《通風工程》第 2 版(58857)習題參考答案

《通風工程》第2版（58857）習題參考答案

第1章概述

1.粉塵、有害蒸氣和氣體對人體有何危害？

答：（1）粉塵對人體的危害主要表現在以下兩個方面：

①引起塵肺病。一般粉塵進入人體肺部后，可引起各種塵肺病。有些非金

屬粉塵如硅、石棉、炭黑等，由于吸入人體后不能排除，將變成硅肺、

石棉肺或塵肺。

②引起中毒甚至死亡。有些毒性強的金屬粉塵（銘、鎬、鎘、鉛、銀等）

進入人體后，會引起中毒以致死亡。例如，鉛使人貧血，損傷大腦；銃、

鎘損壞人的神經、腎臟；銀可以致癌；銘會引起鼻中隔潰瘍和穿孔，以

及肺癌發(fā)病率增加。此外，它們都能直接對肺部產生危害。如吸入錦塵

會引起中毒性肺炎；吸入鎘塵會引起心肺功能不全等。

（2）有害氣體和蒸氣對人體的危害

根據氣體（蒸氣）類有害物對人體危害的性質，大致可分為麻醉性、窒息性、

刺激性、腐蝕性等四類。下面列舉幾種常見氣體（蒸氣）對人體的危害：

①汞蒸氣（Hg）汞蒸氣是一種劇毒物質。即使在常溫或0℃以下汞也會大量

蒸發(fā)，通過呼吸道或胃腸道進入人體后便發(fā)生中毒反應。急性汞中毒主

要表現在消化器官和腎臟，慢性中毒則表現在神經系統(tǒng)，產生易怒、頭

痛、記憶力減退等病癥，或造成營養(yǎng)不良、貧血和體重減輕等癥狀。職

業(yè)中毒以慢性中毒較多。

②鉛（Pb）鉛蒸氣在空氣中可以迅速氧化和凝聚成氧化鉛微粒。鉛不是人體

必需的元素，鉛及其化合物通過呼吸道及消化道進入人體后，再由血液

輸送到腦、骨骼及骨髓各個器官，損害骨髓造血系統(tǒng)引起貧血。鉛對神

經系統(tǒng)也將造成損害，引起末梢神經炎，出現運動和感覺異常。兒童經

常吸入或攝入低濃度的鉛，會影響兒童智力發(fā)育和產生行為異常。

③苯（CH）苯屬芳香經類化合物，在常溫下為帶特殊芳香味的無色液體，極

易揮發(fā)。苯在工業(yè)上用途很廣，有的作為原料用于燃料工業(yè)和農藥生產，

有的作為溶劑和黏合劑用于造漆、噴漆、制藥、制鞋及苯加工業(yè)、家具

1

制造業(yè)等。苯蒸氣主要產生于焦爐煤氣及上述行業(yè)的生產過程中。苯進

入人體的途徑是呼吸道或從皮膚表面滲人。短時間內吸人大量苯蒸氣可

引起急性中毒。急性苯中毒主要表現為其對中樞神經系統(tǒng)的麻醉作用，

輕者表現為興奮、欣快感，步態(tài)不穩(wěn)，以及頭暈、頭痛、惡心、嘔吐等，

重者可出現意識模糊，由淺昏迷進人深昏迷或出現抽搐，甚至導致呼吸、

心跳停止。長期反復接觸低濃度的苯可引起慢性中毒，主要是對神經系

統(tǒng)、造血系統(tǒng)的損害，表現為頭痛、頭昏、失眠，白細胞持續(xù)減少、血

小板減少而出現出血傾向。

④一氧化碳（CO）多數屬于工業(yè)爐、內燃機等設備中燃料不完全燃燒時的

產物，或來自煤氣設備的滲漏。co是一種對血液、神經有害的毒物。

由呼吸道吸入的co容易與血紅蛋白相結合生成碳氧血紅蛋白，co與血

紅蛋白的結合力比氧與血紅蛋白的結合力大200~300倍,碳氧血紅蛋白

的存在影響氧和血紅蛋白的離解，阻礙了氧的釋放，導致低氧血癥，引

起組織缺氧。中樞神經系統(tǒng)對缺氧最敏感。缺氧引起水腫、顱內壓增高，

同時造成腦血液循環(huán)障礙，部分重癥CO中毒患者，在昏迷蘇醒后，經

過兩天至兩個月的假愈期，出現一系列神經一精神障礙等遲發(fā)性腦病。

⑤二氧化硫（SO?）是無色、強刺激性的一種活性毒物，在空氣中可以氧化成

形成硫酸煙霧，其毒性要比S02大10倍。它對人的眼、呼吸器官有強烈

的刺激作用，使鼻、咽喉和支氣管發(fā)炎。

