工业通风第三章局部排风罩.ppt

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1、第三章 局部排风罩,作用：捕集有害物，控制污染气流的运动，防止有害物向室内空气扩散，保证室内工作区有害物浓度满足卫生标准的要求。,局 部 排 风 罩,优势：设计完善的局部排风罩，用较小的排风量可获得最佳的控制效果。,控制有害物的效果：取决于排风罩的结构参数，排风罩吸气口的气流运动规律和排风量这三个因素。因此，学习本章内容的过程中要掌握每一种排风罩这三个因素的分析计算方法和这三个因素之间的相互关系。,基 本 要 求 掌握局部排风罩的基本形式、结构原理，以及排风罩的用途 掌握各种排风罩的结构参数及排风量的计算方法 掌握排风罩吸气口气流的运动规律,局 部 排 风 罩,3.1 概述,一.排风罩的类型及

2、其特点,按照工作原理的不同，局部排风罩可分为：,密闭罩 污染源全部密闭在罩内，罩上设有工作孔，从罩外吸入空气，罩内污染空气由上部排风口排走。 特点：排风量小，控制有害物的效果好，不受环境气流影响，但影响操作。主要用于有害物危害较大， 控制要求高的场合。,柜式排风罩(通风柜) 有一面敞开的工作面， 其它面均密闭。敞开面上保持一定的吸风速度，以保证柜内有害物不逸出。主要用于化学实验室操作台等污染的通风。,外部吸气罩 罩位于有害物源附近，依靠罩口的抽吸作用将有害物吸入罩内。 特点：对生产操作影响小，安装维护方便，但排风量大，控制有害物效果相对较差。主要用于因工艺或操作条件的限制，不能将污染源密闭的场

3、合。,接受式排风罩 排风罩口直接对着具有一定速度的污染气流的运动方向。由于污染气流的定向运动，罩口排风量只要能将有害物排走即可控制有害物的扩散，主要用于热工艺过程，砂轮磨削等有害物具有定向运动的污染源的通风。,吹吸式排风罩 由吹出射流和外部吸气罩组合成。相同条件下，排风量比外部排风罩的少，抗外界干扰气流能力强，控制效果好，不影响工艺操作，但增加了射流系统。主要用于因生产条件限制，外部吸气罩离有害物源较远，仅靠吸风控制有害物较困难的场合。,二. 设计局部排风罩时，应遵循的原则,通：足够的排风量 顺：气流组织管理 封：尽可能将有害物源封闭 便：尽可能不影响操作 近：尽可能接近有害物源 廉：经济性好

4、,局部排风罩设计原则：近、封、通、顺、便、廉,3.2 密闭罩,密闭罩工作原理：它把有害物源全部密闭在罩内，在罩上设有工作孔，从罩外吸入空气，罩内污染空气由上部排风口排出。它的优点只需较小的排风量就能有效控制有害物的扩散，排风罩气流不受周围气流的影响。它的缺点是，影响设备检修，有的看不到罩内的工作状况。,一、密闭罩的形式,密闭罩的结构形式及结构参数应根据生产设备的工作特点，操作方法，产尘部位等因素来确定。经验性较强。,局部密闭罩,局部产尘点进行密闭，产尘设备及传动装置留在罩外，便于观察和检修。 特点：罩的容积小，排风量少，经济性好。适用于含尘气流速度低，连续扬尘和瞬时增压不大的扬尘点。,整体密闭

5、罩,产尘设备大部或全部密闭，只有传动部分留在罩外。适用于有振动或含尘气流速度高的设备。,大容积密闭罩,振动筛的密闭小室，振动筛，提升机等设备全部密闭在小室内。工人可直接进入小室检修和更换筛网。密闭小室容积大，适用于多点产尘；阵发性产尘，含尘气流速度高和设备检修频繁的场合。它的缺点是，占地面积大，材料消耗多。,二、排风口位置的确定,排风口位置确定的原则是： 排风口应设在罩内压力最高的部位，以利于消除正压； 不应在含尘气流浓度高的部位或飞溅区内。,影响密闭罩内粉尘等有害物外逸的主要因素是罩内正压，因此，尘源密闭后，要防止粉尘外逸，还需通过排风消除罩内正压。,1. 排风口位置确定的原则,圆筒筛在工作

6、过程中高速转动时，会带动周围空气一起运动，造成一次尘化气流。高速气流与罩壁发生碰撞时，把自身的动压转化为静压，使罩内压力升高。,2. 罩内正压形成的主要因素,（1）机械设备运动,（2）物料运动,皮带运输机转落点的工作情况。物料的落差较大时，高速下落的物料诱导周围空气一起从上部罩口进入下部皮带密闭罩，使罩内压力升高。物料下落时的飞溅是造成罩内正压的另一个原因。为了消除下部密闭罩内诱导空气的影响，物料的落差大于1m时，应在下部进行抽风，同时设置宽大的缓冲箱以减弱飞溅的影响。落差小于1m时，物料诱导的空气量较小，可在上部设置排风口。,发生飞溅时，由于局部气流飞溅速度较高，采用抽风的方法无法抑止这种局

