第三章局部排風(fēng)罩

第三章局部排風(fēng)罩3.1概述3.2密閉罩3.3柜式排風(fēng)罩

3.4外部吸氣罩3.5熱源上部接受罩3.6槽邊排風(fēng)罩3.7空氣幕3.8吹吸式排風(fēng)罩本章的基本內(nèi)容：

學(xué)習(xí)基本要求

1.掌握局部排風(fēng)罩的類(lèi)型,結(jié)構(gòu)原理,特點(diǎn),以及各排風(fēng)罩的用途;2.掌握各種排風(fēng)罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)及排風(fēng)量的計(jì)算方法;3.掌握排風(fēng)罩吸氣口風(fēng)流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(風(fēng)流結(jié)構(gòu)和風(fēng)速分布及其分析方法).

第一節(jié)概述一、局部排風(fēng)罩的作用：捕集有害物,控制污染氣流的運(yùn)動(dòng),防止有害物向室內(nèi)空氣擴(kuò)散.二、決定排風(fēng)罩控制有害物的效果主要因素：（1）排風(fēng)罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)；（2）排風(fēng)罩吸口的風(fēng)流運(yùn)動(dòng)規(guī)律(包括風(fēng)流結(jié)構(gòu)和風(fēng)速分布)；（3）排風(fēng)量。

因此,學(xué)習(xí)本章內(nèi)容過(guò)程中,要抓住每一種排風(fēng)罩的這三個(gè)因素的分析計(jì)算方法和這三個(gè)因素之間的相互關(guān)系.三、排風(fēng)罩的類(lèi)型及其特點(diǎn)：1.密閉罩:

污染源全部密閉在罩內(nèi),其特點(diǎn)是排風(fēng)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(chǎng)合.

2.柜式排風(fēng)罩:

有一面敞開(kāi)的工作面,其它面均密閉.敞開(kāi)面上保持一定的吸風(fēng)速度,以保證柜內(nèi)有害物不逸出.主要用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室操作臺(tái)等污染的通風(fēng).

3.外部吸氣罩:

罩位于有害源附近,依靠罩口的抽吸作用將有害物吸入罩內(nèi).對(duì)于生產(chǎn)操作影響小,安裝維護(hù)方便,但排風(fēng)量大,控制有害物效果相對(duì)較差.主要用于因工藝或操作條件的限制,不能將污染源密閉的場(chǎng)合.

4.接受式排風(fēng)罩:

排風(fēng)罩口直接對(duì)著具有一定速度的有害物混合氣流的運(yùn)動(dòng)方向.由于有害物混合氣流的定向運(yùn)動(dòng),罩口排風(fēng)量只要能將有害物排走即可控制有害物的擴(kuò)散,主要用于熱工藝過(guò)程,砂輪磨削等,有害物具有定向運(yùn)動(dòng)的污染源的通風(fēng).

5.吹吸式排風(fēng)罩:

由吹出射流和外部吸氣罩組合成.相同條件下,排風(fēng)量比外部排風(fēng)罩的少,抗外界干擾氣流能力強(qiáng),控制效果好,不影響工藝操作,但增加了射流系統(tǒng).主要用于因生產(chǎn)條件限制,外部吸氣罩離有害物源較遠(yuǎn),僅靠吸風(fēng)控制有害物較困難的場(chǎng)合.第二節(jié)密閉罩一、密閉罩的形式：1、按照他與工藝設(shè)備的配置關(guān)系：局部密閉罩,整體密閉罩和大容積密閉罩三種基本形式.2、根據(jù)工藝的操作特點(diǎn)還可分為：固定式和移動(dòng)式3、密閉罩結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)罩的結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的工作特點(diǎn)，操作方法,產(chǎn)塵部位及濺射方向和擴(kuò)散范圍等因素來(lái)確定。經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)。1、局部密閉罩

