1.排风口位置确定的原则圆筒筛在工作过程中高速转动时，会带动周围空气一起运动，造成一次尘化气流。高速气流与罩壁发生碰撞时，把自身的动压转化为静压，使罩内压力升高。2.罩内正压形成的主要因素（1）机械设备运动（2）物料运动皮带运输机转落点的工作情况。物料的落差较大时，高速下落的物料诱导周围空气一起从上部罩口进入下部皮带密闭罩，使罩内压力升高。物料下落时的飞溅是造成罩内正压的另一个原因。为了消除下部密闭罩内诱导空气的影响，物料的落差大于1m时，应在下部进行抽风，同时设置宽大的缓冲箱以减弱飞溅的影响。落差小于1m时，物料诱导的空气量较小，可在上部设置排风口。发生飞溅时，由于局部气流飞溅速度较高，采用抽风的方法无法抑止这种局部高速气流。正确的预防方法是避免在飞溅区域内有孔口或缝隙，或者设置宽大的密闭罩，使尘化气流在到达罩壁上的孔口前速度已大大减弱。当提升机提升高度较小、输送冷料时，主要在下部的物料受料点造成正压，可在下部设排风点。当提升机输送热的物料时，提升机机壳类似于一根垂直风管，热气流带着粉尘由下向上运动，在上部形成较高的热压。因此当物料温度为50~150℃时，要在上、下同时排风，物料温度大于150℃时只需在上部排风。（3）罩内外温度差筛落的极细粉尘：v=0.4～0.6m/s粉碎或磨碎的细粉：v＜2m/s粗颗粒物料：v＜3m/s3．排风口风速的确定为了避免把过多的物料或粉尘吸入通风系统，增加除尘器的负担，排风口不应设在含尘气流浓度高的部位或飞溅区内。罩口风速不宜过高，通常根据粉尘颗粒大小按下列确定：三、排风量的确定密闭罩的排风量可根据进、排风量平衡确定。L=L1+L2+L3+L4L1物料下落时带入罩内的诱导空气量；L2由孔口或不严密缝隙吸入的空气量；L3因工艺需要鼓入罩内的空气量；L4在生产过程中因受热使空气膨胀或水分蒸发而增加的空气量。L=L1+L2减少密闭罩的局部排风量，应尽可能减小工作孔或缝隙面积，并设法限制诱导空气随物料一起进入罩内。例3-1已知一防尘密闭罩，工作孔的面积为0.06m2，流量系数0.5，物料带入罩内的诱导空气量为0.2m3/s，罩内要求的负压值为25Pa，确定密闭罩的排风量。若罩内又出现一0.06m2的空洞没有及时修补，会出现什么问题？（空气的密度为1.2kg/m3）smPFvFL/3194.02.12525.006.022smLLL/3394.0194.02.021PaPPPFvFL3.619.02.125.0206.022§3.3柜式排风罩柜式排风罩有一面敞开的工作面，其它面均密闭。敞开面上保持一定的吸风速度，以保证柜内有害物不逸出。根据操作空间大小要求不同可做成小型通风柜或大型的室式通风柜。通风柜孔口的速度分布状况对排除有害物的效果有很大影响，如果速度分布不均匀，有害物就有可能从风速低的部位向室内扩散。因此，在确定通风柜的结构形式及参数时，应尽可能使孔口速度分布均匀。小型通风柜适用于化学实验室，小零件喷漆等。大型通风室操作人员在柜内工作，主要用于大件喷漆，粉料装袋等。一.吸气式通风柜按照气流运动的特点，柜式排风罩可分为：吸气式通风柜吹吸式通风柜送风式通风柜单纯依靠排风的作用，在工作孔上造成一定的吸入速度，防止有害物外逸。上吸式通风柜下吸式通风柜上下同时吸气的通风柜按照排气口位置对于冷过程且有害物的密度较大，因有害物容易积在下部，应将吸风口布设在通风柜的下部，才能有效地控制有害物。否则，如果将吸风口布设在上部，这时，由于工作孔上部的吸入速度为平均流速的150%，而下部仅为平均流速的60%，积在下部的有害气体就会从下部逸出。冷过程通风柜热过程通风柜对于产热量较大的工艺过程，与冷过程正好相反，因柜内有害物在热气流的作用下上升积在上部，应将吸风口布设在通风柜的上部，才能有效地控制有害物。否则，如果将吸风口布设在通风柜的下部，有害气体就会从上部逸出，这是不合理的布设。