局部排風罩設(shè)計教程ppt課件

局部排風罩1 概述2 密閉罩3 柜式排風罩4 外部吸氣罩5 熱源上部接受式排風罩6 槽邊排風7 吹吸式排罩 返回 局部排風罩的作用是捕集有害物 控制污染氣流的運動 防止有害物向室內(nèi)空氣擴散 局部排風罩控制有害物的效果主要取決于排風罩的結(jié)構(gòu)參數(shù) 排風罩吸口的風流運動規(guī)律和排風量等三個因素 基本要求 掌握局部排風罩的類型 結(jié)構(gòu)原理 特點和用途 掌握各種局部排風罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)和排風量的計算方法 掌握局部排風罩吸氣口的氣流運動規(guī)律 掌握控制風速法的應(yīng)用 第1節(jié)概述一 局部排風罩的分類二 局部排風罩的設(shè)計原則 返回本章 一 局部排風罩的分類按照工作原理的不同 局部排風罩可分為以下幾種類型 1 密閉罩把有害物源全部密閉在罩內(nèi) 從罩外吸入空氣 使罩內(nèi)保持負壓 它只需要較小的排風量就能對有害物進行有效控制 用于除塵系統(tǒng)的密閉罩也稱防塵密閉罩 密閉罩 防塵密閉罩 返回 2 柜式排風罩 通風柜 柜式排風罩的結(jié)構(gòu)與密閉罩相似 只是罩的一面全部敞開 大型的室式通風柜 操作人員可直接進入柜內(nèi)工作 適用于噴漆 粉狀物料裝袋等 側(cè)吸式外部吸氣罩 3 外部吸氣罩由于工藝條件限制 生產(chǎn)設(shè)備不能密閉時 可采用外部吸氣罩 它是利用排風氣流的作用 在有害物散發(fā)地點造成一定的吸入速度 使有害物吸入罩內(nèi) 這類排風罩統(tǒng)稱外部吸氣罩 按照吸氣氣流運動方向的不同 分為上吸式 側(cè)吸式和下吸式 4 接受式排風罩有些生產(chǎn)過程或設(shè)備本身會產(chǎn)生或誘導(dǎo)一定的氣流運動 如高溫熱源上部的對流氣流等 對這類情況 只需把排風罩設(shè)在污染氣流前方 有害物會隨氣流直接進入罩內(nèi) 這類排風罩稱為接受罩 5 吹吸式排風罩吹吸式排風罩是利用射流能量密集 速度衰減慢 而吸氣氣流速度衰減快的特點 把兩者結(jié)合起來 使有害物得到有效控制的一種方法 它具有風量小 控制效果好 抗干擾能力強 不影響工藝操作等特點 二 局部排風罩的設(shè)計原則 在可能條件下 應(yīng)當首先考慮密閉罩 將有害物局限于較小空間內(nèi) 節(jié)省風量 盡可能靠近和包圍有害物源 減小其吸氣范圍 便于捕集和控制 被污染的吸入氣流不能通過人的呼吸區(qū) 設(shè)計時要充分考慮操作人員的位置和活動范圍 排風罩的吸氣氣流方向應(yīng)盡可能與污染氣流運動方向一致 排風罩應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單 造價低 便于制作安裝和拆卸維修 排風罩的設(shè)置不能妨礙操作和檢修 盡可能消除或減小罩口附近的干擾氣流影響 返回 第2節(jié)密閉罩一 工作原理二 密閉罩的形式三 排風口位置的確定四 排風量的計算 返回本章 一 工作原理工作原理密閉罩是把有害物源密閉起來 割斷生產(chǎn)過程中造成的一次塵化氣流和室內(nèi)二次氣流的聯(lián)系 再利用抽風在罩內(nèi)造成一定的負壓 保證在一些操作孔 觀察孔或縫隙處從外向里進風 防止粉塵等有害物向外逸出 特點排風量小 控制有害物的效果好 不受環(huán)境氣流影響 但影響操作 主要用于有害物危害較大 控制要求高的場合 返回 二 密閉罩的形式按照密閉罩和工藝設(shè)備的配置關(guān)系 防塵密閉罩可分為三種形式 1 局部密閉罩將設(shè)備產(chǎn)塵地點局部密閉 工藝設(shè)備露在外面的密閉罩 容積較小 適用于產(chǎn)塵氣流速度小 瞬時增壓不大 且集中 連續(xù)揚塵的地點 圓盤給料器密閉罩 返回 2 整體密閉罩將產(chǎn)生粉塵的設(shè)備或地點大部分密閉 設(shè)備的傳動部分留在外面的密閉罩 其特點是密閉罩本身為獨立整體 易于密閉 這種密閉方式適用于具有振動的設(shè)備或產(chǎn)塵氣流速度較大的產(chǎn)塵地點 如振動篩等 圓筒篩密閉罩 圖3 9密閉小室1振動篩2小室排風口3卸料口4排風口5密閉小室6提升機口 3 大容積密閉罩將產(chǎn)生粉塵的設(shè)備或地點進行全部封閉的密閉罩 它的特點是罩內(nèi)容積大 可以緩沖含塵氣流 減小局部正壓 這種密閉方式適用于多點產(chǎn)塵 陣發(fā)性產(chǎn)生和產(chǎn)塵氣流速度大的設(shè)備或地點 如多交料點的膠帶機轉(zhuǎn)運點等 