集氣罩及管道設(shè)計(jì)教材課件

第八章集氣罩及管道設(shè)計(jì)

1第八章1主要內(nèi)容通風(fēng)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

通風(fēng)排氣系統(tǒng)的分類

局部排氣系統(tǒng)

全面通風(fēng)系統(tǒng)事故排氣系統(tǒng)集氣罩的設(shè)計(jì)

集氣罩罩口氣流運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

集氣罩的基本形式集氣罩的主要性能集氣罩的設(shè)計(jì)方法

管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)管道內(nèi)氣體流動(dòng)的壓力損失和壓力分布

管道計(jì)算

管道布置與部件管道的保溫及防爆措施

2主要內(nèi)容通風(fēng)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容28.1通風(fēng)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

用通風(fēng)的方法改善車間空氣環(huán)境，簡單地說，就是在局部地點(diǎn)或整個(gè)車間把不符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的污濁空氣排至室外，把新鮮空氣或經(jīng)過凈化符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求的空氣送入室內(nèi)。前者稱為排風(fēng)，后者稱為進(jìn)風(fēng)。

防止工業(yè)有害物污染室內(nèi)空氣在有效的方法是：在有害物產(chǎn)生地點(diǎn)直接把它們捕集起來，經(jīng)過凈化處理，排至室外。這種通風(fēng)方法稱為局部排風(fēng)。局部排風(fēng)系統(tǒng)需要的風(fēng)量小、效果好，設(shè)計(jì)時(shí)要優(yōu)先考慮。如果受生產(chǎn)條件限制，有害物排放源不固定等原因，不能采用局部排風(fēng)，或者采用局部排風(fēng)后，室內(nèi)有害物濃度仍超過衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，在這種情況下可以采用全面通風(fēng)。全面通風(fēng)是對(duì)整個(gè)車間進(jìn)行通風(fēng)換氣。本章只簡單介紹全面通風(fēng)的一般原理，詳細(xì)討論局部排風(fēng)系統(tǒng)的有關(guān)組成部分的結(jié)構(gòu)和通風(fēng)排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算問題。

38.1通風(fēng)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容用通風(fēng)的方法改善車間空8.1.1通風(fēng)排氣系統(tǒng)的分類

按照通風(fēng)排氣量的大小來劃分，有局部排氣系統(tǒng)、全面排氣系統(tǒng)和事故排氣系統(tǒng)三種。它們的處理風(fēng)量依次遞增。按照通風(fēng)動(dòng)力的不同，可以分為機(jī)械通風(fēng)和自然通風(fēng)二種。8.1.2局部排氣系統(tǒng)空氣污染物能夠在車間內(nèi)擴(kuò)散，原因是污染物可以依附于氣流運(yùn)動(dòng)而擴(kuò)散。對(duì)于生產(chǎn)過程散發(fā)到車間空氣中的污染物，只要控制住室內(nèi)二次氣流的運(yùn)動(dòng)，就可以控制污染物的擴(kuò)散和飛揚(yáng)，從而達(dá)到改善車間內(nèi)外空氣環(huán)境質(zhì)量的目的。這就是采用局部排氣通風(fēng)方法控制污染物擴(kuò)散的依據(jù)。控制空氣污染物在車間內(nèi)外擴(kuò)散的局部通風(fēng)方法，簡單地說，就是在局部污染源設(shè)置集氣罩，把污染空氣捕集起來并經(jīng)凈化后排至室外，這是生產(chǎn)車間控制空氣污染的最有效、最常用的方法。48.1.1通風(fēng)排氣系統(tǒng)的分類4

圖8—1局部排氣凈化系統(tǒng)示意圖集氣罩；2．風(fēng)管；3．凈化設(shè)備；4．風(fēng)機(jī)；5．煙囪5圖8—1局部排氣凈化系統(tǒng)示意圖5（1）局部排氣凈化系統(tǒng)的組成

局部排氣凈化系統(tǒng)由集氣罩、風(fēng)管、凈化設(shè)備、通風(fēng)機(jī)和煙囪五個(gè)部分組成。

①集氣罩

集氣罩是用以捕集污染氣流的。其性能對(duì)凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有直接影響。由于污染源設(shè)備結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)操作工藝的不同，集氣罩的形式是多種多樣的。

②風(fēng)管

在凈化系統(tǒng)中用以輸送氣流的管道稱為風(fēng)管，通過風(fēng)管使系統(tǒng)的設(shè)備和部件連成一個(gè)整體。

6（1）局部排氣凈化系統(tǒng)的組成6

③凈化設(shè)備

為了防止大氣污染，當(dāng)排氣中污染物含量超過排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須采用凈化設(shè)備進(jìn)行處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，才能排人大氣。

④通風(fēng)機(jī)

通風(fēng)機(jī)是系統(tǒng)中氣體流動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備。為了防止通風(fēng)機(jī)的磨損和腐蝕，通常把風(fēng)機(jī)設(shè)在凈化設(shè)備后面。

⑤煙囪

煙囪是凈化系統(tǒng)的排氣裝置。由于凈化后煙氣中仍含有一定量的污染物，這些污染物在大氣中擴(kuò)散、稀釋、懸浮或沉降到地面。為了保證污染物的地面濃度不超過環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，煙囪必須具有一定高度。為了滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要，應(yīng)針對(duì)處理污染物的特性，完成局部排氣系統(tǒng)上述五個(gè)組成部分的設(shè)計(jì)。7③凈化設(shè)備7（2）局部排氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

集氣罩設(shè)計(jì)集氣罩設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括集氣罩結(jié)構(gòu)形式，安裝位置以及性能參數(shù)確定等內(nèi)容。本章后面將要詳細(xì)介紹。輸送管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸送管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括管道布置、管內(nèi)氣體流速確定、管徑選擇、壓力損失計(jì)算及通風(fēng)機(jī)選擇等內(nèi)容。本章后面將要詳細(xì)介紹。凈化設(shè)備選擇或設(shè)計(jì)各種凈化設(shè)備選擇或設(shè)計(jì)在本課程的前面已經(jīng)介紹過了，概括起來一般按以下程序進(jìn)行：

①工程調(diào)查、認(rèn)真收集有關(guān)資料、全面考慮影響設(shè)備性能的各種因素；8（2）局部排氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)8②根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)要求，計(jì)算需要達(dá)到的凈化效率；③根據(jù)污染物性質(zhì)和操作條件確定凈化方法和決定凈化設(shè)備的選擇范圍；④對(duì)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行全面比較，選定最適宜的凈化裝置；⑤確定凈化設(shè)備的型號(hào)規(guī)格及運(yùn)行參數(shù)。排放煙囪設(shè)計(jì)排放煙囪設(shè)計(jì)如第四章所介紹，主要內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)尺寸及工藝參數(shù)(煙囪高度、出口直徑、噴出速度等)設(shè)計(jì)。9②根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)要求，計(jì)算需要達(dá)到的凈化效率；8.1.3全面通風(fēng)系統(tǒng)全面通風(fēng)也稱稀釋通風(fēng)，它一方面用清潔空氣稀釋室內(nèi)空氣中的有害物濃度，同時(shí)不斷地把污染空氣排至室外，使室內(nèi)空氣中有害物濃度不超過衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。全面通風(fēng)的效果不僅與通風(fēng)量有關(guān)，而且與通風(fēng)氣流的組織有關(guān)。合理地組織氣流很重要。方案一方案二：人的工作位置：有害物質(zhì)發(fā)生位置108.1.3全面通風(fēng)系統(tǒng)方案一方案二：人的工作位置：有害物質(zhì)（1）全面通風(fēng)量的確定室內(nèi)有害物濃度隨通風(fēng)時(shí)間的變化規(guī)律通過理論推導(dǎo)，可以求得通風(fēng)量一定時(shí)，任意時(shí)刻室內(nèi)的有害物濃度的計(jì)算公式。（工業(yè)通風(fēng)孫一堅(jiān)主編，中國建筑工業(yè)出版社）室內(nèi)有害物濃度隨通風(fēng)時(shí)間的變化按指數(shù)規(guī)律增加或減少。穩(wěn)定狀態(tài)下全面通風(fēng)量的計(jì)算公式穩(wěn)定狀態(tài)下全面通風(fēng)量可根據(jù)有害物的容許濃度、消除余熱、消除余濕等三個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算，

①容許濃度的計(jì)算公式為：式中：Q－需要的全面通風(fēng)量,m3/s；

q－有害物散發(fā)量，g/s；

Cu－排放時(shí)有害物濃度，mg/m3；

C0－通風(fēng)流體的本底濃度，mg/m3。11（1）全面通風(fēng)量的確定11

②消除余熱的計(jì)算公式為：式中：Q－需要的全面通風(fēng)量,m3/s；

R－室內(nèi)余熱量，KJ/s；

tP－排放空氣溫度，℃；t0－進(jìn)入空氣溫度，℃；

Cp－空氣的質(zhì)量比熱，其值為1.01KJ/Kg?℃③消除余濕的計(jì)算公式為：式中：Q－需要的全面通風(fēng)量,m3/s；

W－余濕量，g/s；

dP－排放空氣的含濕量，g/Kg干空氣；

d－進(jìn)入空氣的含濕量，g/Kg干空氣。12②消除余熱的計(jì)算公式為：12安全系數(shù)實(shí)際上，室內(nèi)有害物濃度的分布及通風(fēng)氣流是不可能非常均勻的；混合過程也不可能在瞬時(shí)完成；即使室內(nèi)平均有害物濃度符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，有害物源附近空氣中的有害物濃度仍然會(huì)比室內(nèi)平均濃度高得多。為了保證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)際所需的全面通風(fēng)量要比公式的計(jì)算值大得多。因此需要引入一個(gè)安全系數(shù)K。即全面通風(fēng)量的計(jì)算應(yīng)為：式中符號(hào)含義同前。安全系數(shù)K要考慮多方面的因素，如有害物的毒性，有害物源的分布及其散發(fā)的不均勻性，室內(nèi)氣流組織及通風(fēng)的有效性等。按經(jīng)驗(yàn)在3～10范圍內(nèi)，國外文獻(xiàn)資料建議，進(jìn)行全面通風(fēng)時(shí)K值應(yīng)不小于6。

