tq工业通风----第七章-自然通风与局部送风知识讲解

第七章自然通风与局部送风本章要求：1、了解自然通风的作用原理；2、理解自然通风的计算；3、掌握自然通风系统中的工艺布置原则；4、了解局部送风的有关知识。第一节自然通风的作用原理空气流过窗孔时的阻力ΔP为窗孔两侧的压力差为：ΔP=ζρv2/2（7-1）则v=[2ΔP/（ζρ）]1/2=μ（2ΔP/ρ）1/2（7-2）通过窗孔的空气量：L=vF=μF（2ΔP/ρ）1/2（7-3）G=Lρ=μF（2ΔP·ρ）1/2（7-4）一、热压作用下的自然通风根据流体静力学原理，窗孔b的内外压差为ΔPb=Pb′－Pb=（Pa′－ghρn）－（Pa－ghρw）=ΔPa+gh（ρw－ρn）（7-5）ΔPb+（-ΔPa）=ΔPb+│ΔPa│=gh（ρw－ρn）（7-6）把gh（ρw－ρn）称为热压。二、余压及中和面：何谓余压：位于中和面上的窗孔是没有空气流动的。Pxa=Pxo－h1（ρw－ρn）g=－h1（ρw－ρn）g（7-7）Pxb=Pxo+h2（ρw－ρn）g=h2（ρw－ρn）g（7-8）进风口布置在该区域，有害物质会随进风进入厂房。图7-4是铸造车间化铁炉烟气采用不同排放高度时有害物质分布示意图。图a，烟气排入建筑物上部空气动力阴影区内，有害物质在车间上部及周围集聚。图b是烟气排入空气动力阴影区以上，这样车间周围有害物质浓度大大下降。室外气流吹过建筑物时，其四周的静压分布如图7-5所示，迎风面为正压区，顶部及背风面均为负压区。图7-6所示的双凹形天窗2和4，从局部看处于迎风面，由于它们处于整个建筑所造成空气动力阴影之内，所以窗孔2、4处均为负压。风压的定义：和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。风压值：某一建筑物周围的风压分布与建筑物的几何形状和风向有关。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=Kvw2ρw/2（7-10）四、热压、风压同时作用下的自然通风迎风面窗孔a的内外压差为ΔPa=Pxa－Kavw2ρw/2（7-11）背风面窗孔b的内外压差为ΔPb=Pxb－Kbvw2ρw/2=Pxa+hg（ρw－ρn）－Kbvw2ρw/2（7-12）第二节自然通风的计算根据现行《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）规定：放散热量的生产厂房及辅助建筑物，其自然通风应仅考虑热压作用。1、设计计算：2、校核计算：3、计算时的简化条件：1）通风过程是稳定的，影响自然通风的因素不随时间而变化。2）整个车间的空气温度都等于车间的平均空气温度tnp；tnp=（tn+tp）/2式中tn——室内工作区温度，℃tp——上部窗孔的排风温度，℃。3）同一水平面上各点的静压均保持相等，静压沿高度方向的变化符合流体静力学法则；4）车间内空气流动时，不受任何障碍的阻挡；5）不考虑局部气流的影响，热射流、通风气流到达排风窗孔前已经消散；6）用封闭模型得出的空气动力系数适用于有空气流动的孔口。一、自然通风的设计、校核计算步骤1、计算消除余热所需的全面通风换气量；G=Q/(c（tp-tj））kg/s式中Q——车间的总余热量，KJ/s；tp——车间上部窗孔的排风温度，℃；tj——车间的进风温度，℃；c——空气比热，c=1.01kJ/kg℃。2、确定窗孔的位置及中和面位置；3、计算各窗孔的内外压差；4a、分配各窗孔的进、排风量，计算各窗孔面积。4b、计算各窗孔的进、排风量，并校核自然通风量能否满足要求。注：中和面在设计计算中应当假定；校核计算中应当计算确定。进风窗孔=Ga/(μa(2h1(ρw-ρn)ρw)1/2)排风窗孔Fb=Gb/(μb(2ΔPbρp)1/2)=Gb/(μb(2h2(ρw-ρn)ρp)1/2)waaaaPGF2根据空气量平衡方程式，Ga=Gb，如果近似认为μa≈μb，ρw≈ρp。