第四章通風設施課件

第四章

通風設施

本章學習目標：1．了解吸入口和吹出口氣流運動規(guī)律。2．掌握集氣罩基本類型與工作原理。3．掌握集氣罩需要風量的計算方法。4．掌握風筒種類及其連接件的相關知識。5．掌握地面建筑全面通風設施的相關知識。6．了解地下全面通風構筑物的相關知識。第四章通風設施

第一節(jié)吸入口與吹出口氣流運動規(guī)律第二節(jié)集氣罩基本類型與工作原理（重點）第三節(jié)集氣罩需要風量計算（重點）第四節(jié)風筒及其連接件（重點）第五節(jié)地面建筑全面通風設施（重點）第六節(jié)地下全面通風構筑物一、吸入口氣流

運動規(guī)律根據流體力學，位于自由空間的點匯吸氣口（圖4-la）的吸氣量Q的計算公式為：（4-1）（4-2）如吸氣口四周加上擋板，即如圖4-lb所示的平壁，吸氣氣流受到限制，吸氣范圍僅半個等速球面，它的吸氣量計算公式為：（4-3）對于四周無法蘭邊的圓形吸氣口有：（4-4）（4-5）對于四周有法蘭邊的圓形吸氣口有：根據試驗結果，吸氣口氣流速度分布還具有以下特點：①在吸氣口附近的等速面近似與吸氣口平行，式（4-4）和式（4-5）僅適用于x≤1.5D0的場合，當x>l.5D0時，實際的速度衰減要比計算值大；②吸氣口氣流速度衰減較快，x/D0=1處氣流速度已約降至吸氣口流速的7.5%；③對于結構一定的吸氣口，其等速面形狀大致相同，而吸氣口結構形式不同，其氣流衰減規(guī)律則不同。二、

吹出口氣流運動規(guī)律射流：空氣從孔口吹出，在空間形成的一股氣流稱為吹出氣流或射流。射流的分類：按孔口及射流形狀：圓射流、矩形射流和扁射流（條縫射流）；據空間界壁對射流的約束條件：自由射流（吹向無限空間）和受限射流（吹向有限空間）；按射流溫度與周圍空氣溫度是否相等：等溫射流和非等溫射流；據射流產生的動力：機械射流和熱射流。

1．自由等溫射流自由等溫射流具有如下特點：（1）紊流射流會引發(fā)射流流體微團間的橫向動量交換、熱量交換或質量交換，從而形成湍流射流邊界層，使得射流速度逐漸下降，射流斷面不斷擴大。（2）全流場或局部流場氣流參數彼此間保持一種相仿的關系，邊界層的外邊界及其初始段上的內邊界一般都是斜直線，而參數在橫截面上的分布彼此間呈無因次相似。（3）與吸氣口相比，軸向流速衰減慢，流場中橫向流速分布可被忽略。由于射流的噴射成束的特性，流場中的軸向分速要比橫向分速大得多，所以，射流分析計算中，一般都將流場中的橫向分速忽略掉，也即射流的軸向速度即被視為射流的總速度。（4）射流各斷面動量相等，射流中的靜壓與周圍空氣的壓強相等。等溫自由紊流圓射流軸心速度vx、射流斷面直徑dx、射流擴張角θ的公式為：（4-6）而等溫自由紊流扁射流軸心速度vx、射流斷面寬度dx、射流擴張角θ的公式（4-7）送風口紊流系數

2．附壁受限射流附壁射流中，一般用無因次距離來判斷射流運動。無因次距離定義為：（4-8）第四章通風設施

第一節(jié)吸入口與吹出口氣流運動規(guī)律第二節(jié)集氣罩基本類型與工作原理（重點）第三節(jié)集氣罩需要風量計算（重點）第四節(jié)風筒及其連接件（重點）第五節(jié)地面建筑全面通風設施（重點）第六節(jié)地下全面通風構筑物一、全密閉罩全密閉罩是把有害物源全部密閉在罩內，隔斷生產過程中產生的有害物與作業(yè)場所二次氣流的聯系，以防止粉塵等有害物隨氣流傳播到其他部位。負壓全密閉罩的形式又較多，可分為以下三類：（1）局部密閉罩。（2）整體密閉罩。（3）大容積密閉罩。二、半密閉罩和