⑥甲醛（HCHO）又稱蟻醛，是無色有強烈刺激性氣味的氣體?？諝庵械?/p>

甲醛對人的皮膚、眼結膜、呼吸道黏膜等具有刺激作用，也可經過呼吸

道吸收。甲醛在體內可轉變?yōu)榧姿?，有一定的麻醉作用。甲醛濃度高?/p>

居室中有明顯的刺激性氣味，可導致流淚、頭暈、頭痛、乏力、視物模

糊等癥狀，檢查可見結膜、咽部明顯充血，部分患者聽診呼吸音粗糙或

有干性羅音。較重者可有持續(xù)咳嗽、聲音嘶啞、胸痛、呼吸困難等病狀。

2.試闡明粉塵粒徑大小對人體危害的影響。

答：粉塵的粒徑粉塵的粒徑是影響其對人體危害程度的一個重要因素，粉塵的粒

徑越小對人體危害越大，原因有兩方面：一方面，粒徑越小的粉塵越容易懸浮于

空氣中，不易捕集，并且比較容易通過鼻腔和咽喉進入人的氣管、支氣管甚至肺

2

部。粒徑大于10pm的粒子，幾乎都被鼻腔和咽喉所阻隔，而不進入肺泡。對人

體健康危害最大的是l(Him以下的懸浮顆粒一一飄塵。飄塵經過呼吸道沉積于肺

泡的沉積率與飄塵的粒徑有很大的關系。0.1?10pm的粒子有90%沉積于呼吸

道和肺泡上，其中5Plm以上的粒子容易被呼吸道阻留，一部分在口、鼻中阻留，

一部分在氣管和支氣管中阻留。在支氣管的上皮細胞上長著纖毛，這些纖毛把黏

附有粉塵的黏液送到咽喉，然后被人咳出去或者咽到胃里。粒徑為2?5pm的微

粒大都在氣管和支氣管被阻留；粒徑小于2Hm的微?？蛇M入人體的肺泡，粒徑

小于0.4plm的微?？勺杂傻剡M出于肺部。塵粒粒徑小的則易被肺泡吸收和溶解，

因而不經肝臟的解毒就直接被血液和淋巴液輸送至全身，造成對人體很大的危害;

另一方面，粉塵粒徑越小，化學活性越大。因為單位質量的表面積增大，其表面

活性也越大，會加劇對人體的生理效應。例如鋅和一些金屬本身并無毒，但將其

加熱后形成煙狀氧化物時，可與體內蛋白質作用而引起發(fā)燒，發(fā)生所謂鑄造熱病。

再有，粉塵的表面可能吸附空氣中的有害氣體、液體甚至細菌、病毒等微生物，

故是污染物質傳播的媒介物。有時，它還會和空氣中的二氧化硫聯合作用，加重

對人體的危害。

3.試闡述采用通風技術控制有害物的理論依據。

答：通風方法按照空氣流動動力的不同，可分為自然通風和機械通風兩大類：

(1)自然通風

自然通風是依靠室內外溫差所造成的熱壓，或者室外風力作用在建筑物上所

形成的壓差，使室內外的空氣進行交換，對室內空氣進行稀釋，達到改善室內空

氣環(huán)境的目的。因自然通風不需要專設動力裝置，對于產生大量余熱的車間是一

種經濟而有效的通風方法。其不足之處是，自然進入的室外空氣無法預先進行處

理；同樣，從室內排出的空氣中，如果含有有害粉塵或有毒氣體時，也無法進行

凈化處理。嚴重者會污染周圍環(huán)境造成很壞的影響。另外，自然通風的換氣量一

般要受室外氣象條件的影響，通風效果不穩(wěn)定。

(2)機械通風

借助于通風機所產生的動力而使空氣流動的方法，稱為機械通風。由于風機

的風量和壓力可根據需要來選擇，因此這種方法能確保通風量，并可控制空氣流

動方向和氣流速度，也可以按所要求的空氣參數，對進風和排風進行處理。顯然，

3

機械通風系統(tǒng)要比自然通風復雜，一次投資和運行管理費用較大。

4.試闡述礦井內空氣成分。

答：礦井內有害物質的來源礦井內空氣中除有氧氣（。2）、氮氣（電）、二氧化

碳（C02）,水蒸氣（電0）以外，還混有各種有害氣體，如甲烷（CH4）.一氧

化碳（CO）、硫化氫（H2s）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（N02）＞氨氣（NH3）,氫氣