通過罩上的觀察孔能監(jiān)視設(shè)備的運行 維修設(shè)備在罩內(nèi)進行 缺點是占地面積大 材料消耗多 三 排風口位置的確定塵源密閉后 要防止粉塵外逸 還需進行排風 以消除罩內(nèi)正壓 1 排風口位置確定原則 排風口應(yīng)設(shè)在罩內(nèi)壓力較高部位 有利于消除罩內(nèi)正壓 例如在皮帶轉(zhuǎn)運點 當物料落差 1m時 排風口應(yīng)設(shè)在下部皮帶處 落差小于1m時 物料誘導(dǎo)的空氣量較小 可在上部設(shè)置排風口 轉(zhuǎn)落點的密閉抽風 返回 斗式提升機輸送冷料時 應(yīng)把排風口設(shè)在下部受料點 輸送物料溫度在1500C以上時 因熱壓作用需在上部排風所示 物料溫度為50 1500C時 需上 下同時排風 提升機的密閉抽風 粉狀物料下落時 避免在飛濺區(qū)內(nèi)有孔口和縫隙 或者設(shè)置寬大的密閉罩 使塵化氣流到達罩壁上的孔口前 速度大大地減弱 因此 在皮帶運輸機上排風口至卸料溜槽的距離至少應(yīng)保持300 500mm 為盡量減少把粉狀物料吸入排風系統(tǒng) 排風口不應(yīng)設(shè)在氣流含塵高的部位或飛濺區(qū)內(nèi) 排風口風速不宜過高 通常采用下列數(shù)值 篩落的極細粉塵v 0 4 0 6m s粉碎或磨碎的細粉v 2m s粗顆粒物料v 3m s 物料的飛濺 2 影響罩內(nèi)正壓形成的主要因素 1 機械設(shè)備運動有轉(zhuǎn)運部件的機械 如圓筒篩在工作過程中高速轉(zhuǎn)動時 會帶動周圍空氣一起運動 造成一次塵化氣流 高速氣流與罩壁發(fā)生碰撞時 把自身的動壓轉(zhuǎn)化為靜壓 使罩內(nèi)壓力升高 2 物料運動物料的落差較大時 高速下落的物料誘導(dǎo)周圍空氣一起從上部罩口進入下部皮帶密閉罩 使罩內(nèi)壓力升高 3 罩內(nèi)外溫度差提升機提升高度較小 輸送冷料時 主要在下部的物料受料點造成正壓 當提升機輸送熱的物料時 提升機機殼類似于一根垂直風管 熱氣流帶著粉塵由下向上運動 在上部形成較高的熱壓 四 排風量的計算計算密閉罩的排風量時 保證罩內(nèi)負壓狀態(tài)下 滿足罩內(nèi)進 出風量平衡 即L L1 L2 L3 L4式中L 密閉罩的排風量 m3 s L1 物料下落時帶入罩內(nèi)的誘導(dǎo)空氣量 m3 s L2 從孔口或不嚴密縫隙吸入的空氣量 m3 s L3 因工藝需要鼓入罩內(nèi)的空氣量 m3 s L4 生產(chǎn)過程中因受熱使空氣膨脹 或水分蒸發(fā)所增加的空氣量 m3 s 返回 上述各項中 L3取決于工藝設(shè)備配置 只有少量自帶鼓風機的設(shè)備 如混砂機等才需要考慮 L4在工藝過程發(fā)熱量大 物料含水率高時才需考慮 如水泥廠的轉(zhuǎn)筒烘干機 因此 對于大多數(shù)情況 排風量為L L1 L2由于不同設(shè)備工作特點 罩的結(jié)構(gòu)形式以及塵化氣流運動規(guī)律各不相同 難以用一個統(tǒng)一的公式計算L1和L2 目前大都采用經(jīng)驗數(shù)據(jù) 可參考采暖通風設(shè)計手冊選取 第3節(jié)柜式排風罩 通風柜 一 工作原理二 柜式排風罩的形式三 柜式排風罩排風量計算 返回本章 一 工作原理將散發(fā)有害物的工藝裝置置于柜內(nèi) 操作過程在柜內(nèi)進行 排風罩上設(shè)有開閉的操作孔和觀察孔 為了防止由于罩內(nèi)機械設(shè)備的擾動 化學(xué)反應(yīng)或熱源的熱壓以及室內(nèi)橫向氣流的干擾等原因引起的有害物逸出 必須對柜式排風罩進行抽風 使罩內(nèi)形成負壓 由于工藝操作的需要 罩的一面可全部敞開 小型通風柜用于化學(xué)實驗室 小件噴漆 大型的通風柜 操作人員在柜內(nèi)工作 主要用于大件噴漆 粉料裝袋等 柜式排風罩工作原理 返回 二 柜式排風罩的形式按排風形式劃分 柜式排風罩有以下四種形式 1 上部排風柜式排風罩當通風柜內(nèi)產(chǎn)生的有害氣體密度比空氣小 或通風柜內(nèi)有發(fā)熱體時 即有害物的溫度比周圍空氣溫度高時 熱過程 可選用上部排風通風柜 熱過程使柜內(nèi)熱氣流要向上浮升 返回 下部排風柜式排風罩 2 下部排風柜式排風罩當通風柜內(nèi)無發(fā)熱體 且產(chǎn)生的有害氣體密度比空氣大 即有害物的溫度比周圍空氣溫度低時 冷過程 可選用下部排風通風柜 如果像熱過程 在上部排風 有害氣體就會從下部逸出 3 上 下聯(lián)合排風柜式排風罩當通風柜內(nèi)既有發(fā)熱體 