對(duì)局部產(chǎn)塵點(diǎn)進(jìn)行密閉，產(chǎn)塵設(shè)備及傳動(dòng)裝置留在罩外。適用于含塵氣流速度低，連續(xù)揚(yáng)塵和瞬時(shí)增壓不大的揚(yáng)塵點(diǎn)。局部密閉罩整體密閉罩：產(chǎn)塵設(shè)備大部或全部密閉，只有傳動(dòng)部分留在罩外。適用于有振動(dòng)或含塵氣流速度高的設(shè)備。大容積密閉罩（密閉小室）二、排風(fēng)口位置的確定：排風(fēng)的作用：防止罩內(nèi)出現(xiàn)正壓。排風(fēng)口應(yīng)設(shè)在罩內(nèi)壓力最高的部位,不應(yīng)在含塵氣流濃度高的部位或飛濺區(qū)內(nèi).

形成正壓的主要因素有：（1）機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)，如圓筒篩的工作過(guò)程（2）物料運(yùn)動(dòng)（3）罩內(nèi)外溫度差

物料的運(yùn)動(dòng)密閉罩內(nèi)物料的飛濺密閉罩內(nèi)物料物料溫度大于50～150度排風(fēng)口的位置的確定：排風(fēng)口的位置應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的工作特點(diǎn)及含塵氣流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定。排風(fēng)口應(yīng)設(shè)在罩內(nèi)壓力最高的部位，以利于消除正壓。

罩口排風(fēng)風(fēng)速的確定：

與罩內(nèi)氣流速度,有害物飛濺狀況,粉塵顆粒大小,以及罩內(nèi)壓力分布等因素有關(guān).

篩落的極細(xì)粉塵0.4～0.6m/s

粉碎或磨碎的細(xì)粉小于2m/s

粗顆粒物料小于3m/s.三、排風(fēng)量的計(jì)算：

密閉罩排風(fēng)量L=由物料或工藝設(shè)備帶入罩內(nèi)的空氣量L1+由孔口或不嚴(yán)密縫隙吸入的空氣量L2L=L1+L2

（m3/s）

（m3/s）一、基本形式

(1)上吸氣式(用于熱過(guò)程)(2)下吸氣式(用于冷過(guò)程且有害物的密度較大)

(3)上下吸氣式(用于發(fā)熱量不穩(wěn)定的過(guò)程)觀看新增FLASH動(dòng)畫(huà)(4)送吸混合式(用于采暖或空調(diào)房間)二、排風(fēng)量計(jì)算:

排風(fēng)量應(yīng)滿(mǎn)足孔口吸入風(fēng)速達(dá)到控制風(fēng)速的要求.排風(fēng)量L按下式計(jì)算:L=L1+ν×F×βm3/s

其中：L1為柜內(nèi)氣體發(fā)生量(m3/s);ν為孔口控制風(fēng)速(m/s);F為孔口及縫隙總面積(m2);β為安全系統(tǒng),β=1.1～1.2.第四節(jié)外部吸氣罩一、外部吸氣罩的作用：利用罩口的吸氣作用，在罩口外造成一定的吸入風(fēng)速，從而把有害物吸入罩內(nèi)。外部吸氣罩應(yīng)用實(shí)例：

二、外部吸氣罩的控制風(fēng)速：1.控制點(diǎn)：距吸氣口最遠(yuǎn)的有害物散發(fā)點(diǎn)。2.控制風(fēng)速：控制點(diǎn)處使有害物吸入罩內(nèi)的最小風(fēng)速。3.控制風(fēng)速大小的確定（實(shí)測(cè)）：（1）工藝過(guò)程（2）有害物周?chē)臍饬魉俣龋?）有害物的毒害程度（4）罩子的大小二、吸氣口氣流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（1）離罩口越近，速度越大（2）吸入風(fēng)量一定時(shí)，吸氣口的范圍越小，同一點(diǎn)速度越大；同理，在距吸氣口同樣遠(yuǎn)處造成同樣的吸入速度，吸氣范圍小，所需的風(fēng)量少。