上述公式可简化为：(Fa/Fb)2=h2/h1或Fa/Fb=（h2/h1）0.57-20从公式20可以看出，进排风窗孔面积之比是随中和面位置的变化而变化的。中和面向上移（即增大h1减小h2），排风窗孔面积增大，进风窗孔面积减小；中和面向下移，则相反。在热车间都采用上部天窗进行排风，天窗的造价要比侧窗高，因此中和面位置不宜选的太高二、车间排风温度tp（℃）1、温度梯度法：适用于厂房高度不大于15m，当室内散热比较均匀，且散热强度不大于116w/m3的场合。tp=tn+ΔtH（H－2）（7-13）2、有效系数法适用于厂房高度大于15m，且散热强度大于116w/m3的场合。当作业地带无局部排风时：tp=tw+(tn－tw)/m（7-14）当作业地带有局部排风时：tp=tw+[Q－0.278c(tn－tw)·Gjp]/（G－Gjp）（7-15）散热量有效系数mm=(tn－tw)/(tp－tw)（7-16）通常m值宜按同类车间实测数据采用，见《简明通风设计手册》P61表3-6。当无实测资料时，单跨生产厂房可按下式计算：m=m1m2m3（7-17）第三节避风天窗与风帽一、避风天窗二、筒形风帽1、筒形风帽结构2、筒形风帽的选择根据风帽直径，确定风帽的具体型号。风帽直径可利用公式计算或由线算图查取。第四节自然通风与工艺、建筑设计的配合一、建筑形式1、采用单跨车间；2、采用穿堂风；3、采用双层结构；4、进风侧窗离地面的高度：夏季不宜超过1.2m，冬季应设在4m以上；5、采用避风天窗；6、多跨厂房应将冷热跨间隔布置。二、厂房总平面布置1、厂房主要进风面一般应与夏季主导风向成60~90度角，不宜小于45度；应避免西晒；不宜将过多的辅助建筑布置在厂房四周。2、自然通风的各建筑物之间应保持适当的距离。见课本p192表7-4。三、工艺布置1、以热压为主进行自然通风的厂房，应尽量将散热设备布置在天窗的下方。以穿堂风为主进行自然通风时，应把热源单排布置在夏季盛行风向的下风侧。2、炎热地区，可把热源布置在厂房外面、且位于夏季盛行风向的下风侧，仅把炉子操作口放在厂房内。布置在室内的热源，应采取有效的隔热措施。3、当热源沿厂房一侧外墙布置时，且外墙与热源之间无工作点时，热源应尽量布置在该侧外墙两个进风口之间。4、当散热设备布置在多层建筑物内时，应尽量将其布置在建筑物的顶层。如必须布置在其他各层时，应采取防止热空气影响上层的措施。第五节局部送风一、普通风扇吊扇由叶片、吊杆、扇头、上罩及供电线路组成。适用于室温≤35℃和热辐射照度小于300w/m2的场合。当热辐射照度大于300w/m2试，工作地点的风速：轻作业2~4m/s；中作业3~5m/s；重作业5~7m/s。二、喷雾风扇1、作用：增加风速及降温。2、要求：采用喷雾风扇时，应力求控制雾滴直径不超过100μm，最好在60μm以下。3、适用场合：空气温度高于35℃、辐射照度大于1400w/m2，且工艺不忌细小雾滴的中、重作业的工作地点。工作地点的风速应采用3~5m/s。三、系统式局部送风1、适用场合：当工人经常停留的工作地点辐射照度和空气温度较高，且工艺条件又不允许有水滴，或工作地点散发有害气体或粉尘不允许采用再循环空气时，应采用系统式局部送风。2、设置系统式局部送风时，工作地点的温度和平均风速应按表7-6确定。工作地点的温度和平均风速表7-6辐射照度（w/m2）冬季温度（℃）冬季风速（m/s）夏季温度（℃）夏季风速（m/s）350~700700~14001400~21002100~280020~2520~2518~2218~221~21~32~33~426~3126~3025~2924~281.5~32~43~54~6（一）系统式局部送风的设计1、系统式局部送风系统，不应与进气通风系统合并；2、不得将有害物质或热气流吹向人体；3、送风气流宜从人体的前侧或前侧上方倾斜吹到头、颈和胸部，或从上向下垂直送风；4、送到人体上的有效气流宽度，宜采用1m；对于室内散热量小于23w/m3的轻作业者，采用0.6m。