又產(chǎn)生密度大小不等的有害氣體時 即發(fā)熱量不穩(wěn)定時 可選用上 下聯(lián)合排風 在柜內(nèi)上 下部均設(shè)置排氣口 并裝設(shè)風量調(diào)節(jié)板 以便調(diào)節(jié)上 下部排風量的比例 上下同時排風的通風柜 4 送 吹 吸混合式柜式排風罩這類柜式排風罩依靠送風或吹風與抽吸風的共同作用控制有害物的逸出 送吸式柜式排風罩送風式通風柜的排風量 有70 左右由上部送風口采用室外空氣供給 其余30 從室內(nèi)流人罩內(nèi) 在需要供熱 冷 的房間內(nèi) 設(shè)置送風式排風柜可節(jié)能60 左右 送吸式柜式排風罩 吹吸式柜式排風罩 吹吸式柜式排風罩吹吸聯(lián)合工作的通風柜 可以隔斷室內(nèi)干擾氣流 防止柜內(nèi)形成局部渦流 使有害物得到較好控制 三 柜式排風罩排風量計算排風量應(yīng)滿足孔口吸入風速達到控制風速的要求 排風量L按下式計算 L L1 vF m3 s式中L1 柜內(nèi)有害氣體散發(fā)量 m3 s v 工作孔上的控制風速 m s F 工作孔及縫隙的面積 m2 安全系數(shù) 1 1 1 2 工作孔上的控制風速v選取 對化學(xué)實驗室用的通風柜 v可按表3 1 教材31頁 選取 對某些特定的工藝過程 控制風速v可參照表3 2 教材32頁 確定 注意 通風柜上的工作孔的速度分布對其控制效果有很大影響 速度分布要均勻 若不速度分布不均勻 有害氣體會從吸入速度低的地方逸入室內(nèi) 返回 第4節(jié)外部吸氣罩一 工作原理二 吸氣口的氣流運動規(guī)律三 用控制風速法計算排風量四 流量比法計算排風量 返回本章 一 工作原理外部吸氣罩是通過罩口的抽吸作用 在距吸氣口最遠的有害物散發(fā)點 即控制點 上造成一定的氣流速度 有效的把有害物吸入罩內(nèi) 加以捕集 罩口要控制擴散的有害物 需要造成必須的控制風速vx 為此要研究罩口風量L 罩口至控制點的距離x與控制風速vx之間的變化規(guī)律 外部吸氣罩 返回 風速控制法認為 當排風罩抽吸時 為保證有害物全部吸入罩內(nèi) 必須在距離吸氣口最遠的有害物散發(fā)點 控制點 上造成適當?shù)目諝饬鲃?控制點的空氣運動速度稱為控制風速 也就是指正好克服該塵源散發(fā)粉塵的擴散力再加上適當?shù)陌踩禂?shù)的風速 只有當排風罩在該塵源點造成的風速大于控制風速時 才能使粉塵吸入罩內(nèi) 由上式可見 點匯外某點的流速與該點至吸氣口距離的平方成反比 這表明吸氣口外氣流速度衰減很快 應(yīng)盡量減少罩口至有害物散發(fā)點的距離 二 吸氣口的氣流運動規(guī)律1 點匯氣流從四周流向該點時 其流線是以該點為中心的徑向線 等速面是以該點為中心的球面 假設(shè)點匯吸風量為L 等速面的半徑為r1 r2 相應(yīng)氣流速度為v1 v2 由于通過每個等速面的風量相等 則有 1 即 返回 比較式 1 式 2 可知 在同樣距離上造成同樣的吸氣速度 即達到同樣的控制效果時 自由的吸氣口所需的吸氣量要比受限的吸氣量大一倍 或者說同樣的吸風量 有一面遮擋的點匯比懸空設(shè)置的點匯 在同樣的距離上造成的吸風速度要大一倍 若在吸氣口的四周加上擋板 如圖所示 吸氣范圍減少一半 其等速面為半球面 則吸氣口的排風量為 2 1 2 實際氣流實際上 吸氣區(qū)氣體流動的等速面不是球面而是橢球面 根據(jù)實驗數(shù)據(jù) 繪制了吸氣區(qū)內(nèi)氣流流線和速度分布 直觀地表現(xiàn)了吸氣速度和相對距離的關(guān)系 如圖為圓形和矩形吸氣口的吸氣流譜 橫坐標是x d x為某點距吸氣口的距離 d為吸氣直徑 等速面的速度值是以吸氣口流速v0的百分數(shù)表示的 四周無邊 四周有邊 矩形吸氣口 吸氣口氣流速度分布的特點 吸氣口附近的等速面近似與吸氣口平行 隨離吸氣口距離x的增大 逐漸變成橢圓面 而在1倍吸氣口直徑d處已接近為球面 因此 當x d 1時可近似當作點匯 吸氣量L可按式 1 式 2 計算 當x d 1時 根據(jù)實際測得的氣流速度衰減公式計算 吸氣口氣流速度衰減較快 當x d 1時 該點氣流速度已大約降至吸氣口流速的7 5 如果d 0 5m x 0 5m 對于結(jié)構(gòu)一定的吸氣口 不論吸氣口風速大小如何 其等速面形狀大致相同 而吸氣口結(jié)構(gòu)形式不同 其氣流衰減規(guī)律則不同 三 用控制風速法計算排風量1 前面無障礙的排風罩風量計算DallValle提出的計算式 四周無邊的圓形吸氣口 3 吸氣罩的排風量 m3 s 4 返回 式中v0 