13安全系數(shù)13(2)全面通風(fēng)量計(jì)算的原則同時(shí)散發(fā)數(shù)種有害物時(shí)，全面通風(fēng)量應(yīng)分別計(jì)算稀釋到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)濃度以下的各有害物所需的風(fēng)量，然后取最大值。當(dāng)散發(fā)到室內(nèi)的有害物量無法具體計(jì)算時(shí)，全面通風(fēng)量可按類似房間換氣次數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，換氣次數(shù)就是全面通風(fēng)量與房間體積的比值，（次/h），各種房間的換氣次數(shù)，可從有關(guān)的資料中查得。(3)全面通風(fēng)量計(jì)算的特殊規(guī)定根據(jù)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)數(shù)種溶劑（苯及其同系物或醇類、醋酸類）的蒸氣，或者數(shù)種刺激性氣體（三氧化二硫、三氧化硫或氟化氫及其鹽類等），同時(shí)在室內(nèi)散發(fā)時(shí)，由于它們對(duì)人體的作用是相同的，全面通風(fēng)量應(yīng)按各種氣體分別稀釋到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)濃度以下所需的風(fēng)量的總和計(jì)算。

14(2)全面通風(fēng)量計(jì)算的原則14(4)送排風(fēng)方式

①氣流組織形式全面通風(fēng)的效果與通風(fēng)房間氣流組織有關(guān)，一般房間氣流組織的形式有：上送下排、下送上排和中間送上下排等多種形式。設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)有害物源的布置、操作位置、有害物的性質(zhì)以及濃度分布等情況才能決定。

②選擇氣流組織形式的原則排風(fēng)口盡量靠近有害源或者有害物質(zhì)濃度高的區(qū)域；送風(fēng)口盡量靠近操作地點(diǎn)；盡量使進(jìn)風(fēng)氣流均勻分布，減少渦流，避免有害物質(zhì)在局部地區(qū)積聚。

③工程設(shè)計(jì)中通常采用的氣流組織形式如果散發(fā)的有害氣體溫度比周圍空氣高，采用下進(jìn)上排方式；沒有熱氣流，散發(fā)的有害氣體密度比周圍空氣小，采用下進(jìn)上排方式；散發(fā)的有害氣體密度比周圍空氣大，采用下、上排中間進(jìn)風(fēng)方式；15(4)送排風(fēng)方式158.1.4事故通風(fēng)當(dāng)生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生偶然事故或者故障時(shí)，會(huì)突然散發(fā)大量有害氣體或者有爆炸性氣體，這樣的生產(chǎn)車間應(yīng)該設(shè)置事故排風(fēng)，以備急需時(shí)使用。（1）事故通風(fēng)量的確定事故排風(fēng)所必須的換氣量應(yīng)由事故通風(fēng)系統(tǒng)和經(jīng)常使用的排風(fēng)系統(tǒng)共同保證。當(dāng)有害氣體的最高容許濃度大于5mg/m3時(shí)，換氣次數(shù)不應(yīng)小于：車間高度在6m及6m以下，8次/h；車間高度在6m以上，5次/h。當(dāng)有害氣體的最高容許濃度小于或等于5mg/m3時(shí)，應(yīng)在上述的換氣次數(shù)的基礎(chǔ)上乘以1.5。168.1.4事故通風(fēng)16（2）設(shè)置事故通風(fēng)的注意事項(xiàng)事故排風(fēng)排出的氣體不設(shè)專門的進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)去加以補(bǔ)償；排出的氣體一般不進(jìn)行凈化或其它處理；排出劇毒的有害物時(shí)，排放高度應(yīng)該大于15m，并采取必要的化學(xué)處理措施；事故通風(fēng)設(shè)施必須設(shè)置在有害物散發(fā)的地點(diǎn)，其控制措施（如風(fēng)機(jī)開關(guān)等）應(yīng)分布安裝在室內(nèi)和室外便于操作的位置。

17（2）設(shè)置事故通風(fēng)的注意事項(xiàng)178.2集氣罩

在生產(chǎn)車間設(shè)置集氣罩的目的就是要通過集氣罩罩口來控制污染氣流的運(yùn)動(dòng)，來控制工業(yè)有害物在室內(nèi)的擴(kuò)散和傳播。集氣罩的性能對(duì)局部排氣系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有直接影響。設(shè)計(jì)完善的集氣罩能在不影響生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)操作的前提下，用較小的排氣量獲得最佳的效果，保證工作區(qū)有害物濃度不超過衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。本節(jié)主要介紹集氣罩罩口的氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律和集氣罩的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。8.2.1集氣罩罩口氣流運(yùn)動(dòng)的規(guī)律集氣罩罩口氣流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)直接影響集氣罩的性能，集氣罩罩口氣流運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是集氣罩設(shè)計(jì)必須了解的基礎(chǔ)知識(shí)之一。研究集氣罩罩口氣流運(yùn)動(dòng)的規(guī)律對(duì)于有效捕集污染物是十分重要的。集氣罩罩口氣流運(yùn)動(dòng)方式有兩種：一種是吸氣口氣流的吸入流動(dòng)；另一種是吹氣口氣流的吹出流動(dòng)。

188.2集氣罩在生產(chǎn)車間設(shè)置集氣罩的目的就是要（1）吸入氣流匯流與點(diǎn)匯

當(dāng)吸氣口吸氣時(shí)，在吸氣口附近形成負(fù)壓，周圍空氣從四面八方流向吸氣口，形成吸入氣流或匯流。當(dāng)吸氣口面積很小時(shí)可視為點(diǎn)匯等速面吸氣口外速度相等的點(diǎn)的集合，或者吸氣口外速度相等的點(diǎn)形成的空間曲面。根據(jù)物質(zhì)不滅定律，通過每個(gè)等速面的吸氣量相等，都等于等速面的面積乘以該等速面上的氣流速度。

圖8—2點(diǎn)匯氣流流動(dòng)情況

19（1）吸入氣流圖8—2點(diǎn)匯氣流流動(dòng)情況19

吸氣口氣流速度分布圖圖8—3圖8—4

四周無邊圓形吸氣口的速度分布圖

四周有邊圓形吸氣口的速度分布圖20吸氣口氣流速度分布圖圖吸氣口氣流速度分布的特點(diǎn)吸氣口氣流速度分布具有以下三個(gè)特點(diǎn)：①在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；②吸氣口氣流速度衰減較快，當(dāng)X／d＝1時(shí)，該點(diǎn)氣流速度大約降至吸氣口流速的7.5％；③對(duì)于結(jié)構(gòu)一定的吸氣口，不論吸氣口風(fēng)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)律也不同。

21吸氣口氣流速度分布的特點(diǎn)21（2）吹出氣流空氣從吹氣口吹出時(shí)，在空間形成的一股氣流稱為吹出氣流或射流。吹出氣流的類型吹出口可以是圓形、矩形和扁矩形。按吹出口形狀可以將射流分為圓射流和扁射流；根據(jù)空間界壁對(duì)射流的約束條件，射流可分為自由射流和受限射流；按射流內(nèi)部溫度的變化情況可分為等溫射流和非等溫射流。22（2）吹出氣流22等溫圓射流

等溫圓射流又稱等溫自由射流，等溫自由射流是自由射流中的常見流型。其結(jié)構(gòu)如圖8－5。極點(diǎn)邊境面是圓錐面射流核心段射流起始段過渡斷面射流基本段

圖8—5射流結(jié)構(gòu)示意圖

在集氣罩設(shè)計(jì)中常用到的等溫圓射流和扁射流的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算公式列于教材P509～510的表13-1中。23等溫圓射流23等溫自由射流特征①射流邊緣有卷吸周圍空氣的作用，這主要是由于湍流動(dòng)量交換引起的。②由于射流邊緣的卷吸作用，射流斷面不斷擴(kuò)大，其擴(kuò)散角α約為15o~20o。射流流量隨射流長度增加而增大。③射流核心段呈錐形不斷縮小。對(duì)于扁射流，x/2b0=2.5以前為核心段。④核心段以后，射流速度逐漸下降。射流各斷面的速度值雖不同，但其無因次速度分布相似。⑤射流中的靜壓與周圍靜止空氣的壓強(qiáng)相同。⑥射流各斷面動(dòng)量相等。⑦射流主體段的斷面速度分布不是均勻的。24等溫自由射流特征24圖8—6吹出氣流與吸人氣流

25圖8—6吹出氣流與吸人氣流25吸入氣流與吹出氣流主要差異吸入氣流與吹出氣流的差異主要有以下兩點(diǎn)：①吹出氣流由于卷吸作用，沿射流方向流量不斷增加，射流呈錐形；吸入氣體的等速面為橢球面，通過各等速面的流量相等，并等于吸入口的流量。②射流軸線上的速度基本上與射程成反比，而吸氣區(qū)內(nèi)氣流速度與距吸氣口的距離的平方成反比。所以吸氣口能量衰減很快，其作用范圍較小。③吹出氣流在較遠(yuǎn)處仍能保持其能量密度，吸入氣流則在離吸氣口不遠(yuǎn)處其能量密度就急劇下降。總之，吸入氣流和吹出氣流的流動(dòng)特性是不同的。這亦表明，吹出氣流的控制能力大，而吸入氣流則有利于接受。因此，可以利用吹出氣流作為動(dòng)力，把污染物輸送到吸氣口再捕集，或者利用吹出氣流阻擋、控制污染物的擴(kuò)散，這種把吹氣和吸氣結(jié)合起來的集氣方式稱為吹吸氣流。26吸入氣流與吹出氣流主要差異26

吹吸氣流

吹吸氣流是兩股氣流組合而成的合成氣流，其流動(dòng)狀況隨吹氣口和吸氣口的尺寸比以及流量比的不同而變化。三種基本形式的吹吸氣流的斷面形狀如圖8－7。圖8—7吹吸氣流的形狀