7、部高速气流。正确的预防方法是避免在飞溅区域内有孔口或缝隙，或者设置宽大的密闭罩，使尘化气流在到达罩壁上的孔口前速度已大大减弱。,当提升机提升高度较小、输送冷料时，主要在下部的物料受料点造成正压，可在下部设排风点。当提升机输送热的物料时，提升机机壳类似于一根垂直风管，热气流带着粉尘由下向上运动，在上部形成较高的热压。因此当物料温度为50150时，要在上、下同时排风，物料温度大于150时只需在上部排风。,（3）罩内外温度差,筛落的极细粉尘： v=0.40.6m/s 粉碎或磨碎的细粉： v2m/s 粗颗粒物料： v3m/s,3排风口风速的确定,为了避免把过多的物料或粉尘吸入通风系统，增加除尘器的负担

8、，排风口不应设在含尘气流浓度高的部位或飞溅区内。罩口风速不宜过高，通常根据粉尘颗粒大小按下列确定：,三、排风量的确定,密闭罩的排风量可根据进、排风量平衡确定。,L=L1+L2+L3+L4,L1 物料下落时带入罩内的诱导空气量； L2 由孔口或不严密缝隙吸入的空气量； L3 因工艺需要鼓入罩内的空气量； L4 在生产过程中因受热使空气膨胀或水分蒸发而增加的空气量。,L=L1+L2,减少密闭罩的局部排风量，应尽可能减小工作孔或缝隙 面积，并设法限制诱导空气随物料一起进入罩内。,例3-1 已知一防尘 密闭罩，工作孔的面积为0.06m2，流量系数0.5，物料带入罩内的诱导空气量为0.2m3/s，罩内要

9、求的负压值为25Pa，确定密闭罩的排风量。若罩内又出现一0.06m2的空洞没有及时修补，会出现什么问题？（空气的密度为1.2kg/m3）,3.3 柜式排风罩,柜式排风罩有一面敞开的工作面， 其它面均密闭。敞开面上保持一定的吸风速度，以保证柜内有害物不逸出。根据操作空间大小要求不同可做成小型通风柜或大型的室式通风柜。,通风柜孔口的速度分布状况对排除有害物的效果有很大影响，如果速度分布不均匀，有害物就有可能从风速低的部位向室内扩散。因此，在确定通风柜的结构形式及参数时，应尽可能使孔口速度分布均匀。,小型通风柜适用于化学实验室，小零件喷漆等。大型通风室操作人员在柜内工作，主要用于大件喷漆，粉料装袋等

10、。,一.吸气式通风柜,单纯依靠排风的作用，在工作孔上造成一定的吸入速度，防止有害物外逸。,对于冷过程且有害物的密度较大，因有害物容易积在下部，应将吸风口布设在通风柜的下部，才能有效地控制有害物。否则，如果将吸风口布设在上部，这时，由于工作孔上部的吸入速度为平均流速的150%，而下部仅为平均流速的60%，积在下部的有害气体就会从下部逸出。,冷过程通风柜,热过程通风柜,对于产热量较大的工艺过程，与冷过程正好相反，因柜内有害物在热气流的作用下上升积在上部，应将吸风口布设在通风柜的上部，才能有效地控制有害物。否则，如果将吸风口布设在通风柜的下部，有害气体就会从上部逸出，这是不合理的布设。,对于散热量不

11、稳定的过程，可在上下均设排风口，随柜内散热量的变化，调节上、下排风量的比例，使工作孔的速度分布比较均匀。,不稳定过程通风柜,二.送风式通风柜(用于采暖或空调房间),送风式通风柜的排风量，有70左右由上部送风口采用室外空气供给，其余30从室内流入罩内。在需要供热（冷）的房间内，设置送风式排风柜可节能60左右。,三.吹吸式通风柜,吹吸联合工作的通风柜，可以隔断室内干扰气流，防止柜内形成局部涡流，使有害物得到较好控制。,四. 排风量计算,排风量L按下式计算：,L = L1+ vF m3/s,L1为柜内污染气体发生量(m3/s)； v为工作孔上的控制风速(m/s)； F为工作孔或缝隙的面积(m2)；