吸氣口的平均流速 m s vx 控制點至吸氣口的距離 m x 控制點至吸氣口的距離 m F 吸氣口面積 m2 L 吸氣口排風量 m3 s 四周有邊的圓形吸氣口 5 吸氣罩排風量 m3 s 6 工作臺上的側(cè)吸罩把它假想為大排風罩的一半 根據(jù)式 4 得到假想大排風罩口面積為2F 其排風量為 式中F 實際排風罩的罩口面積 m2 式 7 適用于的情況下 控制點的控制風速vx的值與工藝過程和室內(nèi)氣流運動情況有關(guān) 一般通過實測求得 如果缺乏現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù) 設(shè)計時可參考表3 3 1 確定P36 m3 s 實際排風罩的排風量 m3 s 7 矩形吸氣罩排風罩排風量的計算 先計算b a和x b a為長邊 b為短邊 然后通過圖得出vx v0值 得出v0 則排風量為L v0F 8 對四周有邊的的矩形吸氣罩 排風量為L1 0 75L 例3 1有一尺寸為300 600mm的矩形排風罩 四周無邊 要求在罩口x 900mm處 造成vx 0 25m s的吸入速度 計算該排風罩的排風量 解 b a 300 600 1 2x b 900 300 3查圖得vx v0 0 037罩口上的平均風速v0 vx 0 037 0 25 0 037 6 76m s罩口排風量L v0F 6 76 0 3 0 6 1 22m3 s有邊的矩形排風罩其排風量為L1 0 75L 0 75 1 22 0 92m3 s 例3 2 焊接工作臺上有一側(cè)吸罩 已知罩口尺寸為0 3m 0 6m 工件與罩口的最大距離為0 6m 控制點吸入速度為0 5m s 計算該排風罩的排風量 解 將罩口當成是0 6m 0 6m的假想罩b a 0 6 0 6 1x b 0 6 0 6 1查圖得vx v0 0 12罩口上的平均風速v0 vx 0 12 0 5 0 12 4 17m s罩口排風量L v0F 4 17 0 3 0 6 0 75m3 s 例3 3 有一圓形排風罩 罩口直徑d 0 25m 要在距罩中心0 2m處造成0 5m s的吸入速度 計算該排風罩的排風量 解 采用四周無邊的排風罩 m3 s 采用四周有邊的排風罩 m3 s 條縫罩排風量對于b l 0 2的條縫形排風口 目前國內(nèi)外的工業(yè)通風手冊都沿用下列計算公式 自由懸掛無法蘭邊 L 3 7lxvxm3 s 9 自由懸掛有法蘭邊或無法蘭邊設(shè)在工作臺上L 2 8lxvxm3 s 10 式中l(wèi) 條縫口長度 m 2 前面有障礙的排風罩風量計算上吸式排風罩設(shè)在工藝設(shè)備上方 受設(shè)備的限制 氣流只能從側(cè)面流入罩內(nèi) 如圖所示 當發(fā)生源只產(chǎn)生有害物而發(fā)熱量不大時 為冷過程 為了避免橫向氣流的影響 要求H盡可能小于等于0 3a 罩口長邊尺寸 排風量按下式計算 L KPHvx式中P 排風罩口敞開面的周長 m H 罩口至污染源的距離 m vx 邊緣控制點的控制風速 m s K 考慮沿高度速度分布不均勻的安全系數(shù) 取K 1 4 例3 4 有一浸漆槽槽面尺寸為0 6 1 0m 為排除有機溶劑蒸氣 在槽上方設(shè)排風罩 罩口至槽面距離H 0 4m 罩的一個長邊設(shè)有固定擋板 計算排風量 解 根據(jù)表 選取vx 0 25m s罩口尺寸長邊A 1 0 0 4H 2 1 0 0 4 0 4 2 1 32m短邊B 0 6 0 4H 2 0 6 0 4 0 4 2 0 92m因一邊有擋板 罩口周長P 1 32 0 92 2 3 16m排風量為L KPHvx 1 4 3 16 0 4 0 25 0 44m3 s 外部吸氣罩的排風量計算方法的核心是邊緣控制點上的控制風速 故該計算方法稱為控制風速法 控制風速法計算排風量的依據(jù)是實驗求得的排風罩口速度分布曲線 這些曲線是在沒有污染氣流的情況下求得的 當污染體發(fā)量L1 0時 外部吸氣罩的排風量應(yīng)為 L L1 L2式中L1 污染氣體發(fā)生量 L2 從罩口周圍吸入的空氣量 3 外部排風罩設(shè)計應(yīng)注意的事項 1 吸氣罩應(yīng)盡可能靠近污染物發(fā)生源 減少敞開部分 2 盡可能避免室內(nèi)橫向氣流干擾 必要時在罩口四周固定或活動擋板 如圖所示 設(shè)有活動擋板的傘形罩 3 在排風罩口四周增設(shè)法蘭邊 可使排風量減少 4 集氣吸塵罩的擴張角 對罩口的速度分布及罩內(nèi)壓力損失有較大影響 當 300 600時阻力最小 設(shè)計外部集氣吸塵氣罩時 其擴張角 應(yīng)小于 或等于 60 5 當罩口尺寸大 難以滿足上述要求時 應(yīng)采取適當?shù)拇胧?