注：①H／D1<30，一般2<H／Dl>15；②v1、v3較小為好，v1>0.2m／s；③F3較小為好；④F1=D1較好；⑤采用經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)方式，使Q3或(Q1+Q3)最小。27吹吸氣流圖8—7吹吸氣流的形狀注：27圖中H表示吹氣口和吸氣口的距離；D1、D3、F1、F3分別表示吹氣口、吸氣口的尺寸及其法蘭邊寬度；Q1、Q2、Q3分別表示吹氣口的吹氣量、吸入的室內(nèi)空氣量和吸氣口的總排風(fēng)量；v1、v3分別為吹氣口和吸氣口的氣流速度。如果把圖8—7a、b、c簡單地看作三個(gè)木制品，若從橫向箭頭方向去推，a立即倒下，b、c則難以推倒。吹吸氣流的情況亦基本相同，吹氣口寬度大，抵抗以箭頭表示的側(cè)風(fēng)、側(cè)壓的能力就大。所以現(xiàn)在已把H／D1<30定為吹吸式集氣罩的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)值。從圖8—7還可以看出，當(dāng)吹氣量Q1一定時(shí)，圖8—7a的吹氣口寬度D1a小，吹氣速度v1a比b、c大，動(dòng)力消耗大，而且噪聲、振動(dòng)也大。當(dāng)排風(fēng)量Q3一定時(shí)，圖8—7b的吸氣口寬度D3b小，吸入速度v3b比a、c大，動(dòng)力消耗大，亦不理想。綜上所述，從抵抗側(cè)風(fēng)、側(cè)壓能力大，動(dòng)力消耗小等各方面要求綜合評(píng)價(jià)，圖8—7(c)的流動(dòng)形式較好。28圖中H表示吹氣口和吸氣口的距離；D1、D3、F1、F3分別表8.2.2集氣罩的基本類型集氣罩的形式和分類名目繁多，歸結(jié)起來，吸氣式集氣罩可分為：

密閉罩密閉罩是將污染源的局部或整體密閉起來的一種集氣罩。其作用原理是使污染物的擴(kuò)散限制在一個(gè)很小的密閉空間內(nèi)，僅在必須留出的罩上開口縫隙處吸入若干室內(nèi)空氣，使罩內(nèi)保持一定負(fù)壓，達(dá)到防止污染物外逸的目的。密閉罩的特點(diǎn)是，與其他類型集氣罩相比，所需排風(fēng)量最小，控制效果最好，且不受室內(nèi)橫向氣流的干擾。所以，在設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先考慮選用。一般來說，密閉罩多用于粉塵發(fā)生源，常稱為防塵密閉罩。按密閉罩的圍擋范圍和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可將其分為局部密閉罩(圖8—8)、整體密閉罩(圖8—9)和大容積密閉罩(圖8—10)三種。

298.2.2集氣罩的基本類型29

圖8—8局部密閉罩圖8—9整體密閉罩圖8—10大容積密閉罩30

排氣柜排氣柜也稱箱式集氣罩。由于生產(chǎn)工藝操作的需要，在罩上開有較大的操作孔。操作時(shí)，通過孔口吸人的氣流來控制污染物外逸。其捕集機(jī)理和密閉罩相類似，即將有害氣體發(fā)生源圍擋在柜狀空間內(nèi)，可視為開有較大孔口的密閉罩。化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)柜和小零件噴漆箱就是排氣柜的典型代表。排氣柜的特點(diǎn)是控制效果好，排風(fēng)量比密閉罩大，而小于其他型式集氣罩。排氣框排氣點(diǎn)位置，對(duì)于有效地排除有害氣體，不使之從操作口泄出有著重要影響。用于冷污染源或產(chǎn)生有害氣體密度較大的場(chǎng)合，排氣點(diǎn)宜設(shè)在排氣柜的下部(圖8—11a)；用于熱污染源或產(chǎn)生有害氣體密度較小的場(chǎng)合，排氣點(diǎn)宜設(shè)在排氣柜的上部(圖8—11b)；對(duì)于排氣柜內(nèi)產(chǎn)熱不穩(wěn)定的場(chǎng)合，為適應(yīng)各種不同工藝和操作情況，應(yīng)在柜內(nèi)空間的上、下部均設(shè)置排氣點(diǎn)，并裝設(shè)調(diào)節(jié)閥，以便調(diào)節(jié)上、下部排風(fēng)量的比例(圖8—11c)。

31排氣柜31圖8—11排氣柜a．排氣點(diǎn)設(shè)于下部的排氣柜；b．排氣點(diǎn)設(shè)于上部的排氣柜；c．上下部均設(shè)排氣點(diǎn)的排氣柜32圖8—11排氣柜32外部集氣罩外部集氣罩依靠罩口外吸人氣流的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)捕集污染物。外部集氣罩型式多樣，按集氣罩與污染源的相對(duì)位置可將其分為四類：上部集氣罩、側(cè)吸罩和槽邊集氣罩，見圖8—12。由于外部集氣罩吸氣方向與污染氣流運(yùn)動(dòng)方向往往不一致，一般需要較大風(fēng)量才能控制污染氣流的擴(kuò)散，而且容易受室內(nèi)橫向氣流的干擾，致使捕集效率降低。圖8-12外部集氣罩a．上部集氣罩；b．下部集氣罩；c．側(cè)吸罩；d．槽邊集氣罩

33外部集氣罩圖8-12外部集氣罩33接受集氣罩有些生產(chǎn)過程或設(shè)備本身會(huì)產(chǎn)生或誘導(dǎo)氣流運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)污染物一起運(yùn)動(dòng)，如由于加熱或慣性作用形成的污染氣流，接受式集氣罩即沿污染氣流流線方向設(shè)置吸氣罩口，污染氣流便可借助自身的流動(dòng)能量進(jìn)入罩口.圖8—13a為熱源上部的傘形接受罩，圖8—13b為捕集砂輪磨削時(shí)拋出的磨屑及粉塵的接受式集氣罩。

圖8—13接受式集氣罩

34接受集氣罩圖8—1334吹吸式集氣罩

當(dāng)外部集氣罩與污染源距離較大，單純依靠罩口的抽吸作用往往控制不了污染物的擴(kuò)散，則可以在外部集氣罩的對(duì)面設(shè)置吹氣口，將污染氣流吹向外部集氣罩的吸氣口，以提高控制效果。一般把這類依靠吹吸氣流的綜合作用來控制污染氣流擴(kuò)散的集氣方式稱為吹吸式集氣罩(圖8-14)。由于吹出氣流的速度衰減得慢，以及氣幕的作用，使室內(nèi)空氣混入量大為減少，所以達(dá)到同樣的控制效果時(shí)，要比單純采用外部集氣罩節(jié)約風(fēng)量，且不易受室內(nèi)橫向氣流的干擾。

圖8—14吹吸式集氣罩

35吹吸式集氣罩圖8—14吹吸式集氣罩358.2.3集氣罩的主要性能

表示集氣罩性能優(yōu)劣的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為排風(fēng)量和壓力損失。（1）排風(fēng)量的測(cè)定

實(shí)測(cè)罩口上的平均吸氣速度和罩口面積，P517（2）排風(fēng)量的計(jì)算方法

在工程設(shè)計(jì)中，常用控制速度法和流量比法計(jì)算集氣罩必須的排風(fēng)量。控制速度法

a.控制速度，控制點(diǎn)和控制距離的定義①控制速度在罩口前污染物擴(kuò)散方向的任意點(diǎn)上均能使污染物隨吸人氣流流人罩內(nèi)并將其捕集所必須的最小吸氣速度

②控制點(diǎn)吸氣氣流有效作用范圍內(nèi)的最遠(yuǎn)點(diǎn)

③控制距離控制點(diǎn)距罩口的距離

368.2.3集氣罩的主要性能36b.根據(jù)控制速度求集氣罩的排氣量的計(jì)算思路計(jì)算集氣罩排風(fēng)量時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)備及操作要求，確定集氣罩形狀及尺寸，由此可確定罩口面積；其次根據(jù)控制要求安排罩口與污染源相對(duì)位置，確定罩口幾何中心與控制點(diǎn)的距離；在工程設(shè)計(jì)中，當(dāng)確定控制速度后即可根據(jù)不同型式集氣罩罩口的氣流衰減規(guī)律求得罩口上氣流速度；罩口面積乘上氣流速度即為集氣罩排風(fēng)量圖8—15控制速度法

37b.根據(jù)控制速度求集氣罩的排氣量的計(jì)算思路圖8—15控c.控制速度法的適用范圍控制速度法一般適用于污染物發(fā)生量較小的冷過程的外部集氣罩設(shè)計(jì)。

d.控制速度法的關(guān)鍵采用控制速度法計(jì)算集氣罩的排風(fēng)量，關(guān)鍵在于確定控制速度和集氣罩結(jié)構(gòu)、安設(shè)位置及周圍氣流運(yùn)動(dòng)情況，一般通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)確定。如果缺乏現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)時(shí)可參考表8—1、表8—2確定。表8—1污染源的控制速度38c.控制速度法的適用范圍38表8—2考慮周圍氣流情況及污染物危害性選擇控制速度

流量比法

基本思路是：把集氣罩的排風(fēng)量Q3看作是污染氣流量Q1和從罩口周圍吸人室內(nèi)空氣量Q2之和，即：Q3=Q1+Q2=Q1(1+Q2／Q1)=Q1(1+K)比值Q2／Q1=K稱為流量比。K值越大，污染物越不易溢出罩外，但集氣罩排風(fēng)量Q3也隨之增大。考慮到設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理性，把能保證污染物不溢出罩外的最小K值稱為臨界流量比或極限流量比，用Kv表示。Kv=(Q2／Q1)limit

39表8—2考慮周圍氣流情況及污染物危害性選擇控制速度39如上所述，Kv值是決定集氣罩控制效果的主要因素。這種依據(jù)Kv值計(jì)算集氣罩排風(fēng)量的設(shè)計(jì)方法稱為流量比法。工程設(shè)計(jì)中采用的Kv計(jì)算公式需要通過實(shí)驗(yàn)研究求出。實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果表明，Kv與污染物發(fā)生量無關(guān)，只與污染源和集氣罩的相對(duì)尺寸有關(guān)。當(dāng)污染氣流與周圍空氣有一定溫差時(shí)，Kv值會(huì)相應(yīng)增大，當(dāng)△t<200℃時(shí)，按下式計(jì)算：Kv(△t)=Kv(△t=o)＋0．0012△t考慮到室內(nèi)橫向氣流的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)增加適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，則集氣罩排風(fēng)量計(jì)算式可寫成如下形式：Q3=Q1[1＋mKv（△t）](m3/s)式中：m——考慮干擾氣流影響的安全系數(shù)，按表8—3確定。表8—3流量比法的安全系數(shù)40如上所述，Kv值是決定集氣罩控制效果的主要因素。這種依（3）集氣罩的壓力損失

