第七章 工業(yè)通風(fēng)設(shè)計(jì)1

工業(yè)通風(fēng)與除塵通風(fēng)機(jī)……粉塵及其他有害物質(zhì)排風(fēng)罩除塵器管道主要內(nèi)容工業(yè)通風(fēng)設(shè)計(jì)的一般要求和步驟全面通風(fēng)風(fēng)量計(jì)算管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算工業(yè)通風(fēng)設(shè)計(jì)的一般要求和步驟工業(yè)通風(fēng)設(shè)計(jì)的一般要求將足夠的新鮮空氣有效的輸送到工作場(chǎng)所，保證安全安全，創(chuàng)造良好的勞動(dòng)條件。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，風(fēng)流穩(wěn)定、可靠，易于管理，具有抗災(zāi)能力設(shè)計(jì)方案可行，經(jīng)濟(jì)上合理，便于作業(yè)發(fā)生突發(fā)事件后，風(fēng)流易于控制，利用搶險(xiǎn)救災(zāi)工業(yè)通風(fēng)設(shè)計(jì)的一般要求和步驟步驟：明確設(shè)計(jì)要求收集原始資料制定可行性方案，選擇最佳方案劃分系統(tǒng)，計(jì)算各系統(tǒng)所需風(fēng)量風(fēng)量、熱平衡計(jì)算，選擇除塵裝置，預(yù)選風(fēng)機(jī)布置系統(tǒng)風(fēng)管和設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)水力計(jì)算，確定管徑大小和風(fēng)機(jī)型號(hào)繪制施工圖編寫設(shè)計(jì)施工說(shuō)明書進(jìn)行工程概、預(yù)算全面通風(fēng)的效果不僅與通風(fēng)量有關(guān)，而且與通風(fēng)氣流組織有關(guān)。要使全面通風(fēng)效率良好，不僅需要足夠的通風(fēng)量，而且要有合理的氣流組織。全面通風(fēng)風(fēng)量計(jì)算一、全面通風(fēng)的原則

1.散發(fā)熱、濕或有害物的車間，當(dāng)不能采用局部通風(fēng)時(shí)，或采用局部通風(fēng)仍不能滿足衛(wèi)生要求時(shí)，輔以全面通風(fēng)；

2.全面通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量考慮自然通風(fēng)方式；

3.復(fù)雜的生產(chǎn)廠房及輔助建筑物應(yīng)先考慮自然補(bǔ)風(fēng)的可能性。

全面通風(fēng)的風(fēng)量應(yīng)能確保把各種有害物(包括有害氣體,粉塵,水蒸氣,熱等)全部稀釋或排除,使有害物濃度不超過(guò)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。由于有害物的性質(zhì)不同,應(yīng)分別計(jì)算所需風(fēng)量,然后確定全面通風(fēng)所需風(fēng)量。二、全面通風(fēng)換風(fēng)量的確定

排污模型及排污微分方程：X（mg/s）通風(fēng)風(fēng)量Q(m3/s)有害物濃度y(mg/m3)通風(fēng)風(fēng)量Q(m3/s)有害物濃度y0(mg/m3)房間體積Vf車間通風(fēng)排污模型有害物如果采用全面通風(fēng)稀釋室內(nèi)空氣中的有害物，那么在任何一個(gè)微小時(shí)間間隔dt內(nèi)，室內(nèi)得到的有害物量（即有害物源散發(fā)的有害物量和送風(fēng)空氣帶入的有害物量）與從室內(nèi)排出的有害物量（排出空氣帶走的有害物量）之差應(yīng)等于整個(gè)房間內(nèi)增加（或減少）的有害物量，即式中L—全面通風(fēng)量，m3/s；

y0—送風(fēng)空氣中有害物濃度，mg/m3；

x—有害物散發(fā)量，mg/s；

y—在某一時(shí)刻室內(nèi)空氣中有害物濃度，mg/m3；

—房間體積，m3；

—某一段無(wú)限小的是時(shí)間間隔，s；

—在時(shí)間內(nèi)房間內(nèi)濃度的增量，g/m3；上式稱為全面通風(fēng)的基本微分方程式。它反映了任何瞬間室內(nèi)空氣中有害物濃度y與全面通風(fēng)量Q之間的關(guān)系。如果在t秒鐘內(nèi)，室內(nèi)空氣中有害物濃度y1從變化到y(tǒng)2，那么室內(nèi)有害物濃度處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)所需的全面通風(fēng)量按下式計(jì)算：

m3/s式中：

Cz—室內(nèi)空氣中有害物質(zhì)的最高容許濃度，mg/m3；

Ci—進(jìn)入室內(nèi)的空氣中有害物質(zhì)的濃度，mg/m3；實(shí)際上，室內(nèi)有害物的分布及通風(fēng)氣流是不可能非常均勻的，混合過(guò)程也不可能在瞬間完成，即使室內(nèi)平均有害物濃度符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，但有害物附近空氣中的有害物濃度仍比室內(nèi)平均值高得多。為了保障有害物源附近工人呼吸帶的有害物濃度控制在容許值以下實(shí)際所需全面通風(fēng)量要比上式計(jì)算值大得多，引入了一個(gè)安全系數(shù)k，可得：安全系數(shù)k選取要考慮多因素，可按經(jīng)驗(yàn)取3~10范圍。存在多種有害物時(shí)風(fēng)量確定原則：