12、为安全系数，=1.11.2。,排风量应满足工作孔的吸入风速达到控制风速的要求。,3.4 外部吸气罩,外部吸气罩是依靠罩口的抽吸作用，在有害物散发地点造成一定的气流运动，把有害物吸入罩内的。,特点：对操作影响小、排风量大、控制距离有限、易受横向气流干扰.,排风量计算方法： 控制风速法（无污染气流的冷过程）（重点） 流量比法（有污染气流产生且量可算）（了解）,为保证有害物全部吸入罩内，必须在距吸气口最远的有害物散发点（即控制点）上造成适当的空气流动。,控制点上的空气运动速度称为控制风速。vx,（1）按罩前有无障碍分,根据外部吸气罩的罩口形状不同，可分为圆形罩、矩形罩 和条缝罩。,（2）按布置方式分

13、,根据罩口前气流所受的约束情况不同，外部吸气罩分为前面无障碍的外部吸气罩和前面有障碍的外部吸气罩两类。,根据外部吸气罩的安装情况不同，可分为悬挂式和侧吸式。,（3）按罩口形状分,一、外部吸气罩的基本形式,二、吸气口气流的运动规律,自由空间点汇吸气口的排风量,受限空间点汇吸气口的排风量,设计时，罩口应尽量靠近有害物源。,吸气范围小，速度衰减慢。设计时，应尽量减小外部吸气罩的吸气范围。,三.前面无障碍的排风罩排风量计算,1 圆形吸气口,哪种情况速度衰减的慢？,适用于x1.5d。,吸气口速度分布的计算公式,圆形吸气口排风量的计算公式,四周无边,四周有边,在控制点上达到相同的控制风速，哪种情况所需的排

14、风量大？,工作台上的侧吸罩,假想排风罩的排风量,实际排风罩的排风量,2 矩形吸气口,3 条缝形吸气口 b/a=0.2,排风量的计算公式,自由悬挂无法兰边,自由悬挂有法兰边或无法兰边设在工作台上,l,控制风速法,控制点的风速达到控制风速所需要的排风量,罩口的速度分布,罩口的速度分布一般通过实验确定,外部吸气罩排风量,控制点的控制风速vx的值与工艺过程和室内气流运动情况有关，一般通过实测求得。如果缺乏现场实测的数据，设计时可参考表3-3确定。,四. 前面有障碍的排风罩排风量计算,为了避免横向气流的影响，要求H尽可能小于或等于0.3a（a罩口长边尺寸）。,排风量计算,五. 改善外部吸气罩控制效果措施

15、,1 在罩口四周设固定或活动挡板,2 优化排风罩的结构参数,罩口上的速度分布对排风罩性能有较大影响。扩张角直接影响罩口速度分布和阻力，综合结构、速度分布、阻力三方面的因素，排风罩扩张角应小于或等于60度。,（1）把一个大的排风罩分成几个小的,（2）在罩内设挡板,（3）在罩口上设条缝口,（4）在罩口上设气流分布板,3 使罩口气流分布均匀的方法,3.5 热源上部接受式排风罩,罩口外的定向气流运动是生产过程本身造成的，接受罩只起接受作用。,接受罩的排风量取决于接受的污染空气量的大小 接受罩的断面尺寸应不小于罩口处污染气流的尺寸,一. 热源上部热射流,热源上部的热射流主要有两种形式： 生产设备本身散发

16、的热射流如炼钢电炉炉顶散发的热烟气 高温设备表面对流散热时形成的热射流,高温物体通过对流散热把热量传给相邻空气，周围空气受热上升，形成热射流。从外形上看，热源上方的热射流呈不稳定的蘑菇状脉冲式流动。对热射流观察发现，在离热源表面（12）B（B热源直径）处（通常在1.5B）以下射流发生收缩，在收缩断面上流速最大，随后上升气流逐渐缓慢扩大。,1 任意高度热射流流量的计算公式,Q热源的对流散热量，kJ/s。,H热源至计算断面距离，m； B热源水平投影的直径或长边尺寸，m。,2 任意高度热射流断面直径的计算公式,收缩断面的流量计算公式,二. 热源上部接受罩排风量计算,理论上： 接受罩的尺寸等于罩口处热

17、射流的断面尺寸。,接受罩的排风量等于罩口处热射流的流量。,根据安装高度的不同，热源上部接受罩可分为以下两类： 低悬罩和高悬罩,H1.5 的称为低悬罩 H1.5 的称为高悬罩,1 低悬罩,横向气流影响小,罩口尺寸比热源尺寸大150200mm,罩口尺寸以热源尺寸为基础确定。,横向气流影响大,圆形,矩形,排风量的计算公式,L0 收缩断面热射流流量，m3/s,F罩口的扩大面积，m2,2 高悬罩,排风量的计算公式,罩口尺寸,高悬罩排风量大，易受横向气流影响，工作不稳定，设计时应尽可能降低其安装高度。在工艺条件允许时，可在接受罩上设活动卷帘。罩上的柔性卷帘设在钢管上，通过传动机构转动钢管，带动卷帘上下移动