柜式集氣罩三、外部集氣罩四、接受式集氣罩熱射流收縮斷面至熱源的距離，（Ap為熱源的水平投影面積）時，熱源的對流散熱量Q的計算公式為：（4-9）收縮斷面上的流量：（4-10）在H/B=0.9～7.4范圍內，不同高度上熱射流的流量Lz為：

Z=H+1.26B在某一高度上熱射流的斷面直徑Dz：Dz=0.36H+B（4-11）五、吹吸式集氣罩第四章通風設施

第一節(jié)吸入口與吹出口氣流運動規(guī)律第二節(jié)集氣罩基本類型與工作原理（重點）第三節(jié)集氣罩需要風量計算（重點）第四節(jié)風筒及其連接件（重點）第五節(jié)地面建筑全面通風設施（重點）第六節(jié)地下全面通風構筑物一、集氣罩需要風量

計算方法

1．控制速度法2流量比法流量比法的基本思路是把集氣罩的排風量Q3看做是污染氣流量Qi和從罩口周圍吸人室內空氣量Q2之和，即：

（3-8）流量比二、密閉罩吸風量計算全密閉罩的需要風量Qmb，一般由兩部分組成，一部分是由運動物料帶人罩內的誘導空氣量（如物料輸送）或工藝設備供給的空氣量（如有鼓風裝置的混砂機），另一部分是為消除內正壓并保持一定負壓所需經孔口或不嚴密縫隙吸人的空氣量，即：（4-13）（2）按經驗公式或數據確定排風量。

Qmb=KD（4-15）在工程中常用以下兩種方法來確定排風量：（1）按開口或縫隙處空氣的吸入速度v0計算。（4-14）

2．半密閉罩和柜式集氣罩（4-16）吸風口的速度分布對其控制效果有很大影響，速度分布不均勻，污染氣流會從吸人速度低的部位逸入室內。吸風口上的吸人速度一般為0.25～0.75m/s，也可按表41、4-2及相關手冊確定。三、外部集氣罩

吸風量計算

1．圓形或準圓形側吸式集氣罩根據公式（4-4）及（4-5），圓形或寬長比大于0.2的矩形側吸式集氣罩需要風量按下式計算：四周無邊：四周有邊：（4-17）（4-18）（4-19）對于設在工作臺上的外部罩，其排風量：

2．條縫罩條縫罩是指寬長比小于0.2的矩形側吸式集氣罩，其需要風量按下式計算：（4-20）條縫開口長度控制距離控制風速

3．槽邊吸氣罩（4-21）（1）高截面單側吸風（2）低截面單側吸風（3）高截面雙側吸風（總風量）（4）低截面雙側吸風（總風量）（5）高截面環(huán)形吸風（6）低截面環(huán)形吸風（4-22）（4-23）（4-24）（4-25）（4-26）四、熱源上部接受罩

吸風量計算低懸罩需要風量按下式計算：（4-27）高懸罩吸風罩需要風量按下式計算：（4-28）罩口斷面上熱射流流量收縮斷面上的流量罩口的擴大面積五、吹吸式集氣罩

風量計算

1．臨界斷面法臨界斷面法認為，吹吸氣口之間必然在一個射流和擴流控制能力皆最弱的斷面，即臨界斷面，吹吸氣流的臨界斷面一般發(fā)生在x/B=0.6～0.8之間。（1）臨界斷面位置（2）吹氣口吹風量（3）吹氣口寬度（4）吸氣口吸風量（5）吸氣口寬度

x=KB（4-29）（4-30）（4-31）（4-32）（4-33）

2．ACGIH法ACGIH法是美國聯邦工業(yè)衛(wèi)生委員會（ACGIH）推薦的計算方法，假設吹出氣流的擴展角α=10°，條縫式吸風口的高度Ha按下式計算：（4-34）吸風量：吹風量：（4-35）（4-36）吹、吸風口間距液面面積修正系數第四章通風設施