（1）分別求出排除每種有害物風(fēng)量Li

（2）毒性相加作用的有害物：如苯、醇、醋酸等溶劑類；S2O3、SO3等刺激性氣體，按求和計(jì)算風(fēng)量：Q=∑Qi

（3）毒性無(wú)相加作用的有害物：取最大者為風(fēng)量計(jì)算式：L=max{Qi}有害物散發(fā)量無(wú)法確定時(shí)的風(fēng)量計(jì)算原則：

按經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算：L=nVf

（m3/h）

n—換氣次數(shù)，(次/h)；Vf—房間體積消除余濕風(fēng)量公式：Q——通風(fēng)質(zhì)量風(fēng)量，Kg/s；W----室內(nèi)余濕量,g/s;dk----排氣含濕量,g/Kg;dj----進(jìn)氣含濕量,g/Kg。消除余熱風(fēng)量公式：Q——通風(fēng)質(zhì)量風(fēng)量，Kg/s；L----室內(nèi)余熱量,KJ/s;C----空氣的質(zhì)量比熱,C=1.01KJ/Kg℃;th----排氣溫度,℃;tj----進(jìn)氣溫度,℃。[例]

某車間使用脫漆劑，每小時(shí)消耗量為4kg，脫漆劑成分為苯50%，醋酸乙酯30%，乙醇10%，松節(jié)油10%，求全面通風(fēng)所需空氣量。（苯容許濃度為40mg/m3,醋酸乙酯300mg/m3,松節(jié)油300mg/m3）

[分析]進(jìn)入車間的空氣中，上述四種溶劑的濃度為零。即y0=0。取安全系數(shù)K=6，按公式分別計(jì)算把每種溶劑蒸氣稀釋到最高容許濃度以下所需的風(fēng)量。

苯

醋酸乙酯

乙醇L3=0

(乙醇無(wú)規(guī)定，不計(jì)風(fēng)量)松節(jié)油

（式中苯容許濃度為40mg/m3,醋酸乙酯

300mg/m3,松節(jié)油300mg/m3

）由上題可以看出，用全面通風(fēng)把室內(nèi)有害物稀釋到最高容許濃度以下，所需風(fēng)量是很大的。數(shù)種有機(jī)溶劑混合存在時(shí)，全面通風(fēng)量為各自所需風(fēng)量之和。即注意：當(dāng)室內(nèi)同時(shí)存在有害物源、熱源和濕氣源時(shí)，應(yīng)三個(gè)式分別計(jì)算取其中最大值為所需的換氣量。三、全面通風(fēng)氣流組織全面通風(fēng)時(shí)空氣按照設(shè)計(jì)好的流程流動(dòng)，成為全面通風(fēng)的氣流組織。

一般通風(fēng)房間氣流組織的方式有：上送上排、下送上排及中間送上下排等多種形式。設(shè)計(jì)時(shí)采用哪種形式，要根據(jù)有害物源的布置、操作位置、有害物的性質(zhì)及濃度分布等具體情況，按下列原則確定。

1.排風(fēng)口盡量靠近有害物源或有害物濃度高的區(qū)域，把有害物迅速?gòu)氖覂?nèi)排出。⒉送風(fēng)口應(yīng)接近操作地點(diǎn)。送入通風(fēng)房間的清潔空氣，要先經(jīng)過(guò)操作地點(diǎn)，再經(jīng)污染區(qū)排至室外。⒊在整個(gè)通風(fēng)房間，盡量使進(jìn)風(fēng)氣流均勻分布，減少渦流，避免有害物在局部地區(qū)積聚。

4.房間內(nèi)所要求的衛(wèi)生條件比起周圍環(huán)境的氣衛(wèi)生條件高時(shí)，應(yīng)保持室內(nèi)為正壓狀態(tài)；當(dāng)室內(nèi)有害物質(zhì)有可能污染相鄰房間時(shí)，應(yīng)保持室內(nèi)為負(fù)壓狀態(tài)。根據(jù)上述原則，對(duì)同時(shí)散發(fā)有害氣體、余熱的熱車間，一般采用下送上排的送排風(fēng)方式，清潔空氣從車間下部進(jìn)入，在工作區(qū)散開(kāi)，然后帶著有害氣體或吸收的余熱，流至車間上部，由設(shè)在上部的排風(fēng)口排出，這種氣流組織的特點(diǎn)是：

⒈新鮮空氣沿最短的路線迅速到達(dá)作業(yè)地帶，途中受污染的可能較?。虎补と耍ń^大部分在車間下部作業(yè)地帶操作）首先接觸清潔空氣；⒊符合熱車間內(nèi)有害氣體和熱量的分布規(guī)律，一般上部的空氣溫度或有害物濃度較高。工程設(shè)計(jì)中，通常采用以下的氣流組織方式⒈如果散發(fā)的有害氣體溫度比周圍空氣溫度高，或受車間發(fā)熱設(shè)備影響產(chǎn)生上升氣流時(shí)，不論有害氣體密度大小，均應(yīng)采用下進(jìn)上排的氣流組織形式。

