通风方法及通风系统组成

第二章通风方法及通风系统的组成第二章通风方法及其通风系统组成通风方法通风方法分类各类通风方法分析通风系统送风系统排风系统本章内容框架第二章通风方法及其通风系统组成§2.3通风系统的组成§2.2全面通风法的分析计算§2.1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§2.1通风方法分类自然通风特点依靠室内外空气温差所造成的热压,或利用室外风力作用在建筑物上所形成的压差,使室内外的空气进行交换,从而改善室内的空气环境。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。§2.1通风方法分类自然通风风量△P—窗孔两侧形成的压力差,Pa;ξ—窗孔的局部阻力系数μ—窗孔的流量系数；ρ—空气密度，kg/m3F—窗孔的面积，m2；L—通风量，m3/sξΔP2uu2ξPΔ2PFL21则令§2.1通风方法分类机械通风特点靠风机动力使空气流动的方法称为机械通风。进风和排风可进行处理,通风参数可根据要求选择确定,可确保通风效果,但通风系统复杂,投资费和运行管理费用大。§2.1通风方法分类局部通风分为：局部排风和局部送风局部排风：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。这是防毒,排尘最有效的通风方法。局部送风：向局部工作地点送风,使局部地带造成良好的空气环境。主要用于局部降温.又分为系统式和分散式。系统式就是通风系统将室外空气送至工作地点。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。§2.1通风方法分类分散式局部送风系统—风扇送风在作业点附近设置普通风扇进行循环吹风，加快对流散热。工作点风速要求：轻作业—2～4m/s，中作业——3～5m/s，重作业——5～7m/s。适用于气温不大于35℃，且非产尘的车间。§2.1通风方法分类分散式局部送风系统—喷雾风扇送风在普通轴流风机上加设甩水盘构成具降温作用，但可引起人造汗。要求水滴60μm，最大不超过100μm。风速不大于3～5m/s。用于温度高于35℃，辐射强度大于1400W/m2，细小雾滴对生产工艺无影响的中、重作业点。§2.1通风方法分类分散式局部送风系统—喷雾风扇送风§2.1通风方法分类全面通风全面通风就是对房间进行通风换气,以稀释室内有害物,消除余热,余温,使之符合卫生标准要求。全面通风的动力可以是自然风压和热压,也可以是风机风压。全面通风具体实施方法又可分为全面排风法,全面送风法,全面排送风法和全面送、局部排风混合法等,可根据车间的实际情况采用不同的方法。§2.1通风方法分类全面通风的效果取决于气流组织方式,通风风量大小及房间内热湿和有害物的产生量等因素。本节主要讨论以下内容：全面通风风量计算全面通风气流组织全面通风的风量平衡与热平衡计算有害物散发量估算全面通风系统的组成§2.2全面通风法的分析计算全面通风风量计算：全面通风的风量应能确保把各种有害物(包括有害气体,粉尘,水蒸气,热等)全部稀释或排除,使有害物浓度不超过卫生标准。由于有害物的性质不同,应分别计算所需风量,然后确定全面通风所需风量。§2.2全面通风法的分析计算1．排污模型及排污微分方程为了分析室内空气中有害物浓度与通风量之间的关系，先研究一种理想的情况，假设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)、送风气流和室内空气的混合在瞬间完成、送排风气流是等温的。排污模型如图3-2-1所示。在体积为Vf的房间内，有害物源每秒钟散发的有害物量为X，通风系统开动前室内空气中有害物浓度为y1，通风风量为L(m3/s)，入风的有害物浓度为y0(g/m3)，排风的有害物浓度为y(g/m3)。全面通风风量计算——稀释排除有害气体和粉尘的风量全面通风风量计算——稀释排除有害气体和粉尘的风量排污模型及排污微分方程：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车间通风排污模型全面通风风量计算——稀释排除有害气体和粉尘的风量排污微分方程：房间内有害物浓度的变化情况可根据“物质平衡”原理建立微分方程对于连续,稳定的通风过程,根据在通风过程中排出有害物的量应与产生的有害物量达到平衡的原则有在dτ时间内：送入量+散发量-排走量=变化量全面通风风量计算——稀释排除有害气体和粉尘的风量排污微分方程：送入量：Ly0dτ散发量:xdτ排走量:Lydτ变化量:d(Vfy)=Vfdy则：Ly0dτ+xdτ-Lydτ=Vfdy全面通风风量计算——稀释排除有害气体和粉尘的风量排污微分方程求解fLyxLyLyxLydyyfLyxLydyVdLVd0)(002101ffyyVLLyxLyLyxLyVLyxLyL20100ln|)ln(121)exp(2010fVLLyxLyLyxLy全面通风风量计算——稀释排除有害气体和粉尘的风量排污微分方程求解)exp(1)()exp(012ffVLyLxVLyyτy10yLx全面通风风量计算——稀释排除有害气体和粉尘的风量风量公式：稳定状态下：则考虑到室内有害物分布及通风气流的不均匀性，增大安全系数K=3～10，则ys——有害物安全浓度值0)exp(,,0fVLddy或0202yyxLyyyLxyss0yyKxLs[例]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)。[解]由有关资料查得每人每小时呼出的CO2约为40g，因此，CO2的产生量x=40×198=7920g／h=2．