对于散热量不稳定的过程，可在上下均设排风口，随柜内散热量的变化，调节上、下排风量的比例，使工作孔的速度分布比较均匀。不稳定过程通风柜二.送风式通风柜(用于采暖或空调房间)送风式通风柜的排风量，有70％左右由上部送风口采用室外空气供给，其余30％从室内流入罩内。在需要供热（冷）的房间内，设置送风式排风柜可节能60％左右。三.吹吸式通风柜吹吸联合工作的通风柜，可以隔断室内干扰气流，防止柜内形成局部涡流，使有害物得到较好控制。四.排风量计算排风量L按下式计算：L=L1+v×F×βm3/sL1为柜内污染气体发生量(m3/s)；v为工作孔上的控制风速(m/s)；F为工作孔或缝隙的面积(m2)；β为安全系数，β=1.1～1.2。排风量应满足工作孔的吸入风速达到控制风速的要求。§3.4外部吸气罩外部吸气罩是依靠罩口的抽吸作用，在有害物散发地点造成一定的气流运动，把有害物吸入罩内的。特点：对操作影响小、排风量大、控制距离有限、易受横向气流干扰.排风量计算方法：控制风速法（无污染气流的冷过程）（重点）流量比法（有污染气流产生且量可算）（了解）为保证有害物全部吸入罩内，必须在距吸气口最远的有害物散发点（即控制点）上造成适当的空气流动。控制点上的空气运动速度称为控制风速。vxvxm/sLm3/s（1）按罩前有无障碍分根据外部吸气罩的罩口形状不同，可分为圆形罩、矩形罩和条缝罩。（2）按布置方式分根据罩口前气流所受的约束情况不同，外部吸气罩分为前面无障碍的外部吸气罩和前面有障碍的外部吸气罩两类。根据外部吸气罩的安装情况不同，可分为悬挂式和侧吸式。（3）按罩口形状分一、外部吸气罩的基本形式二、吸气口气流的运动规律自由空间点汇吸气口的排风量22212144vrvrL受限空间点汇吸气口的排风量22212122vrvrL设计时，罩口应尽量靠近有害物源。吸气范围小，速度衰减慢。设计时，应尽量减小外部吸气罩的吸气范围。三.前面无障碍的排风罩排风量计算1圆形吸气口哪种情况速度衰减的慢？202020mmm/sm/s]10[75010吸口的面积；控制点至吸口的距离；控制点吸入流速；吸气平均流速；四周有边圆形吸口四周无边圆形吸口FxvvFFxvvFFxvvxxx适用于x1.5d。吸气口速度分布的计算公式xvFxFvL)10(20圆形吸气口排风量的计算公式四周无边四周有边xvFxFvL)10(75.020在控制点上达到相同的控制风速，哪种情况所需的排风量大？工作台上的侧吸罩xvFxL)210(2假想排风罩的排风量)4.2(m)5(2122FxFvFxLLx适用于，实际排气罩的罩口面积实际排风罩的排风量2矩形吸气口3条缝形吸气口b/a=0.2ab排风量的计算公式自由悬挂无法兰边自由悬挂有法兰边或无法兰边设在工作台上xlxvL7.3xlxvL8.2l控制风速法控制点的风速达到控制风速所需要的排风量罩口的速度分布罩口的速度分布一般通过实验确定外部吸气罩排风量控制点的控制风速vx的值与工艺过程和室内气流运动情况有关，一般通过实测求得。如果缺乏现场实测的数据，设计时可参考表3-3确定。当污染体发量L1≠0时，外部吸气罩的排风量应为：L=L1+L2，L1为污染气体发生量；L2为从罩口周围吸入的空气量如果仍用控制风速法计算，边缘控制点上的实际控制风速将小于设计的控制风速，有害物可能逸入室内。所以，在罩内有污染气流产生的情况下，可采用流量比法计算排风量。流量比法周围空气吸入量L2与污染气体发生量L1的比值称为流量比，用K表示，即K=L2/L1。显然，排风罩的排风量L为：L=L1+L2=L1(1+L2/L1)=L1(1+K)对于确定的L1，不断加大排风量L时，周围空气吸入量L2增大，K值也随之增大。当K值增大到一定值时，所有污染气体全部被排风罩排走。污染气体刚好全部被罩排走（