所以，在進(jìn)行吸氣罩設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮罩口有無(wú)法蘭邊，安裝形式、及罩口的形狀等因素。三、前面無(wú)障礙物排風(fēng)罩1、風(fēng)速分布規(guī)律：2、風(fēng)速分布規(guī)律：3、設(shè)在工作臺(tái)上的側(cè)吸罩4、風(fēng)量計(jì)算：5、條縫形排風(fēng)口：

(1)圖表法;(2)公式法ab四、前面有障礙物排風(fēng)罩1、風(fēng)量計(jì)算：2、改善排風(fēng)罩控制效果措施(1)加活動(dòng)擋板法：(2)化整法，內(nèi)擋板法，條縫口法，均風(fēng)板法

角度太大的改善措施五、流量比法

周?chē)諝馕肓縇2與污染氣體發(fā)生量L1的比值稱(chēng)為流量比,用K表示,即K=L2/L1

排風(fēng)罩的排風(fēng)量L為:L=L1+L2=L1(1+L2/L1)=L1(1+K).

對(duì)于確定的L1,不斷加大排風(fēng)量L時(shí),周?chē)諝馕肓縇2增大,K值也隨之增大.當(dāng)K值增大到一定值時(shí),所有污染氣體全部被排風(fēng)罩排走.污染氣體剛好全部被罩排走(即不發(fā)生污染逸出)時(shí)的流量比K稱(chēng)為極限流量比,用KL表示,即KL=(L2/L1)limit.極限流量比KL的確定：

氣流合成分析法

利用流線(xiàn)迭加原理，通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)來(lái)確定，目前還只是作定性分析

實(shí)驗(yàn)無(wú)因次分析法

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)無(wú)因次分析確定流量比法實(shí)驗(yàn)無(wú)因次分析法：（1）列出所有可能影響因素：

D3、F3、H、U、E、△t、△t-源氣與空氣溫差-法蘭邊與水平夾角實(shí)驗(yàn)無(wú)因次分析法：（2）轉(zhuǎn)換成無(wú)因次參數(shù)：

確定特征參數(shù)（E），其它均以特征量為基準(zhǔn)，化為無(wú)因次參數(shù)

D3/E、F3/E、H/E、U/E、△t、。則函數(shù)

KL=f（D3/E，F(xiàn)3/E，H/E，U/E，△t，）（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定主要影響參數(shù)：流量比法～KL：影響小，可忽略不計(jì)D3/E～KLD3/E<0.2時(shí)，影響大D3/E>0.2時(shí)，影響小，可忽略不計(jì)KLD3/EKL0.2流量比法U/E～KL：U/E>0時(shí)，影響小，可忽略不計(jì)F3/E～KLF3/E<1.5時(shí)，影響大

F3/E>=1.5～2時(shí)，影響小，可忽略不計(jì)U/EKLF3/EKL1.5流量比法H/E～KL：近似直線(xiàn)，要求

H/E<0.7時(shí)△t～KLKL=KL0+3△t/2500H/EKL△tKL0.7KL0實(shí)驗(yàn)無(wú)因次分析法：（4）

歸納出計(jì)算公式：應(yīng)用流量比法注意事項(xiàng)：（1）

公式的適用條件（2）L1不確切時(shí)應(yīng)該用控制風(fēng)速法（3）盡量減小周?chē)鷼饬鞯母蓴_第五節(jié)熱源上部接受式排風(fēng)罩一、熱源上部的熱射流通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究以下內(nèi)容：收縮斷面的位置；射流擴(kuò)張角；假想點(diǎn)距熱源的距離；

Z斷面上射流的斷面積；

Z斷面上射流的流量。兩種形式：（1）生產(chǎn)設(shè)備本身散發(fā)的熱射流；（2）高溫設(shè)備表面對(duì)流散熱形成的熱射流。（1）高于收縮斷面處的流量（2）收縮斷面上的流量H0≤1.5√Ap