以便確保外部吸氣罩的效果 把一個大排風罩分隔成若干個小排風罩 如圖 a 在罩內(nèi)設(shè)擋板 如圖 b 在罩口上設(shè)條縫口 如圖 c 在罩口設(shè)氣流分布板 如圖 d 保證罩口氣流均勻的措施 四 流量比法計算排風量1 流量比流量比法綜合考慮了排風量L3 周圍吸入氣流量L2和氣體發(fā)生量L1三者之間的關(guān)系 吸氣罩排風量L3愈大 通風效果愈好 對某一熱過程的污染源而言 氣體發(fā)生量L1為一常數(shù) 因此L3增大 吸入的氣量L2也隨之增大 L2的作用在于將污染物包裹起來 使其不外溢 要保證污染物不外溢 L2不要過大 那么吸入氣流量L2有一個最佳值 上吸式排風罩 返回 排風罩的風量為L3 L1 L2 L1 1 L2 L1 L1 1 K 式中K 流量比 K反映了排風狀態(tài) K值越大 L2越大 排除污染氣體的能力強 K值越小 則L2越小 污染氣體有可能泄漏 在污染氣體剛好不發(fā)生泄漏的極限狀態(tài)的K值稱為極限流量比KL 這種狀態(tài)下的排風量稱為極限流量L3L L3L L1 1 KL 實驗研究表明 KL與污染氣體量L1無關(guān) 只與罩口的相對尺寸有關(guān) 對于上吸式排風罩 影響KL的因素可用下式表示 KL f D3 E H E F3 E 式中 罩殼與水平面夾角 D3 排風管的寬度或直徑 H 罩口與污染物源的距離 F3 罩口法蘭邊全寬 如無法蘭邊即為罩口寬度 E 污染物源直徑或?qū)挾?實驗還表明 對KL基本沒影響 D3 E 0 2時 D3 E對KL的影響可忽略 對KL影響較大的因素有H E和F3 E 當D3 E 0 2 H E 0 7 1 0 F3 E 1 5時 極限流量比KL可按下式計算 不同形式排風罩的極限流量比計算式參考其它 工業(yè)通風 書籍 如茅清希 工業(yè)通風 同濟大學(xué)出版社 附錄7 式中KL t 溫差為 t時的極限流量比 KL t 0 溫差為0時的極限流量比 t 污染氣體與周圍空氣的溫度差 0C 上式是在 t 2000C時實驗得到的 實用表明 當熱源溫度低于7500C時仍能適用 當污染氣體與周圍空氣有溫差時 極限流量比KL隨溫差 t增大而增大 可用下式計算 2 排風罩排風量計算由于橫向氣流的影響 風量計算需考慮安全系數(shù)m 排風罩的排風量為 式中m 安全系數(shù) 按下表選取 KD 設(shè)計流量比 m3 s 安全系數(shù)m 例3 4有一振動篩如圖所示 振動篩的平面尺寸為E 800mm l 650mm 粉狀物料用手式投向篩上時粉塵的發(fā)散速度v1 0 5m s 周圍干擾氣流速度v0 0 3m s 在該處設(shè)計側(cè)吸罩 振動篩上的側(cè)吸罩 解 污染氣體發(fā)生量L1 Elv1 0 8 0 65 0 5 0 26m3 s側(cè)吸罩罩口尺寸為650 400mm 罩口法蘭邊全寬800mm U 0 H 0 查得極限流量比公式為 1 30 查安全系數(shù)表 干擾氣流速度v0 0 3m s 取m 8排風量L3 L1 1 mKL 0 26 1 8 1 3 2 96m3 s 3 流量比法注意點 1 應(yīng)用極限流量比的計算公式應(yīng)符合公式適用條件 2 周圍干擾氣流對排風量影響很大 應(yīng)設(shè)法減弱其影響 干擾氣流速度值應(yīng)通過實測確定 3 污染氣體發(fā)生量L1應(yīng)實測發(fā)散速度和發(fā)散面積計算確定 如無法計算 應(yīng)按控制風速法計算 第5節(jié)熱源上部接受式排風罩一 作用原理和特點二 熱射流及其計算三 熱源上部接受罩排風量計算 返回本章 一 作用原理和特點接受罩罩口外氣流的運動是生產(chǎn)過程造成的 接受罩起接受作用 與罩子本身無關(guān) 它的排風量取決于接受的污染空氣量大小 不存在控制風速的問題 而外部吸氣罩罩口外氣流的運動是罩子的抽吸作用造成的 接受式排風罩的特點是 直接接受生產(chǎn)過程本身誘導(dǎo)出來的污染氣流 它的排風量取決于它所接受的污染空氣量 生產(chǎn)過程誘導(dǎo)的氣流主要是指熱源上部的熱射流和粉料狀物料在空氣中高速運動時所誘導(dǎo)的氣流 接受罩工作原理圖 返回 二 熱射流及其計算熱源設(shè)備產(chǎn)生的熱氣流在上升過程中 由于熱誘導(dǎo)作用 沿途不斷卷吸周圍空氣 使熱氣流體積不斷增大 氣流斷面逐漸擴大 其流動規(guī)律類似氣體射流運動 如圖所示 在離熱源表面 1 2 B B為熱源直徑 處 射流收縮 隨后上升氣流逐漸緩慢擴大 