第一節(jié)吸入口與吹出口氣流運動規(guī)律第二節(jié)集氣罩基本類型與工作原理（重點）第三節(jié)集氣罩需要風量計算（重點）第四節(jié)風筒及其連接件（重點）第五節(jié)地面建筑全面通風設施（重點）第六節(jié)地下全面通風構筑物一、風筒風筒：是指用一定材料制成的一定斷面形狀的通風風道，它也稱為導風設施。對風筒的基本要求是漏風小、風阻小、重量輕、拆裝簡便。工業(yè)通風中使用的風筒可分為剛性和柔性兩大類。1．柔性風筒主要有膠布風筒、塑料風筒（塑料軟管）、彈簧可伸縮膠布風筒、金屬軟質風筒（金屬軟管）、橡膠風筒（橡膠軟管）幾類。膠布風筒不能用作抽出式通風2．剛性風筒（風管）剛性風筒一般由硬質材料制成，在各行各業(yè)均有應用，剛性風筒既可用于通風機的吸入段，又用于通風機的壓出段，地面工程一般稱為通風管道，簡稱風管。通風管道的斷面形狀有圓形、矩形、異形三種，異形風管還包括螺旋形風管、橢圓形風管。二、風筒連接及

附屬部件1．風筒連接部件風筒連接部件包括風筒接頭、變徑管、三通、四通、彎頭及與風機的連接件等。柔性風筒的接頭方式有單反邊接頭、雙反邊接頭、活三環(huán)多反邊接頭、螺圈接頭等多種形式。單反邊接頭、雙反邊接頭連接方式簡單，但漏風大，反邊接頭漏風較小，不易脹開，但局部風阻較大；活三環(huán)多反邊、螺圈接頭漏風小、風阻小，但易脹開，拆裝比較麻煩，常在長距離通風時采用。剛性風筒（風管）一般采用法蘭盤連接。為保證法蘭連接的密封性，法蘭間應加襯墊，襯墊厚度為3～5mm，墊片應與法蘭齊平，不得凸入管內。襯墊材料隨輸送氣體性質和溫度而不同：①輸送氣體溫度不超過70℃的風管，采用浸過干性油的厚紙墊或浸過鉛油的麻辮；②除塵風管應采用橡膠墊或石棉繩；③輸送氣體溫度超70℃的風管，必須采用石棉厚紙墊或石棉繩。風管與風機連接時的注意事項如下：風機入口的連接中，轉彎或彎頭的風管內邊至風機入口的距離應大于風機入口的直徑，以保證氣流均勻進入風機葉片，當轉彎半徑不夠時，應加導葉片；當風管變徑接入風機時，要求θ<45°，一般取θ<30°為佳；風機出口的連接中，在靠近風機出口處的轉彎，必須和風機的轉動方向一致，使氣流通暢均勻，避免不必要的能量損耗；風機出口到轉彎處應有不小于3D（即A≥3D，D為風機入口直徑）的直管段，以免造成不必要的靜壓損失。2．管道通風閥門用于控制管道風流大小和方向的設施稱為管道通風閥門，或稱管道通風閘門。風管中的通風閥門的分類：根據其功用：關閉通風閥門、調節(jié)通風閥門、換向通風閥門、防火閥門、防爆閥門；根據斷面形狀：圓形、矩形、異形通風閥門；根據控制方式：手動通風閥門、機械通風閥門、自動通風閥門；按動作方式：蝶閥、多葉調節(jié)閥、插板閥、止回閥、三通調節(jié)閥等。蝶閥一般用于分支管或空氣分布器的風口前作風量調節(jié)用，這種風閥是通過改變閥板的轉角來調節(jié)風量的，蝶閥由短管、閥板、調節(jié)裝置等三部分組成；斜插板風閥多用于除塵系統(tǒng)，安裝時應考慮使其不積塵；在通風空調系統(tǒng)，為防止通風機停止運轉后氣流倒流，常用止回閥。止回閥在通風機開動后，閥板在風壓作用下會自動打開，而通風機停止運轉后閥板自動關閉。3．送風器送風器又稱送風口或稱空氣分布器，是壓人式通風系統(tǒng)向工作空間輸送新鮮空氣的設施，一般可根據需要調節(jié)經過的風量。地面通風中的送風器形式較多，包括側式送風器、散流器、孔板送風器、噴射式送風器、旋流送風器等。其中側式送風器、散流器又有多種形式。第四章通風設施