（H2）和礦塵等。

5.寫出下列物質在車間空氣中的最高容許濃度，并指出何種物質的毒性最大（一

氧化碳、二氧化硫、氯、丙烯醛、鉛煙、五氧化碑、氧化鎘）。

答:一氧化碳30mg/m3；二氧化硫15mg/n?；丙烯醛0.3mg/m3；鉛煙0.03mg/m3；

五氧化碎0.3mg/m3；氧化鎘0.1mg/m3

毒性最大：鉛煙

6.衛(wèi)生標準規(guī)定的空氣中有害物質最高容許濃度，考慮了哪些因素？舉例說明。

答：對各工業(yè)企業(yè)車間空氣中有害物的最高容許濃度，空氣的溫度、相對濕度和

流速，以及居住區(qū)大氣中有害物質的最高容許濃度等都做了規(guī)定。例如該標準規(guī)

定，車間空氣中一般粉塵的最高容許濃度為lOmg/n?,含有10%以上游離二氧化

硅的粉塵則為2mg/n?危害性大的物質其容許濃度低；在車間空氣中一氧化碳的

最高容許濃度為30mg/m3,而居住區(qū)大氣中則為Img/n?（日平均），居住區(qū)的衛(wèi)

生要求比生產車間高。

7.衛(wèi)生標準規(guī)定居住區(qū)大氣中氨的最高容許濃度為0.2mg/m3,試將該值換算為體

積分數。

解：根據理想氣體狀態(tài)方程：

PV=nRT求出0.2mg氨氣的體積V

P=1

大氣壓=101325Pa

T=20度=293.15K

R=8.314

4

n=0.0002/l7=0.00001176mol

V=0.00001176X8.314X293.15/101325=0.0000002829L=0.0000000002829m3

體積百分數=0.0000000002829/1X100%=0.00000002829%

8.排放標準與哪些因素有關？

答：與有害物種類、排放有害物企業(yè)、排氣筒高度、排放量、排放濃度有關。

9.試闡述不同的室內氣象條件對人體舒適感(或人體熱平衡)的影響。

答：影響人體熱舒適的基本參數：

(1)空氣溫度

微熱氣候中最重要的因素是空氣溫度。人體對溫度較為敏感，且熱感覺比冷

感覺要相對滯后。人體對溫度的生理調節(jié)很有限，如果體溫調節(jié)系統(tǒng)長期處于緊

張工作狀態(tài)，會影響人的神經、消化、呼吸和循環(huán)等多系統(tǒng)的穩(wěn)定，降低抵抗力，

增高患病率。

(2)空氣濕度

室內濕度過高，會阻礙汗液蒸發(fā)，影響散熱和皮膚表面溫度，從而影響人的

舒適感。另外，濕度高還會促進室內環(huán)境中細菌和其他微生物的生長繁殖，加劇

室內微生物的污染，這些微生物可通過呼吸進入人體，導致呼吸系統(tǒng)或消化系統(tǒng)

等多種疾病的發(fā)生。

(3)空氣流速

室內空氣的流動對人體有著不同的影響。夏季空氣流動可以促進人體散熱,

冬季空氣流速過大會使人體感到寒冷。

(4)新風量

一般而言，新風量越多，對健康越有利。國內外許多實驗表明，產生“病態(tài)