P521～5228.24集氣罩的設(shè)計(jì)方法（1）集氣罩的設(shè)計(jì)原則

集氣罩應(yīng)盡可能將污染源包圍起來，使污染物擴(kuò)散限制在最小范圍內(nèi)，以便防止橫向氣流干擾，減少排風(fēng)量。集氣罩的吸氣方向盡可能與污染流運(yùn)動(dòng)方向一致，充分利用污染氣流動(dòng)初始動(dòng)能。盡量減少集氣罩的開口面積，以減少排風(fēng)量。集氣罩的吸氣氣流不允許先經(jīng)過人工的呼吸區(qū)再進(jìn)入罩內(nèi)。集氣罩的結(jié)構(gòu)不應(yīng)妨礙工人操作和設(shè)備檢修。41（3）集氣罩的壓力損失41（2）密閉罩設(shè)計(jì)密閉罩的布置要求①盡可能將污染源密閉，以隔斷污染氣流與室內(nèi)氣流的聯(lián)系，防止污染物隨室內(nèi)氣流擴(kuò)散。罩上的觀察孔和檢修孔應(yīng)盡量小些，并躲開氣流正壓較高的位置。②密閉罩內(nèi)應(yīng)保持一定的均勻負(fù)壓，避免污染物從罩上縫隙外逸，為此需合理地組織罩內(nèi)氣流和正確地選擇吸風(fēng)點(diǎn)的位置。③吸風(fēng)點(diǎn)位置不宜設(shè)在物料集中地點(diǎn)和飛濺區(qū)內(nèi)，避免把大量物料吸人凈化系統(tǒng)。處理熱物料時(shí)，吸風(fēng)點(diǎn)宜設(shè)在罩子頂部，同時(shí)適當(dāng)加大罩子容積。④設(shè)計(jì)密閉罩，應(yīng)不妨礙工藝生產(chǎn)操作和方便檢修。密閉罩排風(fēng)量的確定P523①按開口或縫隙處空氣的吸入速度計(jì)算

②按經(jīng)驗(yàn)公式或數(shù)據(jù)確定排風(fēng)量

42（2）密閉罩設(shè)計(jì)42（3）外部集氣罩的設(shè)計(jì)外部集氣罩設(shè)計(jì)的方法和程序

目前國內(nèi)多用控制流速法計(jì)算外部集氣罩排風(fēng)量。工程設(shè)計(jì)中，一般先通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作情況和污染物散發(fā)情況的觀察和測(cè)定，確定罩型、罩口尺寸和控制點(diǎn)至罩口的距離以及控制速度。若已知外部集氣罩罩口氣流速度衰減公式，即可計(jì)算出罩口的吸入速度，再根據(jù)罩口面積和罩口氣流速度便可求得外部集氣罩的排風(fēng)量。圓形或矩形側(cè)吸罩

對(duì)于圓形或矩形側(cè)吸罩，沿罩口軸線的氣流速度衰減公式P524計(jì)算例題P524例13－1冷過程上部集氣罩P52543（3）外部集氣罩的設(shè)計(jì)43外部集氣罩設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題①為提高集氣罩的控制效果，減少無效氣流的吸人，罩口應(yīng)加設(shè)法蘭邊。上部集氣罩的吸人氣流易受橫向氣流的影響，最好靠墻布置，或在罩口四周加設(shè)活動(dòng)擋板(圖8—16)。

②為保證罩口吸氣速度均勻，集氣罩的擴(kuò)張角。不應(yīng)大于60o。當(dāng)污染源的平面尺寸較大時(shí)，為降低罩高度，可以將罩分割成幾個(gè)小罩子，(圖8—17a)；還可以在罩口加設(shè)擋板或氣流分布板，以保證罩口氣流速度分布均勻(圖8—17b)。圖8—16設(shè)有活動(dòng)擋板的傘形罩

圖8—17保證罩口氣流分布均勻的技術(shù)措施

44外部集氣罩設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題圖8—16圖8—1744（4）槽邊集氣罩的設(shè)計(jì)槽邊集氣罩是外部集氣罩的一種特殊形式，專門用于各種工業(yè)槽的污染控制。它有二種基本形式：平口式和條縫式。平口式一般在吸氣口不設(shè)法蘭邊，故吸氣范圍大，排風(fēng)量亦大。但當(dāng)槽靠墻布置時(shí)，如同設(shè)置了法蘭邊，減少了排風(fēng)量。

條縫式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是吸氣管截面高度E較大，E≥250mm的稱為高截面，E<250mm的稱為低截面。增大截面高度，如同在吸氣口處設(shè)置了法蘭邊，減少了吸氣范圍。因此，其排風(fēng)量比平口式小，且罩口氣流速度分布易均勻。條縫口應(yīng)保持較高的吸氣速度，一般采用6～9m／s。

圖8—19條縫式槽邊集氣罩

圖8—18平口式雙側(cè)槽邊集氣罩

45（4）槽邊集氣罩的設(shè)計(jì)圖8—19圖8—1845周邊式槽邊吸氣罩

①槽邊集氣罩的布置可分為單側(cè)和雙側(cè)兩種，單側(cè)適用于槽寬B≤700mm，B>700mm時(shí)用雙側(cè)。

②條縫式槽邊集氣罩還可以按圖8—20的形式布置，稱為周邊式槽邊吸氣罩。圖8—20周邊型槽邊集氣罩

46周邊式槽邊吸氣罩圖8—20周邊型槽邊集氣罩46各種類型的槽邊集氣罩的排風(fēng)量計(jì)算公式①高截面單側(cè)排風(fēng)：Q=2VxAB(B／A)0.2(m3／s)②低截面單側(cè)排風(fēng)：Q=3VxAB(B／A)0.2(m3／s)③高截面雙側(cè)排風(fēng)(總風(fēng)量)：Q=2VxAB(B／2A)0.2(m3／s)④低截面雙側(cè)排風(fēng)(總風(fēng)量)：Q=2VxAB(B／2A)0.2(m3／s)⑤高截面周邊環(huán)型排風(fēng)：Q=1.57VxD2(m3／s)⑥低截面周邊環(huán)型排風(fēng)：Q=2.36VxD2(m3／s)式中：A——槽長，m；B——槽寬，m；D——圓槽直徑，m；Vx——控制速度，(m／s)。47各種類型的槽邊集氣罩的排風(fēng)量計(jì)算公式47槽邊集氣罩局部阻力計(jì)算

槽邊集氣罩局部阻力?P可按下式計(jì)算：?P=(Pa)式中：——集氣罩局部阻力系數(shù)，一般取=2.34；

ρ——污染氣流的氣體密度，kg／m3；v0

——通過罩口的氣流速度，m／s。48槽邊集氣罩局部阻力計(jì)算48（5）熱源上部接受式集氣罩的設(shè)計(jì)

接受式集氣罩(簡稱接受罩)的特點(diǎn)是直接接受生產(chǎn)過程產(chǎn)生或誘導(dǎo)出來的污染氣流，其排風(fēng)量取決于接受的污染氣流量。因此，在設(shè)計(jì)接受罩時(shí)，首先應(yīng)確定污染氣流量的大小，并考慮橫向氣流干擾等影響，適當(dāng)加大接受罩的罩口尺寸和排風(fēng)量。生產(chǎn)過程產(chǎn)生或誘導(dǎo)出來的污染氣流，主要是指熱源上部的熱射流和粉狀物料在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所誘導(dǎo)的氣流。而后者的影響因素較為復(fù)雜，通常按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。熱源上部的熱射流亦有兩種形式：一種是生產(chǎn)設(shè)備本身散發(fā)的熱氣流，如煉鋼電弧爐爐頂?shù)臒釤煔?；一種是高溫設(shè)備表面對(duì)流散熱時(shí)形成的熱射流(對(duì)流氣流)。對(duì)于前者，一般通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)或有關(guān)工藝計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式求得熱氣流的起始流量。這里主要介紹熱源對(duì)流散熱形成熱射流流量的計(jì)算方法以及熱源上部接受罩的設(shè)計(jì)方法。

49（5）熱源上部接受式集氣罩的設(shè)計(jì)49高懸罩與低懸罩

圖8－21表示設(shè)置在熱源上部的接受罩以及罩下熱設(shè)備加熱周圍空氣而產(chǎn)生的熱射流的一般形態(tài)。熱射流在上升過程中，由于不斷混入周圍空氣，其流量和橫斷面積會(huì)不斷增大。若熱源的水平投影面積用A表示，當(dāng)熱射流上升高度H≤1.5A0.5(或H<1m)時(shí)，因上升高度較小，混入的空氣量較少，可近似認(rèn)為熱射流的流量和橫斷面積基本不變。一般將H≤1.5A0.5的熱源上部接受罩稱為“低懸罩”，而將H>1.5A0.5的接受罩稱為“高懸罩”。

圖8—21熱源上部接受罩50高懸罩與低懸罩圖8—21熱源上部接受罩50低懸罩熱射流起始流量計(jì)算

當(dāng)H≤1.5時(shí)，其熱射流起始流量Q0可按下式計(jì)算：Q0＝0.381(qHA2)1/3，(m3/s)式中：q——熱源水平表面對(duì)流散熱量，kW；H——罩口離熱源水平面的距離，m；A——熱源水平面投影面積，m2。熱源水平表面對(duì)流散熱量計(jì)算熱源水平表面對(duì)流散熱量可按下式計(jì)算：Q=0.0025·?t1.25A(kW)式中：?t——熱源水平表面與周圍空氣溫度差，K；P530例題13－351低懸罩熱射流起始流量計(jì)算51高懸罩熱射流起始流量計(jì)算當(dāng)熱射流的上升高度H>1.5時(shí)，其流量和橫斷面積會(huì)顯著增大。則熱射流不同上升高度上的流量、流速及其斷面直徑可按下列公式計(jì)算(參看圖8—21)：Qz＝8.07×10-2Z1.5q1/3Dz＝0.45Z0.88Vz＝0.51Z-0.29q1/3