送风口的型式及选用：1、送风口（或喷头）型式：有旋转送风口、圆形送风口和球形可调风口等。2、选用原则：（1）当工作场所较大时，宜采用大型送风口或旋转送风口；（2）当工作地点固定时，可采用带有渐扩短管的圆形送风口；（3）球形可调风口适用于船舶、飞机、工厂车间、电话交换机房等场合的定点送风。（二）系统式局部送风的计算1、计算内容：首先确定工作地点所需要的温度和风速，然后求出送风口出口风速、送风量、送风口尺寸以及送风温度。计算前，首先要根据表7-6的规定，确定局部工作地点的温度和风速，然后按自由射流规律进行计算。2、计算方法：设置系统式局部送风系统的目的是在工作地点造成一定的风速和温度，在自由射流的边界附近，射流温度接近于室温，气流速度接近于零，边界部分的气流实际上起不到局部送风的作用。因此我们只取流速为轴心速度20%以上的范围作为局部送风的有效作用范围。表7-6中要求的温度和风速是指有效作用范围内的平均温度和平均风速，不是指整个射流断面上平均温度和风速。在这种情况下，我们不能直接应用流体力学中的有关公式进行计算，局部送风系统用的计算公式经过换算后在表7-7列出。四、空气幕（一）空气幕的作用和分类：1、空气幕的作用：（1）防止室外冷、热气流侵入；（2）防止余热和有害气体的扩散；（3）阻挡灰尘、有害气体、昆虫的侵入。2、空气幕的组成：空气幕可由空气处理设备、风机、风管系统及空气分布器组成。3、空气幕的分类：（1）按照空气分布器的安装位置不同分为：1）侧送式空气幕：侧送式空气幕又分单侧和双侧两种，门宽B＜4m用单侧，B≥4m用双侧。侧送式空气幕主要用于工业厂房、车库等的大门上。2）下送式空气幕：下送式空气幕目前已很少使用。3）上送式空气幕适用于一般的公共建筑，如商店、旅馆、会堂、影剧院、体育馆、机场、地铁车站、候机室等。贯流风机主要用于上送式非热空气幕。（2）空气幕按系统形式可分为：1）吹吸式空气幕在大门空气幕中很少使用。2）单吹式空气幕（3）空气幕按送风气流的加热状态分为：1）热空气幕适用于需要供暖的建筑物，常用于严寒地区。2）非热空气幕（等温空气幕）常用于空调建筑及非严寒地区。3）冷空气幕：主要用于炎热地区。4、空气幕的效率：大门空气幕的送风量与大门进入总风量的百分比。（二）空气幕的设计计算设计计算方法有：（1）根据动量原理的计算方法；（2）利用射流风速与门洞风速合成的计算方法；（3）把射流与门洞气流看成势流叠加的计算方法；（4）根据自然通风原理的计算方法；（5）根据实验图表的计算方法。第六节工业建筑高温热源的隔热措施一、热绝缘通常要求隔热材料其导热系数不大于0.14w/(m·K)和密度不大于500kg/m3。二、隔热屏隔热屏按其透明程度可分为透明、半透明和不透明三类。1、透明隔热屏（1）玻璃板：（2）玻璃板淌水水幕：（3）瀑布式水幕2、半透明隔热屏（1）铁纱水幕（2）链条幕和水冷却的链条幕3、不透明隔热屏（1）湿式1）铁板淌水2）麻布水幕3）隔热水箱（2）干式1）流动空气层隔热2）反射隔热板三、天车司机室降温司机室必须密闭隔热，并采用冷风机组或空调机组降温。1、对天车司机室围护结构的要求：（1）墙壁、顶棚、地板热阻不小于1.07（m2·℃）/w；（2）对经常受强烈辐射热照射的墙壁和地板，应采取减小辐射热的措施。2、对玻璃窗的要求（1）窗面积一般不大于2m2为宜；（2）窗玻璃一般采用双层钢化玻璃，中间为20mm空气层；（3）玻璃窗可凸出墙壁300~400mm，窗高距司机室地板1m左右。3、对门的要求门的大小必须满足设备的搬运和操作人员的出入。门的位置应尽量少受高温气流和辐射热的影响。