建筑物綜合征”的一個重要原因就是新風量不足。新鮮空氣可以改善人體新陳代

謝、調節(jié)室溫、除去過量的濕氣，并可稀釋室內污染物。

(5)吹風頻率

人體對于風的頻率有獨特的感覺和選擇，人們對外界的高頻的氣流感覺更

為敏感，當環(huán)境溫度高時，可以選擇頻率較高的送風方式，以提高人體的舒適感。

5

10.闡述防治工業(yè)有害物的綜合措施。

答：綜合防治首先從改進工藝著手減少有害物的發(fā)生量，即改革工藝設備和工藝

操作方法，提高機械化、自動化程度，從根本上杜絕和減少有害物的產生；其次

是凈化空氣，即采取合理的通風措施，降低空氣中有害物的含量，盡可能地使其

達到國家衛(wèi)生標準的要求；第三就是要建立嚴格的檢查管理制度，規(guī)范日常清潔

和維護管理工作，加強個體防護。

6

第2章全面通風

1.通風設計時，如果不考慮空氣平衡和熱平衡，會出現什么問題？

答：不考慮空氣平衡會導致送排風的風機功率不合適，造成設計中應為正壓的房

間變?yōu)樨搲?；不考慮熱平衡會導致風量不足以拍出室內的余熱或者冬季室內的室

溫不滿足設計要求。

2.通風方法如何分類？各舉一例說明。

答：全面通風、置換通風和事故通風。全面通風換氣量指車間內連續(xù)、均勻地散

發(fā)有害物，在合理的氣流組織下，將有害物濃度稀釋到衛(wèi)生標準規(guī)定的最高容許

濃度以下所必需的通風量；置換通風是通過把較低風速（湍流度）的新鮮空氣送入

人員工作區(qū)，利用擠壓的原理把污染空氣擠到上部空間排走的通風方法，它能在

改善室內空氣品質的基礎上與輻射吊頂（地板）技術結合實現節(jié)能的目的；事故通

風是當生產設備發(fā)生偶然事故或故障時，可能突然散發(fā)出大量有害氣體或有爆炸

性氣體進入車間，這時需要盡快地把有害物排到室外。

3.熱平衡計算中，在計算稀釋有害氣體所用的全面通風耗熱量時，為什么采用冬

季供暖室外計算溫度；而在計算消除余熱、余濕所需的全面通風耗熱量時，則

采用冬季室外計算溫度？

答：余熱余濕本來就是多余的熱量和濕量，所以計算其通風耗熱量時就不能采用

冬季采暖室外計算溫度，而稀釋有害氣體的通風會消耗部分室內熱量所以要用采

暖室外溫度。

4.在確定全面通風量時，有時按分別稀釋各有害物所需的空氣量之和計算，有時

則取其中的最大值計算，為什么？

答：根據衛(wèi)生標準的規(guī)定，當數種溶劑的蒸汽，或數種刺激性氣體，同時在室內

放散時由于他們對人體的作用是疊加的，全面通風量應按各種氣體分別稀釋至容

許濃度所需空氣量的總和計算。同時放散數種其他有害物質時應分別計算稀釋個

有害物所需的風量，然后取得最大值。

7

5.與傳統(tǒng)的混合通風相比，置換通風有什么優(yōu)點？

答：置換通風具有氣流擴散浮力提升、小溫差、低風速、送風紊流小、溫度/濃

度

分層、空氣品質接近于送風、送風區(qū)為層流區(qū)的特點。優(yōu)點：

(1)可定量區(qū)分通風房間不同位置的空氣質量

(2)存在熱力分層，工作區(qū)域空氣新鮮

(3)巧妙將自然通風與機械通風結合，且節(jié)省通風機電耗

(4)出現明顯的垂直溫度梯度和有害物濃度梯度

(5)混合通風以消除整個空間負荷為目標，而置換通風類似于自然通風，以

消除工作區(qū)域負荷為目標，更有針對性。

6.某廠有一體積Vf=1200m3的車間突然發(fā)生事故，散發(fā)某種有害氣體進入車間，

散發(fā)量為350mg/s,事故發(fā)生后lOmin被發(fā)現，立即開動事故通風機，事故排風

E3

量q0=3.6?試確定風機起動后多長時間內有害物濃度才能降到100mg/m3以下。

解：已知：1^=1200m3x=350mg/st=10min

yi=350x10x60/1200=175mg/m3

yo=Oy2=]0Omg/m3

Tc,m3

VfLy^x-Lya1200,3.6x175-350.