設(shè)計接受罩的關(guān)鍵是計算誘導(dǎo)上升氣流流量在不同高度上的橫截面大小 熱源上部的接受罩 返回 熱源上部熱射流的兩種形式 生產(chǎn)設(shè)備本身散發(fā)的熱射流如煉鋼電爐爐頂散發(fā)的熱煙氣 需要通過實測確定 高溫設(shè)備表面對流散熱時形成的熱射流 可通過計算得到 高溫設(shè)備表面對流的熱射流計算在H B 0 9 7 4的范圍內(nèi) 在不同高度上熱射流的流量為 式中Q 熱源的對流散熱量 kJ s Z H 1 26BmH 熱源至計算斷面距離 m B 熱源水平投影的直徑或長邊尺寸 m m3 s 在某一高度上熱射流的斷面直徑Dz 0 36H Bm通常近似認為熱射流收縮斷面至熱源的距離為式中Ap 為熱源的水平投影面積 當熱源的水平投影面積為圓形時收縮斷面上的流量按下式計算 熱源的對流散熱量Q F tJ s式中F 熱源的對流放熱面積 m2 t 熱源表面與周圍空氣溫度差 0C 對流放熱系數(shù) J m2 s 0C A t1 3式中A 系數(shù) 水平散熱面A 1 7 垂直散熱面A 1 13 三 熱源上部接受罩排風量計算接受罩的排風量等于罩口斷面上熱射流的流量 接受罩的斷面尺寸等于罩口斷面上熱射流的尺寸 污染氣流就可以全部被排除 實際上由于橫向氣流的影響 熱射流會發(fā)生偏轉(zhuǎn) 可能泄入室內(nèi) 接受罩的安裝高度H越大 橫向氣流的影響越嚴重 因此 生產(chǎn)上采用的接受罩 罩口尺寸和排風量都必須適當加大 1 排風罩口尺寸根據(jù)安裝高度H的不同 熱源上部接受罩可分為以下兩類 低懸罩 高懸罩 返回 1 低懸罩尺寸在橫向氣流影響小的場合 排風罩口尺寸應(yīng)比熱源尺寸擴大150 200mm 橫向氣流影響較大的場合 按下式確定 圓形D1 B 0 5Hm矩形A1 a 0 5HmB1 b 0 5Hm式中D1 罩口直徑 m A1 B1 罩口尺寸 m a b 熱源水平投影尺寸 m 2 高懸罩尺寸高懸罩的罩口尺寸按下式確定 D Dz 0 8Hm 2 排風量計算接受罩的排風量按下式計算 L LZ v F m3 s式中LZ 罩口斷面上熱射流流量 m3 s 對于低懸罩 LZ即為收縮斷面上的熱射流流量 F 罩口的擴大面積 即罩口面積減去熱射流的斷面積 m2v 擴大面積上空氣的吸入速度 v 0 5 0 75m s 高懸罩排風量大 易受橫向氣流影響 工作不穩(wěn)定 設(shè)計時應(yīng)盡可能降低其安裝高度 在工藝條件允許時 可在接受罩上設(shè)活動卷簾 如圖所示 例3 5 某金屬熔化爐 爐內(nèi)金屬溫度為5000C 周圍空氣溫度200C 散熱面為水平面 直徑B 0 7m 在熱設(shè)備上方0 5m處設(shè)接受罩 計算其排風量 解 由于 屬低懸罩 J m2 s 0C 對流放熱系數(shù) 熱源對流散熱量 J s 2 46kJ s m 熱射流收縮斷面上的流量m3 s罩口斷面直徑 按橫向氣流影響小的場合 D1 B 200 700 200 900mm取v 0 5m s接受罩的排風量m3 s 第6節(jié)槽邊排風罩一 槽邊排風罩的類型二 槽邊排風罩的風量計算 槽邊排風罩用于各種工業(yè)槽 如酸洗槽 電鍍槽等 它的特點是不影響工藝操作 有害氣體不經(jīng)過人的呼吸區(qū)就被排走 返回本章 一 槽邊排風罩的類型1 按布置方式分根據(jù)布置方式不同可分為 槽邊排風罩分為單側(cè)式 雙側(cè)式和周邊式 如圖所示 槽寬B 700mm采用單側(cè)排風罩 B 700mm采用雙側(cè)排風罩 當槽寬B 1200mm時 應(yīng)采用吹吸式排風罩 當槽的直徑為500 1000mm時 應(yīng)采用環(huán)形排風罩 單側(cè)式槽邊排風罩 雙側(cè)式槽邊排風罩 周邊式槽邊排風罩 返回 2 按罩口形式分槽邊排風罩的罩口有平口式和條縫式兩種形式 1 平口式槽邊排風罩平口式槽邊排風罩因吸氣口上不設(shè)法蘭邊 吸氣范圍大 但是當槽靠墻布置時 如同設(shè)置了法蘭邊一樣 吸氣范圍由3 2 減小為1 2 減小了吸氣范圍 排風量會相應(yīng)減小 槽的布置形式 2 條縫式槽邊排風罩條縫式槽邊排風罩的特點是截面高度E較大 E 250mm的稱為高截面 E 200mm的稱為低截面 增大截面高度如同設(shè)置了法蘭邊一樣 可以減小吸氣范圍 因此 它的排風量比平口式的小 它的缺點是占用空間大 對手工操作有一定影響 為了使沿條縫口長度方向的風速分布均勻 條縫口的形式可設(shè)計成等高條縫 楔形條縫和多風口式 條縫式槽邊排風罩 等高條縫條縫式槽邊排風罩上的條縫口高度沿長度方向不變的 稱為等高條縫 等高條縫口的高度h按下式確定 h L 3600v0lm式中L 