⒉如果沒(méi)有熱氣流的影響，散發(fā)的有害氣體均密度比周圍空氣密度小時(shí)，應(yīng)采用下進(jìn)上排的形式；比周圍空氣密度大時(shí)，應(yīng)從上下兩個(gè)部位排出，從中間部位將清潔空氣直接送到工作地帶。應(yīng)當(dāng)指出，通風(fēng)房間內(nèi)有害氣體濃度分布除了受對(duì)流氣流影響外，還受局部氣流、通風(fēng)氣流影響。因此，在復(fù)雜的情況下，要預(yù)先進(jìn)行模型試驗(yàn)，以確定氣流組織方式。氣流組織形式下面列舉了一些氣體組織形式氣流組織形式氣流組織形式管道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、抽出式通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟（重點(diǎn)）

1.正確設(shè)計(jì)控制設(shè)備散塵所需的排風(fēng)量，計(jì)算所需風(fēng)量。局部排風(fēng)問(wèn)題要涉及整個(gè)車間內(nèi)的風(fēng)量平衡和熱量平衡，要全面考慮。

2.提出多種通風(fēng)系統(tǒng)類型，按技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則優(yōu)選。

3.確定通風(fēng)除塵系統(tǒng)風(fēng)管的布置型式，繪制通風(fēng)系統(tǒng)軸側(cè)示意圖，對(duì)各管段編號(hào)標(biāo)注。管道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.計(jì)算各管段需風(fēng)量，選擇風(fēng)管內(nèi)的空氣流速。

5.根據(jù)各管段風(fēng)量、氣流速度，確定各管段的斷面尺寸，計(jì)算摩擦阻力和局部阻力。

6.根據(jù)系統(tǒng)圖找出管道的主管線（阻力最大的管線），決定風(fēng)管上的各種附件的安裝位置和結(jié)構(gòu)。

7.并聯(lián)管路阻力平衡，計(jì)算系統(tǒng)總阻力。

8.選擇通風(fēng)機(jī)和配用電動(dòng)機(jī)。

9.繪制施工圖，編制設(shè)計(jì)文件。二、管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）風(fēng)管布置的一般原則

1.風(fēng)管布置力求簡(jiǎn)單。

2.連接吸塵用排風(fēng)罩的風(fēng)管宜采用豎直方向鋪設(shè)。

3.除塵風(fēng)管一般應(yīng)明設(shè)，盡量避免在地下鋪設(shè)。

4.除塵風(fēng)管一般應(yīng)采用圓形斷面。

5.為減輕含塵氣體對(duì)風(fēng)機(jī)的磨損，一般應(yīng)將除塵器置于通風(fēng)機(jī)的吸入段。解：

1.確定主線路—阻力最大的管線。

分析：管線1-2-3-4-5-6-7最長(zhǎng)，且彎管、局部構(gòu)件較多，暫定為主管線。

先確定一條線路，等完成整個(gè)管道設(shè)計(jì)后，再比較，最終確定。2.選擇風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速。分析：由含塵性質(zhì)，查表5-3，得出最小風(fēng)速值。水平風(fēng)管：≥16m/s

豎直風(fēng)管：≥14m/s

確定1-2管路內(nèi)風(fēng)速為16m/s，由遞增規(guī)律，逐漸增加0.3m/s。

注意：有并聯(lián)風(fēng)管8-2、9-3，要根據(jù)阻力平衡來(lái)確定。3.各段風(fēng)管內(nèi)的阻力計(jì)算。

1-2段：

d1-2=240mm

先按確定的最小速度計(jì)算，選擇斷面直徑，然后再返算風(fēng)速。注意單位的換算。查附錄2，確定比摩阻Rm1-2

計(jì)算管內(nèi)摩擦阻力1-2段局部阻力：

（1）根據(jù)題意，結(jié)合實(shí)際情況，逐個(gè)部位確定阻力系數(shù)ξ，得出總的∑ξ可得出1-2總阻力計(jì)算并聯(lián)支管8-2阻力：核算1-2與8-2兩管處的阻力平衡，用課本公式5-13：不符合要求，需調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)1-2段，增大斷面直徑，減小阻力。按新確定的斷面直徑重新計(jì)算，直到符合要求為止。依據(jù)此方法把系統(tǒng)中每一部分的阻力均計(jì)算出來(lái)。

4.把結(jié)果記錄于《除塵管網(wǎng)計(jì)算表》5.計(jì)算通風(fēng)除塵管道系統(tǒng)總阻力。

6.根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)壓選擇合適的通風(fēng)機(jī)選擇風(fēng)機(jī)時(shí)注意下面幾個(gè)問(wèn)題：（1）根據(jù)輸送的氣體性質(zhì)，確定風(fēng)機(jī)的類型。例如輸送清