t=—Itn-----=——ln(----------尸1100.73s=18.51min

LLy2-x-LyQ3.63.6x100-350

7.某車間設計的通風系統(tǒng)如圖2-8所示，已知機械進風量qm,=1.2kg/s,局部排

風Qm,p=L39kg/s,機械進風溫度tj=20℃,車間得熱量Qd=20kW,失熱量

Qs=4.5(tn-tw)kW,室外溫度知=4C,開始時室內溫度tn=20℃,部分空氣經墻上

的窗孔M自然流入或流出，試確定在車間達到空氣平衡、熱平衡狀態(tài)時：

(1)窗孔M是進風還是排風？風量多大？

(2)室內的空氣溫度是多少？

8

解：(1)車間達到空氣平衡時：4m,”+9皿zjFm,jp+qm,zp

=(

即q-zj-?,zplm,p-Qm,;7=1.39-1.2=0.19(kg/s)>0

從而空氣平衡方程式變?yōu)椋簈.,”+qm,zj=qm.P

故窗孔M為進風且進風量為0.19kg/s

(2)車間達到熱平衡：

Qs+qm,p?c?tn=Qd+qmi?c?tn+qmrz；?c?tn

EP4.5X(tn-4)+1.39X1Xtn=20+1.2X1X20+0.19X1X4

tn=l1℃

8.某車間工藝設備散發(fā)的硫酸蒸氣力=20mg/s,已知夏季通風室外計算溫度

tw=32C,車間余熱量為174kW要求車間內溫度不超過35℃,有害蒸氣濃度不超

過衛(wèi)生標準。試計算該車間的全面通風量(取K=3)。

解：①消除余熱所需通風量

Q=174kw=174kJ/s

C=1.01kJ/kg℃

3

pp=1.2kg/m

3

L=―/Q——r=--------1--7-4--------=47.85m—

CPg{tp-tw)1.01X1.2(35-32)s

取最大值：L=47.859

②消除有害蒸氣所需通風量

x=20mg/s

%=0

3

y2=2mg/m

9

Kx3x20,

L=--------=-------=30m3/s

y2~yo2-o

9.某車間同時散發(fā)有害氣體C。和S。2，已知它們的發(fā)生量分別

為：Xc0=120mg/s,X$02=105mg/s試計算該車間所需的全面通風量（取

K=6)o

解：已知：Xco=120mg/sXs02=105mg/s

33

y2CO=30mg/my2SO2=15mg/m

Kx。。6x120

Lr?co==24m3/s

yzco-yo30-0

JS^^

^so==42m3/s

2y2s。2一y。i5-o

3

L=Lco+LSQ2=24+42=66m/s

3

10.某房間體積為170m，采用自然通風每小時換氣兩次。室內無人時，房間

空氣中COz與室外相同（體積分數為0.05%）。工作人員每小時呼出的CO2

量為19.8g/h。試確定在工作人員進入房間后的第1小時,空氣中CO2的體積

分數不超過0.1%的情況下，室內能容納的最多人數。

解：已知：L=n丐=2X170=340m3/h=0.0944m3/s

室內和室外，。。2體積濃度為0。5%

3

y1=yo=O.98g/ms=19.8g/h=0.0055g/s

3

當時間t=lh=3600sy2=0.98X2=1.96g/m

Lyi-x-LyotL

-=exp[-J

Ly2-x-Ly0

x=0.107g/s

%0.107…“

N二一二-----=19.45

s0.0055

即取19人

10

第3章自然通風

1.形成自然通風的必要條件是什么？請簡述熱壓和風壓作用下自然通風的基本

原理。

答：形成自然通風的必要條件是建筑物內外必須存在風壓和熱壓；熱壓通風與風

壓通風的原理是自然通風原理。即是風壓和熱壓共同作用下的自然通風。在實際

建筑中的自然通風，是風壓和熱壓共同作用的結果，兩種作用，有時相互加強，

有時相互抵消。由于風壓受到天氣、室外風向、建筑物形狀、周圍環(huán)境等因素的

影響，風壓與熱壓共同作用時，并不是簡單的線性關系。

2.多層建筑熱壓作用下的自然通風與單層建筑情況有什么異同？

答：自然通風是依靠室外風造成的“風壓”，以及室內外空氣溫差造成的“熱壓”