式中：QZ——計(jì)算斷面上熱射流流量，m3／s；Dz——計(jì)算斷面上熱射流橫面斷面直徑，m；Vz——計(jì)算斷面上熱射流平均流速，m／s。上述公式是以點(diǎn)熱源為基礎(chǔ)按熱射流極點(diǎn)計(jì)算而得出的，當(dāng)熱源具有一定尺寸時(shí)，必須先用外延法求得熱射流極點(diǎn)。熱射流極點(diǎn)位于熱射流軸線上，在熱源下面2d0處，熱射流的大致界限的確定方法，是自極點(diǎn)引兩條經(jīng)過熱源兩側(cè)邊緣的輻射線。極點(diǎn)至計(jì)算斷面的有效距離Z可按下式計(jì)算：Z＝H＋2d0(m)式中：d0——熱源的當(dāng)量直徑，m；H——熱源至計(jì)算斷面的距離，m。

52高懸罩熱射流起始流量計(jì)算52熱源上部接受罩的設(shè)計(jì)在工程設(shè)計(jì)中，考慮到橫向氣流的影響，接受罩的斷面尺寸應(yīng)大于罩口斷面上熱射流的尺寸，接受罩的排風(fēng)量應(yīng)大于罩口斷面上的熱射流流量。①低懸罩罩口每邊尺寸需比熱設(shè)備尺寸增加150～200mm。②高懸罩罩口尺寸按下式確定：D=Dz＋0.8H(m)③低懸罩排風(fēng)量按下式計(jì)算：Q=Q0＋v′F′(m3/s)④高懸罩排風(fēng)量按下式計(jì)算：Q=Qz十v′F′(m3/s)式中：Q——考慮橫向氣流影響的接受罩排風(fēng)量，m3／s；F′——考慮橫向氣流影響，罩口擴(kuò)大的面積，即罩口面積減去熱射流的斷面積，m2；v′——罩口擴(kuò)大面積上空氣的吸入速度，通常取0.5～0.75m／s。53熱源上部接受罩的設(shè)計(jì)53（6）吹吸式集氣罩的設(shè)計(jì)要使吹吸式集氣罩在經(jīng)濟(jì)合理的前提下獲得最佳的使用效果，必須依據(jù)吹吸氣流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使兩股氣流有效結(jié)合，協(xié)調(diào)一致。吹吸罩的計(jì)算方法大致可歸納為兩類：一類是從射流理論出發(fā)而提出的控制速度法；另一類則是依據(jù)吹吸氣流的聯(lián)合作用而提出的各種計(jì)算方法，如臨界斷面法等。下面僅對(duì)臨界斷面法的計(jì)算作一介紹。

吹吸氣流是由射流和匯流兩股氣流合成的。射流的速度隨離吹氣口距離增加而逐漸減小，而匯流的速度隨靠近吸氣口而急劇增加。吹吸氣流的控制能力必然隨離吹氣口距離增加而逐漸減弱，靠近吸氣口又逐漸增強(qiáng)。所以吹吸氣口之間必然存在一個(gè)射流和匯流控制能力皆最弱的斷面，即臨界斷面(圖8—22)。臨界斷面一般發(fā)生在x／H=0.6～0.8之間。一般近似認(rèn)為，在臨界斷面前吹出氣流基本是按射流規(guī)律擴(kuò)展的。在臨界斷面后，由于吸人氣流的影響，斷面逐漸收縮。這就是說，吸氣口的影響主要發(fā)生在臨界斷面之后。

54（6）吹吸式集氣罩的設(shè)計(jì)54從控制污染物外逸的角度出發(fā)，臨界斷面上的氣流速度(稱為臨界速度)應(yīng)取為1～2m／s或更大些，并且要大于污染物的擴(kuò)散速度。為防止吹氣口堵塞，吹氣口寬度應(yīng)大于5mm，而吸氣口寬度一般應(yīng)大于50mm。設(shè)計(jì)槽邊吹吸罩，為防止液面波動(dòng)，吹氣口氣流速度應(yīng)限制在10m／s以下。根據(jù)臨界斷面法，可按以下公式設(shè)計(jì)吹吸罩：臨界斷面位置：x＝KH(m)吹氣口吹風(fēng)量：Q1＝K1HL1VL2／V1

(m3／s)吹氣口寬度：D1＝K1H（VL／V1）2(m)吸氣口排風(fēng)量：Q3＝K2HL3VL(m3/s)吸氣口寬度：D3＝K3H(m)圖8—22臨界斷面法

55從控制污染物外逸的角度出發(fā)，臨界斷面上的氣流速度(稱為臨界速式中：H——吹氣口至吸氣口的距離，m；L1、D1——吹氣口長度、寬度，m；L3、D3——吸氣口長度、寬度，m；

VL——臨界速度，m／s；V1——吹氣口氣流平均速度，一般取8～10m／s；K1、K2、K3、K4均為系數(shù)，由表8—4查得。表中數(shù)值是在湍流系數(shù)＝0.2的條件下得出的。

表8—4臨界斷面法有關(guān)系數(shù)

56式中：H——吹氣口至吸氣口的距離，m；568.3管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

8.3.1管道系統(tǒng)的壓力損失計(jì)算

管道內(nèi)氣體流動(dòng)的壓力損失有兩種，一種是由于氣體本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦而產(chǎn)生的壓力損失，另一種是氣體流經(jīng)管道系統(tǒng)中某些局部構(gòu)件時(shí)，由于流速大小和方向改變形成渦流而產(chǎn)生的壓力損失。前者稱為摩擦壓力損失或沿程壓力損失。后者稱為局部壓力損失。（1）摩擦壓力損失摩擦壓力損失產(chǎn)生的原因

氣體本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦578.3管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)8.3.1管道系統(tǒng)的壓力損失計(jì)算5摩擦壓力損失的計(jì)算公式

根據(jù)流體力學(xué)的原理，氣體流經(jīng)斷面不變的直管時(shí)，摩擦壓力損失△pL可按下式計(jì)算：

△pL＝l·（λ/4Rs）·（ρv2/2）＝lRm

(Pa)

Rm＝（λ/4Rs）·（ρv2/2）式中：Rm——單位長度管道的摩擦壓力損失，簡稱比壓損，Pa／m；

l——直管段長度，m；λ——摩擦壓損系數(shù)；

v——管道內(nèi)氣體的平均流速，m／s；

ρ——管道內(nèi)氣體的密度，kg／m3；Rs——管道的水力半徑，m。

58摩擦壓力損失的計(jì)算公式58管道的水力半徑

它是指流體流經(jīng)直管段時(shí)，流體的斷面積A(m2)與潤濕周邊x(m)之比，即

Rs＝A／x對(duì)于氣體充滿直徑為d的圓形管道的水力半徑：

Rs

＝（πd2/4）/πd＝d/4

→

Rm

＝λ/d·（ρv2/2）圓形管道比壓損的確定

λ值的確定是計(jì)算Rm值（比壓損）的關(guān)鍵。

λ值是管道中氣體的流動(dòng)狀態(tài)（Re準(zhǔn)數(shù)）及管道相對(duì)粗糙度（K／d）的函數(shù)。

P537公式《全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表》(以下簡稱“計(jì)算表”)是根據(jù)我國制定的通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格而相應(yīng)編制的計(jì)算表。計(jì)算表的適應(yīng)條件、使用方法P53759管道的水力半徑59矩形管道比壓損的確定

①流速當(dāng)量直徑計(jì)算法矩形管道的流速當(dāng)量直徑定義為，若矩形管道和某圓形管道的壓損系數(shù)相等、管道內(nèi)流速相等和管道比壓損相等時(shí)，則將圓形管道的直徑稱為該矩形管道的流速當(dāng)量直徑，以dv表示。由上述定義，經(jīng)推導(dǎo)可以得到邊長為d、凸的矩形管道流速當(dāng)量直徑的計(jì)算式為：dv

＝2ab／(a十b)求得dv值后，再由dv和矩形管道內(nèi)的實(shí)際流速去查圓形管道的比壓損計(jì)算表，得到的Rm值或λ/d值即可作為矩形管道的計(jì)算值。必須指出，在這種計(jì)算方法中，以dv表示管徑的圓形管道中的流量與矩形管道中的實(shí)際流量是不相等的，故不能用矩形管道的實(shí)際流量去查表，而只能用矩形管道的實(shí)際流速和dv來查表。

②用“計(jì)算表”直接計(jì)算上述的“計(jì)算表”已專門作出了矩形風(fēng)管壓損計(jì)算表，可根據(jù)已知的流量和選取的流速在“計(jì)算表”中直接查出需要設(shè)計(jì)的管道尺寸和Rm值。60矩形管道比壓損的確定60（2）局部壓力損失局部壓力損失產(chǎn)生的原因氣體流經(jīng)管道系統(tǒng)中某些局部構(gòu)件時(shí)，由于流速大小和方向改變形成渦流，產(chǎn)生了能量損失。

局部壓力損失的計(jì)算公式

局部壓力損失Δpm一般用動(dòng)壓頭的倍數(shù)表示，即

Δpm＝ζρv2/2(Pa)

式中：ζ——局部壓損系數(shù)；

v

——異形管件處管道斷面平均流速，m／s。局部壓損系數(shù)局部壓損系數(shù)ζ通常是通過實(shí)驗(yàn)確定的。

各種管件的局部壓損系數(shù)在有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中可以查到。

61（2）局部壓力損失61（3）管道內(nèi)流動(dòng)氣體的壓力分布相對(duì)壓力的表示方法全壓、靜壓、動(dòng)壓、負(fù)壓、正壓等相對(duì)壓力表示的物理意義。氣體在管道內(nèi)的流動(dòng)過程中，壓力在不斷發(fā)生變化。在管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以通過管道內(nèi)壓力分布圖來分析設(shè)計(jì)是否合理，從而改進(jìn)設(shè)計(jì)。對(duì)于已經(jīng)運(yùn)行的系統(tǒng)，也可根據(jù)它去分析存在問題，以便提出改進(jìn)措施。一般說來，風(fēng)機(jī)的壓力等于凈化系統(tǒng)的全部壓力損失，風(fēng)機(jī)吸入段的全壓和靜壓均為負(fù)值，壓出段為正值。凈化系統(tǒng)總壓力損失等于各串聯(lián)部分壓力損失之和，并聯(lián)的各管道的壓力損失相等。