排風罩排風量 m3 h l 條縫口長度 m v0 條縫口上的吸入速度 m s v0通常取7 10m s 排風量大時還可適當提高 一般取h 50mm 等高條縫 楔形條縫采用楔形條縫口時 楔形條縫的高度可近似按下表確定 表中的h0為條縫口的平均高度 條縫口的速度分布與條縫口面積f和排風口罩口斷面積F1之比 f F1 有關(guān) f F1愈小 速度分布愈均勻 f F1 0 3時 可認為速度分布是均勻的 f F1 0 3 可以采用楔形條縫以使之能均勻排風 楔形條縫口高度表 楔形條縫 等高條縫設(shè)計時應(yīng)考慮 a 減小條縫口面積f和罩橫斷面積F1之比 b 槽長大于1 5m時 沿槽長度方向設(shè)兩個或三個排風罩 c 采用楔形條縫口 多風口布置 二 槽邊排風罩的風量計算1 排風量計算條縫式槽邊排風罩的排風量按下列原則計算 L 截修正系數(shù) 控制風速 槽面積 維修正系數(shù)截修正系數(shù) 高截取2 低截取3 維修正系數(shù) 單側(cè)取 B A 0 2 雙側(cè)取 B 2A 0 2 A為槽長 B為槽寬 槽面積 矩形槽面積 AB 圓形槽面積 D2 4控制風速vx根據(jù)控制有害物的特性來定 參考教材附錄5 P228 返回 2 低截面單側(cè)排風 條縫式槽邊排風罩的排風量計算公式 1 高截面單側(cè)排風 m3 s m3 s 3 高截面雙側(cè)排風 m3 s 5 高截面周邊型排風L 1 57vxD2m3 s注 2 4 1 57 6 低截面周邊型排風L 2 36vxD2m3 s注 3 4 2 36式中A 槽長 m B 槽寬 m D 圓槽直徑 m vx 邊緣控制點的控制風速 m s 4 低截面雙側(cè)排風 m3 s 2 排風罩的阻力計算條縫式槽邊排風罩的阻力按下式計算Pa式中 局部阻力系數(shù) 2 34 v0 條縫口上空氣流速 m s 周圍空氣密度 kg m3 例3 6 長A 1m 寬B 0 8m的酸性鍍銅槽 槽內(nèi)溶液溫度等于室溫度 設(shè)計槽上的槽邊排風罩 解 因B 700mm 采用雙側(cè)式排風罩 根據(jù)國家標準設(shè)計 條縫式槽邊排風罩的斷面尺寸 E F 共有三種 250 200mm 250 250mm 200 200mm 選用250 250mm 控制風速 查教材附錄5 P228 取vx 0 3m s總排風量 E 250mm 屬高截面 m3 s 每一側(cè)的排風量 m3 s 設(shè)條縫口風速v0 8m s采用等高條縫條縫口面積 m2 條縫口高度 m 因 為保證條縫口上的速度均勻分布 在槽的每一側(cè)分設(shè)兩個罩子 設(shè)兩根立管 則 排風罩阻力 Pa 第7節(jié)吹吸式排風罩一 吹出氣流運動規(guī)律二 吹吸式排風罩的原理與應(yīng)用三 吹吸罩的計算四 排風罩的其它形式 返回本章 一 吹出氣流運動規(guī)律空氣從孔口吹出 在空間形成一股氣流稱為吹出氣流或射流 1 射流的分類 1 自由射流和有限射流自由射流是指不受界壁限制 當房間斷面積比射流出口面積大得多 射流不受墻壁 地板和頂棚的限制 有限射流是指受到界壁限制的射流 返回 2 等溫射流和非等溫射流等溫射流是指各點溫度都相同的射流 這只能是射流出口溫度和周圍靜止空氣溫度相同的情況 非等溫射流是指沿射程被不斷冷卻或加熱的射流 3 圓形 矩形和條縫射流圓形射流是指圓噴口射出的射流 其沿程各斷面都呈圓形 矩形射流是指矩形噴口射出的射流 當矩形噴口長邊與短邊比超過10 1時 稱為條縫射流 2 射流特性 1 卷吸作用氣流自半徑為r0的圓斷面噴嘴噴出 由于射流為紊流型 紊流的橫向脈動造成射流與周圍介質(zhì)之間不斷發(fā)生質(zhì)量 動量交換 把周圍氣體帶到射流中 隨同射流一起流動 即所謂卷吸作用 射流這種帶動靜止空氣的作用 就是射流的卷吸作用 2 射流范圍不斷擴大且流量不斷增加由于射流的卷吸作用 周圍空氣不斷被卷進射流范圍內(nèi) 從而使射流的橫斷面沿射程方向和流量不斷增加 形成圓錐體型流場 3 射流核心不斷縮小由于動量交換 使外界帶入氣體與射流氣體本身的流速平均化 使射流速度沿程減小 各斷面速度分布如圖所示 把氣流具有初速度的區(qū)域稱為射流核心區(qū) AOD錐體 氣體速度保持初速度的邊界稱為射流的內(nèi)邊界 AO DO 速度等于零的邊界線稱為射流的外邊界 射流內(nèi)外邊界之間的區(qū)域稱為邊界層 二 吹吸式排風罩的原理與應(yīng)用1 原理由于吸氣口氣流速度衰減快 而吹氣氣流作用距離較長特點 在槽面的一側(cè)設(shè)噴口噴出氣流 而另一側(cè)為吸氣口中 吸入噴出的氣流以及被氣幕卷入的周圍空氣和槽面污染氣體 