2g／s。送入室内的空气中，CO2的体积含量为0．05%(即y0=0．98g／m3)，风机启动前室内空气中CO2浓度与室外相同，即yl=0．98g／m3。由公式（3-2-4）得全面通风风量计算——稀释排除有害气体和粉尘的风量存在多种有害物时风量确定原则：（1）分别求出排除每种有害物风量Li（2）毒性相加作用的有害物：如苯、醇、醋酸等溶剂类；S2O3、SO3等刺激性气体，按求和计算风量：L=∑Li（3）毒性无相加作用的有害物：取最大者为风量计算式：L=max{Li}有害物散发量无法确定时的风量计算原则：按经验式计算：L=nVf（m3/h）n—换气次数，(次/h)；Vf—房间体积全面通风风量计算——消除热、湿的风量计算消除余热风量公式：G——通风质量风量，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,℃。)(0ttcQGp全面通风风量计算——消除热、湿的风量计算消除余湿风量公式：G——通风质量风量，Kg/s；W----室内余湿量,g/s;dp----排气含湿量,g/Kg;d0----进气含湿量,g/Kg。0ddWGp[例]某车间使用脱漆剂，每小时消耗量为4kg，脱漆剂成分为苯50%，醋酸乙酯30%，乙醇10%，松节油10%，求全面通风所需空气量。[解]各种有机溶剂的散发量为苯x1=4×50%=2kg/h=555.6mg/s；醋酸乙酯x2=4×30%=1.2kg/h=333.3mg/s；乙醇x3=4×10%=0.4kg/h=111.1mg/s；松节油x44×10%=0.4kg/h=111.1mg/s。根据卫生标准，车间空气中上述有机溶剂的容许浓度为苯yp1=40mg/m3；醋酸乙酯yp2=300mg/m3；乙醇没有规定，不计风量；松节油yp4=300mg/m3。送风空气中上述四种溶剂的浓度为零，即y0=0。取安全系数K=6，按公式（3-2-11）分别计算把每种溶剂蒸气稀释到最高容许浓度以下所需的风量。苯；醋酸乙酯；乙醇L3=0；松节油；数种有机溶剂混合存时，全面通风量为各自所需风量之和。即=83.34+6.66+0+2.22=92.22m3s/s1．生产设备散热量的确定进行车间热平衡计算时，必须首先了解生产过程，正确确定车间的得热量。为使设计安全可靠，应分别计算车间的最大和最小得热量。把最小得热量作为车间冬季计算热量；把最大得热量作为车间夏季计算热量。即在冬季，采用热负荷最小班次的工艺设备散热量；不经常的散热量不予考虑；经常不稳定的散热量按小时平均值计算。在夏季，采用热负荷量最大班次的工艺设备散热量；经常而不稳定的散热量按最大值计算；白班不经常的较大的散热量也应考虑。一般散热设备散热量的计算方法，在传热学中已经介绍。在生产上，由于工艺设备种类繁多，结构复杂，完全用理论计算的方法确定设备散热量是很困难的，设计计算时可查阅有关文献。生产车间主要散热设备有下列几个方面：全面通风有害物散发量计算（1）工业炉及其热设备的散热量；（2）原材料、成品或半成品冷却的散热量；（3）蒸汽锻锤的散热量；（4）燃料燃烧的散热量；（5）电炉、电机的散热量；（6）热水槽表面散热量。2．散湿量的确定生产车间的散湿，主要有下列几方面：（1）暴露水面或潮湿表面散发的水蒸汽量；（2）材料或成品的散湿量；（3）化学反应过程中散发的水蒸汽量。3．有害气体散发量的计算在生产车间内，有害气体的来源主要有以下几个方面：（1）燃料燃烧产生的有害气体；（2）通过炉子的缝隙入室内的烟气；（3）从生产设备或管道的不严密处，漏入室内的有害气体；（4）容器中化学品自由表面的蒸发；（5）物体表面涂漆时，散入室内的溶剂蒸气；（6）生产过程中化学反应产生的有害气体。如电解铝时产生的氟化氢，铸件浇注时产生的一氧化碳等。全面通风有害物散发量计算由于生产情况复杂,有害气体或粉尘的产生量一般通过实测确定,根据实测,可按下式计算有害气体或粉尘的产生量:x=[Vf(y1-y0)+L(yp-yj)t]/t式中Vf----房间的容积,m3;y0,y1----室内空气有害气体或粉尘初始和最终浓度,g/m3;yp,yj----排风和进风空气中有害气体或粉尘的浓度,g/m3;t----进行测定的时间,s。全面通风的气流组织气流组织：送风、排风口位置的合理布置，选用合理的风口形式，合理分配风流。气流组织原则：能避免把有害物吹向作业人员操作区；能有效地从污染源附近或有害物浓度最大的区域排出污染空气；能确保在整个房间内进风气流均匀分布,尽量减少涡流区。全面通风的气流组织气流组织方式：全面通风的气流组织气流组织方式：全面通风的气流组织气流组织方式：图2-6所示为有余热的排风方式，新鲜空气从底部进入，随热气流上升到屋顶而排出，可避免下部作业人员的污染。当车间内同时散发热量和有害气体时，如车间内设有工业炉、加热的工业槽及浇注的铸模等设备，在热设备上方常形成上升气流。在这种情况下，都应采取下送上排通风方式。清洁空气从车间下部进入，在工作区散开，然后带着有害气体或吸收的余热从上部排风口排出。为了把有害物从室内迅速排出，排风口应尽量设在有害物浓度高的区域。因此，了解车间内的有害气体浓度分布，是设计全面通风时必须注意的一个问题。有人认为，当车间内散发的有害气体其密度较大时，有害气体会沉积在下部，排风口应设在车间下部。这种看法是不全面的，实际上有害气体在车间内的分布，不单纯取决于有害气体本身的密度，更主要是取决于有害气体与室内空气混合后的混合气体密度。车间内有害气体浓度一般不会太高，由此引起的空气密度增值一般不会超过0.3～0.4g/m3。但是，空气温度变化1℃，所引起的密度变化值为4g/m3。由此可见，只要室内空气温度分布有极小的不均匀，有害气体就会随室内空气一