62（3）管道內(nèi)流動(dòng)氣體的壓力分布62（4）管道計(jì)算管道計(jì)算的目的管道計(jì)算的目的主要是確定管道直徑和系統(tǒng)壓力損失，并由系統(tǒng)的總風(fēng)量和總壓力損失選擇適當(dāng)?shù)娘L(fēng)機(jī)和電機(jī)。管道計(jì)算的常用方法管道計(jì)算的常用方法是流速控制法，也稱比摩阻法，即以管道內(nèi)氣流速度作為控制因素，據(jù)此計(jì)算管徑和壓力損失。管道計(jì)算的步驟①確定各抽風(fēng)點(diǎn)位置和風(fēng)量、凈化裝置、風(fēng)機(jī)和其他部件的型號(hào)規(guī)格、風(fēng)管材料等。②根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況布置管道，繪制管道系統(tǒng)軸測(cè)圖，進(jìn)行管段編號(hào)，標(biāo)注長度和風(fēng)量。管段長度一般按兩管件中心線間距離計(jì)算，不扣除管件(如三通、彎頭)本身長度。63（4）管道計(jì)算63

③確定管道內(nèi)的氣體流速當(dāng)氣體流量一定時(shí)，若流速選高了，則管道斷面尺寸小，材料消耗少，一次投資減少。但系統(tǒng)壓損增大，噪聲增大，動(dòng)力消耗增大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用增高。對(duì)于除塵管道，還會(huì)增加管道的磨損；反之，若流速選低了，噪聲和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用降低，但一次投資增加。對(duì)于除塵管道，流速過低，還可能發(fā)生粉塵沉積而堵塞管道。因此，要使管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理，必須選擇適當(dāng)?shù)牧魉?，使投資和運(yùn)行費(fèi)的總和最小。P539表14—2所列為除塵管道內(nèi)最低氣流速度，可供設(shè)計(jì)參考。

④根據(jù)系統(tǒng)各管段的風(fēng)量和選擇的流速確定各管段的斷面尺寸對(duì)于圓形管道，在已知流量Q和預(yù)先選取流速v的前提下，管道內(nèi)徑可按下式計(jì)算：

d＝18.8(Q/v

)0.5或d＝1.88(W/ρv)0.5

式中：Q——體積流量，m3／h；W——質(zhì)量流量，kg／h。對(duì)于除塵管道，為防止積塵堵塞，管徑不得小于下列數(shù)值：輸送細(xì)粉塵(如篩分和研磨的細(xì)粉)，d≥80mm；輸送較粗粉塵(如木屑)，d≥100mm；輸送粗粉塵(有小塊物)，d≥130mm。確定管道斷面尺寸時(shí)，應(yīng)盡量采用“計(jì)算表”中所列的全國通用通風(fēng)管道的統(tǒng)一規(guī)格，以利于工業(yè)化加工制作。

64③確定管道內(nèi)的氣體流速64

⑤計(jì)算壓損風(fēng)管斷面尺寸確定后，按管內(nèi)實(shí)際流速計(jì)算壓損。壓損計(jì)算應(yīng)從最不利環(huán)路(系統(tǒng)中壓損最大的環(huán)路)開始。

⑥并聯(lián)管道壓力平衡計(jì)算對(duì)并聯(lián)管道進(jìn)行壓力平衡計(jì)算兩分支管段的壓力差應(yīng)滿足以下要求：除塵系統(tǒng)應(yīng)小于10％，其他通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)小于15％。否則，必須進(jìn)行管徑調(diào)整或增設(shè)調(diào)壓裝置(閥門、阻力圈等)，使之滿足上述要求。調(diào)整管徑平衡壓力，可按下式計(jì)算：

d2＝d1（Δp1/Δp2）0.225式中：d2——調(diào)整后的管徑，mm；

d1——調(diào)整前的管徑，mm；

Δp1——管徑調(diào)整前的壓力損失，Pa；

Δp2——壓力平衡基準(zhǔn)值(若調(diào)整支管管徑，即為干管的壓力損失)，Pa。

⑦計(jì)算管道系統(tǒng)的總壓力損失(即系統(tǒng)中最不利環(huán)路的總壓力損失)。以上計(jì)算內(nèi)容可列表進(jìn)行。65⑤計(jì)算壓損65

⑧根據(jù)系統(tǒng)的總風(fēng)量、總壓損選擇通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)選擇通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量按下式計(jì)算：Q0＝(1+K1)Q(m3／h)式中：Q——管道計(jì)算的總風(fēng)量，m3／h；

K1——系統(tǒng)漏風(fēng)安全系數(shù)。一般管道取K1＝0.1；除塵管道取K1＝0.1～0.15。選擇通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓按下式計(jì)算：

Δp0＝(1+K2

)Δpρ0/ρ＝（1+K2）ΔpTp0/（T0p）式中：Δp——管道計(jì)算的總壓力損失，Pa；

K2——考慮管道計(jì)算誤差及系統(tǒng)漏風(fēng)等因素所采用的安全系數(shù)。一般管道取K2＝0.1~0.15，除塵管道取K2＝0.15～0.2；ρ0、p0、T0——通風(fēng)機(jī)性能表中給出的標(biāo)定狀態(tài)的空氣密度、壓力、溫度。一般說，p0＝101．3kPa，對(duì)于通風(fēng)機(jī)T0＝20℃，ρ0＝1.2kg／m3，對(duì)于引風(fēng)機(jī)T0=200℃，ρ0=0.745kg／m3；ρ、p、T——運(yùn)行工況下進(jìn)入風(fēng)機(jī)時(shí)的氣體密度、壓力和溫度。66⑧根據(jù)系統(tǒng)的總風(fēng)量、總壓損選擇通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)66選擇通風(fēng)機(jī)的型號(hào)規(guī)格

計(jì)算出Q0和Δp0后，即可按通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本給出的性能曲線或表格選擇所需通風(fēng)機(jī)的型號(hào)規(guī)格。計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需的功率所需電動(dòng)機(jī)的功率Ne可按下式計(jì)算

Ne＝Q0Δp0

K/（3.6×106η1η2）(KW)式中：K——電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)。對(duì)于通風(fēng)機(jī)，電機(jī)功率為2～5KW時(shí)，取1.2，大于5KW時(shí)取1.15；對(duì)于引風(fēng)機(jī)取1.3；η1——通風(fēng)機(jī)全壓效率，可由通風(fēng)機(jī)樣本中查得，一般為0.5～0.7；

η2——機(jī)械傳動(dòng)效率，對(duì)于直聯(lián)傳動(dòng)為1，聯(lián)軸器傳動(dòng)為0.98，皮帶傳動(dòng)為0.95。67選擇通風(fēng)機(jī)的型號(hào)規(guī)格67風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)是對(duì)氣體壓縮和氣體輸送機(jī)械的習(xí)慣簡稱，通常所說的風(fēng)機(jī)包括通風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)以及羅茨鼓風(fēng)機(jī)，離心式風(fēng)機(jī),回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī),水環(huán)式風(fēng)機(jī),但是不包括活塞壓縮機(jī)等容積式鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。風(fēng)機(jī)主要由風(fēng)葉、百葉窗、開窗機(jī)構(gòu)、電機(jī)、皮帶輪、進(jìn)風(fēng)罩、內(nèi)框架、機(jī)殼、安全網(wǎng)等部件組成。開機(jī)時(shí)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，并使開窗機(jī)構(gòu)打開百葉窗排風(fēng)。停機(jī)時(shí)百葉窗自動(dòng)關(guān)閉。68風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)是對(duì)氣體壓縮和氣體輸送機(jī)械的習(xí)慣簡稱，通常所說的風(fēng)風(fēng)機(jī)分類

按使用材質(zhì)分類：鐵殼風(fēng)機(jī)（普通風(fēng)機(jī)）、玻璃鋼風(fēng)機(jī)、塑料風(fēng)機(jī)、不銹鋼風(fēng)機(jī)等。根據(jù)氣流進(jìn)入葉輪后的流動(dòng)方向分為：軸流式風(fēng)機(jī)、離心式風(fēng)機(jī)和斜流(混流)式風(fēng)機(jī)。按用途分為：壓入式局部風(fēng)機(jī)和隔爆電動(dòng)機(jī)置于流道外或在流道內(nèi)，隔爆電動(dòng)機(jī)置于防爆密封腔的抽出式局部風(fēng)機(jī)。按照加壓的形式可分為：單級(jí)、多級(jí)加壓風(fēng)機(jī)。如4-72是單級(jí)加壓，羅茨風(fēng)機(jī)則是多級(jí)加壓風(fēng)機(jī)。按壓力可分為：低壓風(fēng)機(jī),中壓風(fēng)機(jī),高壓風(fēng)機(jī)。69風(fēng)機(jī)分類按使用材質(zhì)分類：鐵殼風(fēng)機(jī)（普通風(fēng)機(jī)）、玻璃鋼風(fēng)機(jī)、高壓風(fēng)機(jī)70高壓風(fēng)機(jī)704－72風(fēng)機(jī)714－72風(fēng)機(jī)71鍋爐引風(fēng)機(jī)72鍋爐引風(fēng)機(jī)72高壓風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)73高壓風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)73風(fēng)機(jī)運(yùn)行的注意事項(xiàng)