這種由吹吸共同作用的排風罩稱為吹吸式排風罩 吹吸罩 返回 如圖是二維吸風口和二維吹風口的速度分布比較圖 在罩口中心的軸線上x 2b0 b0為條縫口寬度 處 空氣吸入速度v 0 1v0 v0為罩口風速 吹風口的速度分布與吸風口不同 在x 40b0處 中心軸線速度v 0 4v0 v0為吹風口出口平均風速 因此 利用射流作為動力 將有害物送到排風罩口再由其排走 或者利用射流來阻擋和控制有害物的擴散 吹吸式通風具有風量小 污染控制效果好 抗干擾能力強 有利于工藝操作 2 應(yīng)用 1 在控制金屬熔化爐有害物中的應(yīng)用吹吸氣流用于金屬熔化的情況如圖所示 熱源上部接受罩的安裝高度較大時 排風量較大 而且容易受橫向氣流影響 為解決這個矛盾 在熱源前方設(shè)置吹風口 在操作人員和熱源之間組成一道氣幕 同時利用吹出的射流誘導(dǎo)污染氣流進入上部接受罩 金屬熔化爐的吹吸排風罩 2 在控制碎機坑粉塵中的應(yīng)用用氣幕控制初碎機坑粉塵的情況見圖 當卡車向地坑卸大塊物料時 地坑上部無法設(shè)置局部排風罩 會揚起大量粉塵 為此 在地坑一側(cè)設(shè)吹風口 利用吹吸氣流抑制粉塵的飛揚 含塵氣流由對面的吸風口吸除 經(jīng)除塵器后排放 碎機坑的吹吸排風罩 3 在控制電解精煉車間有害物中的應(yīng)用吹吸氣流不但可以控制單個設(shè)備散發(fā)的有害物 而且可以對整個車間的有害物進行有效控制 如圖所示為大型電解精煉車間采用吹吸氣流控制有害物的實例 在基本射流作用下 有害物被抑制在工人呼吸區(qū)以下 最后經(jīng)屋頂排風機組排除 用單向流通風控制鑄造車間污染物 4 在控制鑄造車間有害物中的應(yīng)用如圖所示 鑄造車間采用就地澆鑄 有害物源分布面廣 難以設(shè)置局部排風裝置 采用全面稀釋通風 通風風量大 效果差 采用單向流通風時 用下部的射流控制煙氣和粉塵 由對面的排風口排除 利用上部射流向室內(nèi)補充空氣 可取得良好的控制效果 三 吹吸罩的計算計算的目的是確定吹風量 吸風量 吹風口高度 吹出氣流速度以及吸風口設(shè)計和吸入氣流速度 目前較常采用的主要有速度控制法和流量比法 1 速度控制法速度控制法的實質(zhì)是 只要吸風口前射流末端的平均速度保持一定數(shù)值 一般要求不小于0 75 1m s 就能保證對有害物的有效控制 除了要求一定的控制風速外 為了防止吹出氣流溢出風口外 要求吸風口的排風量應(yīng)為射流末端流量的1 1 1 25倍 返回 1 確定射流末端的平均速度v1 按下列經(jīng)驗公式計算 v1 CHm s式中C 為槽溫系數(shù) s 1 H 吹 吸風口間距 m 槽溫系數(shù)C的確定表 2 確定吹風口高度b0按下列經(jīng)驗公式計算吹風口高度 b0 0 01 0 15 H為了防止吹風口發(fā)生堵塞 b0應(yīng)大于5 7mm 式中a 紊流系數(shù) 由實驗決定 是表示射流流動結(jié)構(gòu)的特征系數(shù) 在此a 0 2 vm 射流末端的軸心風速 vm 2v1 3 確定吹風口出口速度v0吹風口出口流速不宜超過10 12m s 以免液面波動 根據(jù)扁平貼附射流 噴口貼壁布置 造成射流的附壁現(xiàn)象 速度分布公式計算吹風口出口流速 根據(jù)平面射流有 得吹風口出口流速 4 計算吹風口風量L0根據(jù)v0及吹風口面積計算 式中l(wèi) 吹風口的長度 5 確定射流末端流量L1 按射流流量關(guān)系式計算 6 確定吸風口排風量L1按下列公式計算 L1 1 1 1 25 L1 7 計算吸氣口風流v1要求吸風口中的氣流速度v1 2 3 v1 v1過大 吸風口高度b1過小 污染氣流容易溢入室內(nèi) 但是b1也不能過大 以免影響操作 8 吸氣口高度b1 式中l(wèi)1 吸氣口的長度 例3 7 某工業(yè)槽寬H 2 0m 長l 2m 槽內(nèi)溶液溫度t 400C 采用吹吸式排風罩 計算吹 吸風量及吹 吸風口高度 解 射流末端的平均速度v1 槽內(nèi)溶液溫度t 400C C 0 75v1 CH 0 75 2 1 5m s 吹風口高度b0b0 0 01 0 15 H取b0 0 015H 0 015 2 0 03m 不超過10 12m s 吹風口出口速度v0 m s 吹風口風量L0 m3 s 射流末端流量L1 m3 s 吸風口排風量L1L1 1 1 1 25 L1 L1 1 1L1 1 1 2 49 2 74m3 s 吸氣口風流v1v1 3v1 3 1 5 4 5m s 吸氣口高度b1m選取b1 300mm 2 流量比法 1 流量比法原理概念與前述吸氣式排風罩的流量比