當(dāng)熱源的水平投影面積為圓形時(shí)，H0=1.33B

根據(jù)熱源上傘形罩的安裝高度H,分為低懸罩和高懸罩兩類(lèi).H≤1.5√Ap的稱(chēng)為低懸罩,H>1.5√Ap的稱(chēng)為高懸類(lèi).(Ap為熱設(shè)備水平面積)

根據(jù)實(shí)驗(yàn),H≤1.5√Ap高度內(nèi),混入熱射流內(nèi)的空氣量較少,可忽略不計(jì);而H>1.5√Ap以上的高度,混入熱射流內(nèi)的空氣較多,應(yīng)考慮混入空氣的影響.因此,低懸罩和高懸罩的結(jié)構(gòu)參數(shù),氣流運(yùn)動(dòng)及排風(fēng)量的分析計(jì)算方法有所區(qū)別.（3）高懸罩和低懸罩1、罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定原則:低懸罩:橫向氣流影響小:擴(kuò)大150-200mm

橫向氣流影響大:罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)按"源尺寸加大0.5H"的原則計(jì)算.D1=B+0.5HA1=a+0.5HB1=b+0.5H高懸罩:罩的結(jié)構(gòu)參數(shù)按“罩口斷面處的熱射流尺寸加大0.8H”的原則計(jì)算.D=Dz+0.8H二、熱源上部接受罩排風(fēng)量的計(jì)算2、低懸罩排風(fēng)量：

對(duì)于低懸罩,首先分析計(jì)算熱射流流量,然后按“熱射流流量+罩口擴(kuò)大面吸入空氣量”的方法計(jì)算排風(fēng)量.

排風(fēng)量：L=L0+L1L1=V1*F1V1=0.5～0.75m/sL0:收縮斷面上的熱射流流量.L0L1L13、高懸罩排風(fēng)量：對(duì)于高懸罩,首先分析不同上升高度熱射流的流量,流速和斷面直徑,然后按“罩口斷面的熱射流流量+罩口擴(kuò)大面吸入空氣量”的方法計(jì)算排風(fēng)量:L=Lz+V1*F1

§3.5熱源上部接受罩第六節(jié)槽邊排風(fēng)罩是外部吸氣罩的一種特殊形式，專(zhuān)門(mén)用于各種工業(yè)槽。一、槽邊排風(fēng)罩的結(jié)構(gòu)

1.按布置方式分為:

單側(cè)式(B<=700mm)；雙側(cè)(B>700mm)

周邊式:多用于圓槽或近似方形槽

2按罩口形式:

罩口有平口式和條縫式兩種形式E=250mm高；E=200mm低二、使條縫口速度分布均勻的措施（1）等高條縫:用于f/F1<=0.3（2）楔形條縫口:可均勻排風(fēng)（3）分段條縫口:每段內(nèi)等高條縫口風(fēng)速要求:7～10m/s一般取h小于等于50mm。三、條縫式槽邊排風(fēng)罩的風(fēng)量計(jì)算:

計(jì)算原則:L=截修正系數(shù)*控制風(fēng)速*槽面積*維修正系數(shù)截修正系數(shù):高2；低3

維修正系數(shù):單側(cè)(B/A)0.2；雙側(cè)(B/2A)0.2

槽面積:矩形A*B；圓形D2/4

控制風(fēng)速:Vx§3.6槽邊排風(fēng)罩條縫式槽邊排風(fēng)罩的排風(fēng)量計(jì)算公式如下：m3/s（1）高截面單側(cè)排風(fēng)

（2）低截面單側(cè)排風(fēng)（3）高截面雙側(cè)排風(fēng)（總風(fēng)量）

（4）低截面雙側(cè)排風(fēng)（總風(fēng)量）

（5）高截面周邊型排風(fēng)

L=1.57vxD2

（6）低截面周邊型排風(fēng)