風(fēng)機(jī)允許全壓起動(dòng)或降壓起動(dòng)，但應(yīng)注意，全壓起動(dòng)時(shí)的電流約為5～7倍的額定電流，降壓起動(dòng)轉(zhuǎn)距與電流平方成正比，當(dāng)電網(wǎng)容量不足時(shí)，應(yīng)采用降壓起動(dòng)。風(fēng)機(jī)在試車時(shí)，應(yīng)認(rèn)真閱讀產(chǎn)品說明書，檢查接線方法是否同接線圖相符；應(yīng)認(rèn)真檢查供給風(fēng)機(jī)電源的工作電壓是否符合要求，電源是否缺相或同相位，所配電器元件的容量是否符合要求。試車時(shí)人數(shù)不少于兩人，一人控制電源，一人觀察風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象立即停機(jī)檢查；首先檢查旋轉(zhuǎn)方向是否正確；風(fēng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，應(yīng)立即檢查運(yùn)轉(zhuǎn)電流是否平衡、電流是否超過額定電流；若不有正常現(xiàn)象，應(yīng)停機(jī)檢查。運(yùn)轉(zhuǎn)五分鐘后，停機(jī)檢查風(fēng)機(jī)是否有異?，F(xiàn)象，確認(rèn)無異?，F(xiàn)象再開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。雙速風(fēng)機(jī)試車時(shí)，應(yīng)先起動(dòng)低速，并檢查旋轉(zhuǎn)方向是否正確；起動(dòng)高速成時(shí)必須待風(fēng)機(jī)靜止后再起動(dòng)，以防高速反向旋轉(zhuǎn)，引起開關(guān)跳閘及電機(jī)受損。

74風(fēng)機(jī)運(yùn)行的注意事項(xiàng)風(fēng)機(jī)允許全壓起動(dòng)或降壓起動(dòng)，但應(yīng)注意，全風(fēng)機(jī)運(yùn)行的注意事項(xiàng)（續(xù)）風(fēng)機(jī)達(dá)到正常轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)檢測(cè)風(fēng)機(jī)輸入電流是否正常，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行電流不能超過其額定電流。若運(yùn)行電流超過其額定電流，應(yīng)檢查供給風(fēng)機(jī)的電壓是否正常。風(fēng)機(jī)所需電機(jī)功率是指在一定工況下，對(duì)離心風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)箱，進(jìn)風(fēng)口全開時(shí)所需功率較大。若進(jìn)風(fēng)口全開進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，則電機(jī)有損壞的可能。風(fēng)機(jī)試車時(shí)最好將風(fēng)機(jī)進(jìn)口或出口管路上的閥門關(guān)閉，運(yùn)轉(zhuǎn)后將閥門漸漸開啟，達(dá)到所需工況為止，并注意風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)電流是否超過額定電流。

風(fēng)機(jī)外殼或電機(jī)外殼的接地必須可靠。禁止反方向旋轉(zhuǎn)，禁止超額定電流運(yùn)行，禁止缺相運(yùn)行。禁止在運(yùn)轉(zhuǎn)中維護(hù)風(fēng)機(jī)。

75風(fēng)機(jī)運(yùn)行的注意事項(xiàng)（續(xù)）風(fēng)機(jī)達(dá)到正常轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)檢測(cè)風(fēng)機(jī)輸入電選擇風(fēng)機(jī)的原則

在選擇通風(fēng)機(jī)前，應(yīng)了解國內(nèi)通風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量情況，如生產(chǎn)的通風(fēng)機(jī)品種、規(guī)格和各種產(chǎn)品的特殊用途，新產(chǎn)品的發(fā)展和推廣情況等，還應(yīng)充分考慮環(huán)保的要求，以便擇優(yōu)選用風(fēng)機(jī)。根據(jù)通風(fēng)機(jī)輸送氣體的物理、化學(xué)性質(zhì)的不同，選擇不同用途的通風(fēng)機(jī)。如輸送有爆炸和易燃?xì)怏w的應(yīng)選防爆通風(fēng)機(jī)；排塵或輸送煤粉的應(yīng)選擇排塵或煤粉通風(fēng)機(jī)；輸送有腐蝕性氣體的應(yīng)選擇防腐通風(fēng)機(jī)；在高溫場(chǎng)合下工作或輸送高溫氣體的應(yīng)選擇高溫通風(fēng)機(jī)等。在通風(fēng)機(jī)選擇性能圖表上查得有二種以上的通風(fēng)機(jī)可供選擇時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇效率較高、機(jī)號(hào)較小、調(diào)節(jié)范圍較大的一種，當(dāng)然還應(yīng)加以比較，權(quán)衡利弊而決定。如果選定的風(fēng)機(jī)葉輪直徑較原有風(fēng)機(jī)的葉輪直徑偏大很多時(shí)，為了利用原有電動(dòng)機(jī)軸、軸承及支座等，必須對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間、風(fēng)機(jī)原有部件的強(qiáng)度及軸的臨界轉(zhuǎn)速等進(jìn)行核算。76選擇風(fēng)機(jī)的原則在選擇通風(fēng)機(jī)前，應(yīng)了解國內(nèi)通風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)和產(chǎn)品選擇風(fēng)機(jī)的原則（續(xù)）選擇離心式通風(fēng)機(jī)時(shí)，當(dāng)其配用的電機(jī)功率小于或等于75KW時(shí)，可不裝設(shè)僅為啟動(dòng)用的閥門。當(dāng)排送高溫?zé)煔饣蚩諝舛x擇離心鍋爐引風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)設(shè)啟動(dòng)用的閥門，以防冷態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)造成過載。對(duì)有消聲要求的通風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)首先選擇效率高、葉輪圓周速度低的通風(fēng)機(jī)，且使其在最高效率點(diǎn)工作；還應(yīng)根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)的傳播方式，采取相應(yīng)的消聲和減振措施。通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的減振措施，一般可采用減振基礎(chǔ)，如彈簧減振器或橡膠減振器等。在選擇通風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)盡量避免采用通風(fēng)機(jī)并聯(lián)或串聯(lián)工作。當(dāng)不可避免時(shí)，應(yīng)選擇同型號(hào)、同性能的通風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作。當(dāng)采用串聯(lián)時(shí)，第一級(jí)通風(fēng)機(jī)到第二級(jí)通風(fēng)機(jī)之間應(yīng)有一定的管路聯(lián)結(jié)。所選用的新風(fēng)機(jī)應(yīng)考慮充分利用原有設(shè)備、適合現(xiàn)場(chǎng)制作安裝及安全運(yùn)行等問題。77選擇風(fēng)機(jī)的原則（續(xù)）選擇離心式通風(fēng)機(jī)時(shí)，當(dāng)其配用的電機(jī)功率小8.3.2管道系統(tǒng)布置及部件

一、管道系統(tǒng)布置管道系統(tǒng)布置主要包括系統(tǒng)劃分、管網(wǎng)配置和管道布置等內(nèi)容。（1）系統(tǒng)劃分原則系統(tǒng)劃分應(yīng)充分考慮管道輸送氣體(粉塵)的性質(zhì)、操作制度、相互距離、回收處理等因素，以確保管道系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。符合以下條件者，可以合為一個(gè)管道系統(tǒng)：①污染物性質(zhì)相同，生產(chǎn)設(shè)備同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，便于污染物統(tǒng)一集中處理的場(chǎng)合。②污染物性質(zhì)不同，生產(chǎn)設(shè)備同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，但允許不同污染物混合或污染物無回收價(jià)值的場(chǎng)合。③盡可能將同一生產(chǎn)工序中同時(shí)操作的污染設(shè)備排風(fēng)點(diǎn)合為一個(gè)系統(tǒng)。788.3.2管道系統(tǒng)布置及部件78凡發(fā)生下列幾種情況之一者不能合為一個(gè)系統(tǒng)：①不同排風(fēng)點(diǎn)的污染物混合后會(huì)引起燃燒或爆炸危險(xiǎn)，或形成毒性更大的污染物的場(chǎng)合；②不同溫度和濕度的污染氣流，混合后會(huì)引起管道內(nèi)結(jié)露和堵塞的場(chǎng)合；③因粉塵或氣體性質(zhì)不同，共用一個(gè)系統(tǒng)會(huì)影響回收或凈化效率者。（2）管網(wǎng)配置方式管網(wǎng)布置的一個(gè)重要問題就是要實(shí)現(xiàn)各支管間的壓力平衡，以保證各吸氣點(diǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)控制污染物擴(kuò)散的效果。為保證多分支管系統(tǒng)管網(wǎng)中各支管間壓力平衡，常用的管網(wǎng)布置有三種方式：干管配管方式(圖8—23a)。與其他方式相比，管網(wǎng)布置緊湊，占地小，投資省，施工方便，應(yīng)用較廣泛。但各支管間壓力計(jì)算比較繁瑣，給設(shè)計(jì)增加一定的工作量。

79凡發(fā)生下列幾種情況之一者不能合為一個(gè)系統(tǒng)：79個(gè)別配管方式(圖8—23b)。吸氣(塵)點(diǎn)多的系統(tǒng)管網(wǎng)，可采用大斷面的集合管連接各分支管，集合管內(nèi)流速不宜超過3—6m／s(水平集合管≤3m／s。垂直集合管≤6m／s)，以利各支管間壓力平衡。對(duì)于除塵系統(tǒng)，集合管還能起初凈化作用，但管底應(yīng)設(shè)清除積灰的裝置。環(huán)狀配管方式(圖8—23c)，亦稱對(duì)稱性管網(wǎng)布置方式。顯然，對(duì)于支管多和復(fù)雜管網(wǎng)系統(tǒng)，支管間壓力易于平衡，但會(huì)帶來管路較長、系統(tǒng)阻力增加等問題。

圖8—23管網(wǎng)布置的三種方式80個(gè)別配管方式(圖8—23b)。吸氣(塵)點(diǎn)多的系統(tǒng)管網(wǎng)，可采（3）管道布置的原則

管道布置應(yīng)從系統(tǒng)總體布局出發(fā)，既要考慮系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性，又要與總圖、工藝、土建等有關(guān)專業(yè)密切配合，統(tǒng)一規(guī)劃，力求簡單、緊湊，縮短管線，減少占地和空間，節(jié)省投資，不影響工藝操作、調(diào)節(jié)和維修。管道布置一般原則