18、，升降高度视工艺条件而定。,3.6 槽边排风罩,一. 槽边排风罩的形式,单侧(用于B700mm) 周边式:多用于圆槽或近似方形槽,1.按吸气口布置位置分为,槽边排风罩是外部吸气罩的一种特殊形式，一般用于工业槽。为了不影响工人操作，在槽边上设条缝形吸气口，这种条缝形吸气口就称为槽边排风罩。,平口式 条缝式,2. 按吸气口形式,达到同样的控制效果，哪种情况所需的排风量小？,条缝式槽边排风罩的特点是截面高度E较大，E=250mm的称为高截面，E=200mm的称为低截面。增大截面高度如同设置了法兰边一样，可以减小吸气范围。因此，它的排风量比平口式的小。它的缺点是占用空间大，对手工操作有一定影响。目前条

19、缝式槽边排风罩广泛应用于电镀车间的自动生产线上。,等高条缝：条缝式槽边排风罩上的条缝口高度随长度方向不变的。,等高条缝，条缝口高度可按下式计算,L ，v，动压，静压，P ， P =v02/2，v0,L排风罩排风量，m3/h； l条缝口长度，m； v0条缝口上的吸入速度，m/s。 v0通常取710m/s，排风量大时还可适当提高。一般取h50mm。,等高条缝，随气流运动的方向,减小条缝口上速度分布不均匀的措施,1.减小条缝口面积f与罩槽断面积F1之比。通过增大条缝口阻力，促使速度分布均匀。f/F1愈小，速度分布愈均匀。f/F10.3时可近似认为是均匀的。,.槽长大于1500mm时，可沿槽长度方向分

20、设两个或三个排风罩。,.把等高条缝变为契形条缝,二. 条缝式槽边排风罩排风量的计算公式,计算原则: L=截修正系数*控制风速*槽面积*维修正系数 截修正系数:高2；低3 维修正系数:单侧(B/A)0.2；双侧(B/2A)0.2 槽面积:矩形A*B；圆形D2/4 控制风速:vx,高截面单侧排风,低截面单侧排风,高截面双侧排风,低截面双侧排风,高截面周边型排风,低截面周边型排风,A槽长，m； B槽宽，m； D圆槽直径，m； vx边缘控制点的控制风速，m/s。,条缝式槽边排风罩的阻力,局部阻力系数， v0 条缝口上空气流速，m/s； 周围空气密度，kg/m3。,在运输工具或人员进出频繁的生产车间或公

21、共建筑，为减少或隔绝外界气流的侵入，可在大门上设置条缝形送风口，利用高速气流所形成的空气幕隔断室外空气。它不影响车辆或人的通行，可使采暖建筑减少冬季热负荷；对需要供冷的建筑可减少夏季冷负荷。空气幕不仅用于隔断室外空气，也可用于其它场合，例如在洁净房间防止尘埃进入，在冷库隔断库内外空气流动，在生产车间可利用气幕运行局部隔断，防治有害物的扩散。,3.7大门空气幕,一. 大门空气幕的形式,侧送式空气幕(动画）,1 根据条缝形送风口位置的不同,单侧空气幕：,双侧空气幕：,门洞较窄，物体通过时间短。,门洞较宽，物体通过时间长。,下送式空气幕,阻挡室外冷空气的效果好；送风射流会受到运输工具的阻挡，会把地面

22、的灰吹起。适用于物体通过时间短，工作地点较为洁净的场所。,上送式空气幕,这种空气幕出口风速较低，一层厚的缓慢流动的气流组成的气幕也称为低速气幕,Key：低速气幕出口流速低，出口动压损失小，卷吸的周围空气量少，处理室外空气所需要的冷（热）量少。投资费用和运行费用较低。,贯流式风机,为什么采用低速气幕有利于节能？,2 根据送出气流温度的不同,热空气幕：在空气幕中设加热器，空气加热后送出，适用冬季,冷空气幕：在空气幕中设冷却器，空气冷却后送出，适用夏季,等温空气幕：空气未经处理直接送出，用于过度季节,3.8 吹吸式排风罩,一 . 吹吸式通风的原理,吹气气流速度衰减慢，吸气气流速度衰减快。,人们设想可以利用射流作为动力，把有害物输送到排风罩口再由其排除，或者利用射流阻挡、控制有害物的扩散。这种把吹和吸结合起来的通风方法称为吹吸式通风。,吹吸式通风依靠吹吸气流的联合工作进行有害物的控制和输送。特点：排风量少，污染控制效果好，抗干扰能力强，不影响工艺操作等。,二 . 吹吸气流控制有害物的实例,1 . 吹吸气流在金属熔化炉中的应用,2 . 吹吸气流控制初碎机坑的粉尘,3 . 吹吸气流控制整个车间的有害物,单向流通风污染控制效果好，送、排风量少。,单向流通风控制铸造车间的有害物,单向流通风用于大空间的车间,