L=2.36vxD2

式中

A——槽長(zhǎng)，m；

B——槽寬，m；

D——圓槽直徑，m；

vx——邊緣控制點(diǎn)的控制風(fēng)速，m/s。四、排風(fēng)罩的阻力計(jì)算

條縫式槽邊排風(fēng)罩的阻力按下式計(jì)算

式中

——局部阻力系數(shù)，；

——條縫口上空氣流速，m/s；

——周?chē)諝饷芏?，kg/m3。

例3-6長(zhǎng)A=1m，寬B=0.8m的酸性鍍銅槽，槽內(nèi)溶液溫度等于室溫。設(shè)計(jì)該槽上的槽邊排風(fēng)罩。1選型——2查控風(fēng)速——3計(jì)算排風(fēng)量——4分配排風(fēng)量——5假定條縫的風(fēng)速——6計(jì)算條縫面積—7計(jì)算條縫高——8判斷是否滿(mǎn)足均勻進(jìn)風(fēng)條件——9（修改設(shè)計(jì)）——10計(jì)算阻力作用:（1）減少或隔絕外界氣流的侵入；（2）防止塵埃進(jìn)入潔凈房間（3）局部隔斷，防止有害物擴(kuò)散形式：側(cè)送式空氣幕下送式空氣幕上送式空氣幕旋風(fēng)氣幕第七節(jié)大門(mén)空氣幕空氣幕計(jì)算：L0=Bb0v0

由吹風(fēng)口和吸氣口組合而成.它通過(guò)吹出射流和吸入氣流聯(lián)合作用來(lái)提高所需的"控制風(fēng)速",從而達(dá)到排除污染氣體的目的.

吹吸氣流是一種性質(zhì)比較復(fù)雜的氣流,怎樣進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和計(jì)算,至今還是國(guó)內(nèi)外進(jìn)一步研究的課題.目前較常采用的主要有速度控制法和流量比法.第八節(jié)吹吸式排風(fēng)罩一、

原理二、空氣射流自由射流、有限射流圓形射流、條縫射流2b0v0起始段基本段x2bx相對(duì)值名稱(chēng)符號(hào)起始段基本段軸速Vx/V01流量Qx/Q01+0.43ax/b01.2射流一半的寬度bx/b02.4(ax/b0+0.41)2.4()條縫射流的特性1.2ax/b0+0.41ax/b0+0.41ax/b0+0.41

a紊流擴(kuò)散系數(shù)，與條縫形狀有關(guān)；三、槽上吹吸罩的計(jì)算

控制風(fēng)速法和流量比法控制風(fēng)速法計(jì)算:

其本質(zhì)是,只要吸風(fēng)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(duì)有害物的有效控制.

除了要求一定的控制風(fēng)速外,為了防止吹出氣流溢出風(fēng)口外,要求吸風(fēng)口的排風(fēng)量應(yīng)為射流末瑞流量的1.1～1.25倍.

控制風(fēng)速法的設(shè)計(jì)計(jì)算方法如下:（一）控制風(fēng)速法

(1)確定射流末端的平均速度Vc:

按經(jīng)驗(yàn)公式Vc=kH(m/s)計(jì)算,其中k為槽溫系數(shù);H為吹、吸風(fēng)口間距(m).(2)確定吹風(fēng)口高度b0:

按經(jīng)驗(yàn)公式b0=(0.01～0.15)H計(jì)算.

且大于5—7mm(防堵)(3)確定吹風(fēng)口出口速度V0:按扁平射流速度分布公式(4)計(jì)算吹風(fēng)口風(fēng)量L0:根據(jù)V0及吹風(fēng)口面積計(jì)算.(5)確定射流末端流量Lx:按射流流量關(guān)系式Lx/L0=1.2√a×H/b0+0.41計(jì)算.(6)確定吸風(fēng)口排風(fēng)量L2:按L2=(1.1～1.25)Lx計(jì)算.(7)計(jì)算吸氣口風(fēng)流速度和吸氣口高度.

吸氣速度:V2=(2～3)Vc

吸氣高度:b2=L2/l*V2（二）流量比法計(jì)算:

流量比法概念與前述的流量比法一致,只是吹吸排風(fēng)的流量比K值為:L1=L0+(LG+Ls)=L0[1+(Ls+LG)/