第一節(jié)吸入口與吹出口氣流運動規(guī)律第二節(jié)集氣罩基本類型與工作原理（重點）第三節(jié)集氣罩需要風量計算（重點）第四節(jié)風筒及其連接件（重點）第五節(jié)地面建筑全面通風設施（重點）第六節(jié)地下全面通風構筑物一、側窗在夏季，有組織的自然通風利用下部側窗進風，上部側窗排風。（1）側窗有中懸式和上懸式兩種形式。中懸式開啟角度達85°，局部阻力系數很小，一般用于有大量余熱的熱加工車間；上懸式開啟角度較?。?0°左右），且局部阻力系數很大，只能用于自然通風量不大，而對采光面積要求較大的冷加工車間。（2）在高溫車間，進風窗一般采用豎軸板式較好，因其進風面積大，進風量也大，有利于通風換氣。二、避風天窗（1）矩形天窗擋風板高度為1.1～1.5倍的天窗高度。這種天窗采光面積較大，窗孔多集中在中部，當熱源集中在中間時熱氣流能迅速排除，但其造價高，結構復雜。值得一提的是，由于室外風向的不穩(wěn)定，兩側的天窗均應設置擋風板。（2）曲（折）線型天窗。這種天窗將矩形天窗的豎直板改成曲（折）線型結構，其特點是阻力小，產生的負壓大，通風能力強。（3）女兒墻天窗。當廠房屋頂坡度小于1/10，且邊跨外墻與天窗的距離B不超過天窗高度he的5倍時（B≤5he），可以加高邊跨外墻，即采用女兒墻代替擋風板。女兒墻上緣高度應比天窗頂面延長線低100～150mm。（4）下沉式天窗。這種天窗是利用屋架上下弦之間的空間，讓屋面部分下沉而形成的。下沉式天窗比矩形天窗降低廠房高度2.5m，節(jié)省擋風板和天窗架，但天窗高度受屋架的限制，排水也較困難。三、避風風帽避風風帽安裝在自然通風系統(tǒng)的出口，它是利用風力造成的負壓，加強通風能力的一種裝置。它的特點是在普通風帽的外圍，增設一圈擋風圈，擋風圈的作用與避風天窗的擋風板是類似的，室外氣流吹過風帽時，可以保證排出口基本上處于負壓區(qū)內。四、屋頂集氣罩屋頂集氣罩：是一種特殊的高懸罩，它是布置在車間頂部的一種大型集氣罩，它不僅抽走了廢氣，而且還兼有自然換氣的作用。（1）屋頂密閉式。（2）頂部集氣罩式。（3）頂部集塵罩及屋頂密閉共用式。（4）天窗開閉型屋頂密閉式。第四章通風設施

第一節(jié)吸入口與吹出口氣流運動規(guī)律第二節(jié)集氣罩基本類型與工作原理（重點）第三節(jié)集氣罩需要風量計算（重點）第四節(jié)風筒及其連接件（重點）第五節(jié)地面建筑全面通風設施（重點）第六節(jié)地下全面通風構筑物一、風門