輸送不同介質(zhì)的管道，布置原則不完全相同，取其共性作為管道布置的一般原則。管道敷設(shè)分明裝和暗設(shè)，應(yīng)盡量明裝，以便檢修；管道應(yīng)盡量集中成列，平行敷設(shè)，盡量沿墻或柱敷設(shè)；管道與梁、柱、墻、設(shè)備及管道之間應(yīng)留有足夠距離，以滿足施工、運(yùn)行、檢修和熱脹冷縮的要求。一般間距不應(yīng)小于100～150mm；管道通過人行橫道時(shí)，與地面凈距不應(yīng)小于2m，橫過公路時(shí)不應(yīng)小于4.5m，橫過鐵路時(shí)與軌面凈距不得小于6m；水平管道敷設(shè)應(yīng)有一定的坡度，以便于放氣、放水、疏水和防止積塵，一般坡度不小于0.005°，坡度應(yīng)考慮斜向風(fēng)機(jī)方向，并應(yīng)在風(fēng)管的最低點(diǎn)和風(fēng)機(jī)底部裝設(shè)水封泄液管；捕集含有劇毒、易燃、易爆物質(zhì)的管道系統(tǒng)，其正壓段一般不應(yīng)穿過其他房間。穿過其他房間時(shí)，該段管道上不宜設(shè)法蘭或閥門。81（3）管道布置的原則81除塵管道布置原則除塵管道布置除應(yīng)遵守上述一般原則外，還應(yīng)滿足以下要求：除塵管道力求順直，保證氣流通暢。當(dāng)必須水平敷設(shè)時(shí)，要有足夠的流速以防止積塵。對(duì)易產(chǎn)生積灰的管道，必須設(shè)置清灰孔；為減輕風(fēng)機(jī)磨損，特別當(dāng)氣體含塵濃度較高時(shí)(大于3g／m3時(shí))，應(yīng)將凈化裝置設(shè)在風(fēng)機(jī)的吸入段。分支管與水平管或傾斜主干管連接時(shí)，應(yīng)從上部或側(cè)面接入。三通管的夾角一般不大于30°。當(dāng)有幾個(gè)分支管匯合于同一主干管時(shí)，匯合點(diǎn)最好不設(shè)在同一斷面上。輸送氣體中含磨琢性強(qiáng)的粉塵時(shí)，在局部壓力較大的地方應(yīng)采取防磨措施，并在設(shè)計(jì)中考慮到管件的檢修方便。高溫?zé)煔獾墓芏螒?yīng)設(shè)置伸縮裝置。82除塵管道布置原則82二、管道和部件

(1)管道材料和連接管道材料：制作管道的材料一般有磚、混凝土、爐渣石膏板、鋼板、木板(膠合板或纖維板)、石棉板、硬聚氯乙烯板等，其中最常用的材料是鋼板。連接：連接需要移動(dòng)風(fēng)口的管道要用各種軟管，如金屬軟管、塑料軟管、橡膠管、帆布管等?？傊?，管道材料應(yīng)根據(jù)使用要求和就地取材的原則選用。由鋼板制作的管道具有堅(jiān)固、耐用、造價(jià)低、易于制作安裝等一系列優(yōu)點(diǎn)。常用的鋼板有普通薄鋼板和鍍鋅鋼板兩種。對(duì)于不同系統(tǒng)，因其輸送的氣體性質(zhì)不同，并考慮到適應(yīng)強(qiáng)度的要求，必須選用不同厚度的鋼板制作?？紤]到粉塵對(duì)管壁磨損，除塵管道的鋼板厚度應(yīng)不小于1.5～3.0mm，管道厚度和直徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以由“計(jì)算表”查得。如果管道易受撞擊或機(jī)械磨損以及高溫管道，鋼板的厚度還要加大。輸送腐蝕性氣體的管道，如涂刷防腐油漆的鋼板仍不能滿足要求，可采用硬聚氯乙烯塑料板，但注意這種材料只適用于-10～+60℃，且不防火。輸送含酸蒸氣時(shí)，一般采用含鈦鋼材，或選用塑料管、陶瓷管。83二、管道和部件83管道斷面形狀選擇管道斷面的形狀有圓形和矩形兩種。兩者相比，在相同斷面積時(shí)圓形管道的壓損小些，材料省些。圓形管道直徑較小時(shí)比較容易制作，便于保溫。但圓形管道系統(tǒng)管件的放樣、加工較矩形管道困難，布置時(shí)不易與建筑協(xié)調(diào)，明裝時(shí)不易布置得美觀。矩形管道不僅有效斷面積小，而且其四角的渦流是造成壓力損失、噪聲、振動(dòng)的原因。當(dāng)管徑較小，管內(nèi)流速高時(shí)，大都采用圓形管道，例如除塵系統(tǒng)。但有關(guān)試驗(yàn)資料證明，輸送高溫?zé)煔鈺r(shí)，矩形管道的強(qiáng)度要比圓形管道高。當(dāng)管道斷面尺寸大時(shí)，為了充分利用建筑空間，有時(shí)也采用矩形管道。84管道斷面形狀選擇84管道連接管道系統(tǒng)大都采用焊接或法蘭連接。為保證法蘭連接的密封性，法蘭間應(yīng)加襯墊，襯墊厚度為3～5mm，墊片應(yīng)與法蘭齊平，不得凸人管內(nèi)。襯墊材料隨輸送氣體性質(zhì)和溫度而不同：①輸送氣體溫度不超過70℃的風(fēng)管，采用浸過干性油的厚紙墊或浸過鉛油的麻辮。②除塵風(fēng)管應(yīng)采用橡膠墊或石棉繩。③輸送氣體溫度超過70℃的風(fēng)管，必須采用石棉厚紙墊或石棉繩。高溫?zé)煔夤艿?，為保證管道系統(tǒng)密閉性，應(yīng)盡量采用焊接方式。為方便檢修，以焊接為主的管道系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置足夠數(shù)量的法蘭，穿過墻壁或擋板的那段管道不宜有焊縫或法蘭。85管道連接85排氣筒設(shè)置凈化系統(tǒng)的排氣筒(煙囪)一般應(yīng)高出周圍建筑物3m。排氣筒高度及排氣速度和溫度要有利于氣體高空擴(kuò)散稀釋，排氣筒頂部一般不設(shè)風(fēng)帽。為防止雨水進(jìn)入，可參照?qǐng)D8—24所示方式，設(shè)置偏心彎頭或排水口。圖8—24排風(fēng)主管排水裝置86排氣筒設(shè)置圖8—24排風(fēng)主管排水裝置86（2）管道系統(tǒng)部件

異形管件管道系統(tǒng)的異形管件包括彎頭、三通、變徑管等。閥門閥門按其用途可分為調(diào)節(jié)閥門和啟動(dòng)閥門；按控制方式可分為手動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)或遠(yuǎn)距離控制等。測(cè)孔管道系統(tǒng)必須設(shè)各種測(cè)孔，用于測(cè)定風(fēng)量、風(fēng)壓、溫度、污染物濃度等。清灰孔：設(shè)置清灰孔或人孔，便于及時(shí)清除管內(nèi)積灰，防止管道堵塞，清灰孔的孔徑一般為100—300mm，入孔的孔徑一般取600mm。檢修平臺(tái)管道加固筋

管道支、吊架

87（2）管道系統(tǒng)部件87（3）管道熱補(bǔ)償

高溫?zé)煔夤艿老到y(tǒng)，當(dāng)煙氣及周圍環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，因管道的熱脹冷縮而產(chǎn)生一定應(yīng)力。當(dāng)此應(yīng)力超過管道系統(tǒng)的承受極限，就會(huì)造成破壞。因此，對(duì)高溫?zé)煔夤艿老到y(tǒng)，必須進(jìn)行熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)。管道熱伸長計(jì)算管道由于溫度變化引起的伸縮量Δl可按下式計(jì)算：

Δl＝α（t1－t2）l(mm)式中：α——管材的線膨脹系數(shù)，對(duì)于普通碳素鋼可取0.012mm／(m·℃)；

l——二個(gè)固定支架間管道長度，m；t1——管壁最高溫度，℃；t2——管壁最低溫度，℃，一般取當(dāng)?shù)囟臼彝獠膳?jì)算溫度。88（3）管道熱補(bǔ)償88管道熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)為了保證管道系統(tǒng)在熱狀態(tài)下的穩(wěn)定和安全，吸收管道熱脹冷縮所產(chǎn)生的應(yīng)力，管道系統(tǒng)每隔一定距離應(yīng)裝設(shè)固定支架及補(bǔ)償裝置。管道熱伸長補(bǔ)償方法有自然補(bǔ)償和補(bǔ)償器補(bǔ)償兩類。自然補(bǔ)償是利用管道自然轉(zhuǎn)彎管段（L型或Z型）來吸收管道熱伸長形變。這類補(bǔ)償方式簡單，但管道變形時(shí)會(huì)產(chǎn)生橫向位移。因此，在直徑為1000mm以上的管道不宜采用，以免管道支架受扭力過大。補(bǔ)償器補(bǔ)償是高溫?zé)煔鈨艋到y(tǒng)常用的補(bǔ)償方式。常用的補(bǔ)償器有柔性材料套管式補(bǔ)償器和波形補(bǔ)償器等。

①柔性材料套管式補(bǔ)償器圖8—25所示即為這種補(bǔ)償器，其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單、體積較小，易于加工制作，可制成圓形或矩形與管道匹配。由于這類補(bǔ)償器在吸收管道變形時(shí)，只產(chǎn)生摩擦力，對(duì)固定支架推力甚微，可節(jié)省支架及基礎(chǔ)費(fèi)用。補(bǔ)償器材料的堅(jiān)固度應(yīng)與管道一致，以免破損而影響管道正常運(yùn)行；

89管道熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)89補(bǔ)償器安裝應(yīng)嚴(yán)格試壓，以免漏風(fēng)。安裝時(shí)必須使補(bǔ)償器外側(cè)標(biāo)記的箭頭方向與管道內(nèi)氣流方向一致。補(bǔ)償器的材料應(yīng)根據(jù)工況溫度、壓力、耐腐蝕等要求選用，常用材料有聚四氟乙烯、石棉鋁鉑復(fù)合材料、玻璃纖維與硅橡膠的復(fù)合材料等。

②波形補(bǔ)償器圖8—26雙波補(bǔ)償器

波形補(bǔ)償器系依靠波形管壁的彈性形變來吸收熱伸長的補(bǔ)償裝置，波形管采用鋼板壓制焊接而成，管壁較薄，一般為2～3mm。其外形截面