1．風門的要求為了保證風流穩(wěn)定可靠且不漏風，對風門的主要要求有：（1）門框要包邊，沿口有墊襯，四周接觸嚴密。門扇平整不漏風，門扇與門框不歪扭。門軸與門框要向關門方向傾斜80°～85°，門扇與門框之間呈斜面嚴密接觸。（2）每組風門不少于兩道，通車風門間距不小于一列車長度，行人風門間距不小于5m。（3）永久風門能自動關閉，兩道門不能同時敞開，要裝備閉鎖裝置。（4）臨時風門能自動關閉，兩道門不能同時敞開，通車風門或斜巷運輸的風門要有報警信號，否則要裝有閉鎖裝置。（5）永久風門墻垛要用不燃性材料建筑，厚度不小于0.5m，不漏風。墻垛平整，無裂縫、重縫和空縫。墻垛周邊要掏槽，見硬頂、硬幫，與四周接實。（6）臨時風門木板設施要魚鱗搭接，表面要用灰、泥滿抹或勾縫，墻垛四周接觸嚴密，不漏風。

2．風門的控制對于自動風門，其控制方式有以下幾種：（1）電動控制。電動控制的風門一般稱為電動風門，一般以電動機做動力。電動機經過減速機構帶動聯動機構，使風門開閉。電動機的啟動和停止可用車輛觸及開關或光電控制器自動控制。電動控制適應性較大，只是減速和傳動機構復雜些。（2）氣動或水動控制（3）機械控制。

二、其他通風設施

1．密閉密閉：就是在風道某一處用建筑材料對其全斷面砌筑，它是隔斷風流的構筑物。設置在需隔斷風流但不需要通車行人的巷道中。密閉隨服務年限的不同而分為兩類：①臨時密閉，常用木板、木段等修筑，并用黃泥、石灰抹面；②永久密閉，常用料石、磚、水泥等不燃性材料修筑。2．調節(jié)風窗調節(jié)風窗是地下風道風量調節(jié)設施，它是指在地下風道風門上方開一小窗，用可滑移的窗板來改變窗口的面積，從而改變風道中的局部阻力，調節(jié)風道的風量。3．風橋當通風系統(tǒng)中進風道與回風道水平交叉時，為使進風與回風互相隔開，需要構筑風橋。按其結構不同可分為繞道式風橋、混凝土風橋、鐵筒風橋。對風橋的質量要求主要有：用不燃的材料建筑；風橋兩端接口嚴密，四周見實幫、實底；風橋通風斷面積不小于原風道斷面積的4/5，應成流線型，坡度小于30°；橋面平整不漏風。本章小結通風設施可分為集氣罩、風筒及其連接件、地下全面通風構筑物、地面建筑全面通風設施。本章主要介紹吸人口與吹出口氣流運動規(guī)律、上述通風設施的構成及其工作原理。吸人口外的氣流速度衰減很快，吹風口射流的能量密集程度高，速度衰減慢。集氣罩的形式很多，按其作用原理可分為密閉罩、外部集氣罩、槽邊集氣罩、接受式集氣罩、吹吸式集風罩等幾種基本類型。工業(yè)通風中使用的風筒可分為剛性和柔性兩大類，風筒連接及附屬部件包括風筒接頭、變徑管、三通、四通、彎頭、閥門、送風器及與風機的連接件等。計算集氣罩的需要風量主要有控制速度法和流量比法，其中以控制速度法占多數。地面建筑全面通風設施主要包括避風天窗、避風風帽、側窗、屋頂集氣罩等，地下通風構筑物可分為隔斷風流的通風構筑物和通過風流的通風構筑物兩大類。復習思考題1．吸氣口氣流速度分布具有哪些特點？2．等溫射流具有哪些特點？自由等溫紊流圓射流軸心速度如何計算？3．簡述附壁射