來實現空氣流動的。自然通風依靠室外風力造成的風壓和室內外空氣溫度差造成

的熱壓，促使空氣流動，使得建筑室內外空氣交換。自然通風可以保證建筑室內

獲得新鮮空氣，帶走多余的熱量，又不需要消耗動力，節(jié)省能源，節(jié)省設備投資

和運行費用，因而是一種經濟有效的通風方法。但自然通風與室外氣象條件密切

相關,難以人為控制。室外自然風吹向建筑物時，在建筑物的迎風面形成正壓區(qū)，

背風面形成負壓區(qū)，利用兩者之間的壓差進行室內通風，就是風壓通風。而熱壓

通風則是因為室內外溫度差引起空氣的密度差而產生的空氣流動：當室內空氣溫

度高于室外時，使室外空氣由建筑物的下部進入室內，而從建筑物的上部排到室

外；而當室外溫度高于室內時，則氣流流向相反。多數情況下風壓和熱壓是同時

起作用的，這時主流空氣的流向依兩種驅動力的作用方向和強弱對比來確定。原

理是由于空氣溫度的差異導致空氣的密度產生差異，在地球重力的作用下,高溫空

氣向上運動,低溫空氣向下運動。

3.空氣動力系數K的物理意義是什么？有哪些主要影響因素？

答：空氣動力系數K主要與未受擾動來流的角度相關，在較復雜情況下需要通

過風洞實驗來確定不同位置的值?？諝鈩恿ο禂悼烧韶?，K為正時表示該處的

壓力比大氣壓力高了Apw；反之，負值表示該處的壓力比大氣壓力減少了△Pw。

11

4.形成穿堂風的必要條件有哪些？

答：如果迎風面和背風面的外墻開孔面積占外墻總面積1/4以上，且建筑內部阻

擋較少時，室外氣流就能橫貫整個車間，形成所謂的“穿堂風”。

5.試分別作圖說明熱壓、風壓單獨作用與聯合作用時室內壓力分布的狀況。

(1)熱壓作用下(2)風壓作用下

(3)熱壓、風壓聯合作用下

6.有效熱量系數m的物理意義是什么？主要影響因素有哪些？

答：指沒有排出車間的熱量返回作業(yè)地帶而影響作業(yè)地帶的度的占總熱量的大小,

如果車間總余熱量為Q,則有效余熱量即為mQ,即相當于直接散入工作區(qū)的熱

量。其大小主要取決于熱源的性質、熱源分布和熱源高度，同時還取決于建筑

物的某些幾何因素(如車間高度、窗孔尺寸及其高度等)。

7.某車間如圖3-28所示，已知尸尸F2=10m2,g邛2=0.6,勺=+0.6d2=。3,室內無

大的發(fā)熱源。試計算該車間室外空氣流速為分別為2m/s和3m/s時的全面換氣

量。

解：①當％=2m/s時

12

Pw0.6x2^X1.2

PFl==1.44Pa

2~2

2

K2v^pw-0.3x2xl.2

PF2=---=-0.72Pa

2

由L=nF

有m&二上尸?

且岫產鏟土F2產產

則PFI-Pn=Pn-PF2，得&=0.36Pa

L=(iFJ(PF；P辿=06x10xJ2X(1^-°'36)=8.05m3/s

③當Uw=3m/s時

KlvwPw_O.6x32xl.2

=3.24Pa

22

Pw—0.3x32x1.2

PF2~----------------二----------------------------=-1.62Pa

“22

有由&二上尸2

且四入產鏟土巳嚴再

則PFI-Pn=Pn-PF2,得4=0.81Pa

L="，(PFi-Pn)=o.6x10x,x(3.24-o.8i)=]207m3/s

7PN1.2

8.某單層廠房如圖3-8所示,車間總余熱量Q=600kJ/s,m=0.3,|i1=^3=0.6,|i2=0-4,

夏季室外通風計算溫度tw=30℃,室內作業(yè)地帶溫度7=加+5℃無局部排風。請確

定必需的各窗孔面積（排風天窗面積為進風窗孔面積的一半）。

3

解:tw=30℃pw=1.165kg/m

tn=35℃

tp=tw+"%=30+—=46.7℃

pwm0.3

3

pp=1.104kg/m

13

廿

3

pnp=1.125kg/m

Q6002

q=-7--------；=------------------=35.57kg/m3

“mc(tp-tj)1.01x(46.7-30)&

Qm

Fi=1...........(1)

林12gfli(Pw—Pnp)Pw

Qm

Fz=1/.............(2)

2gh2(Pw*-Pnp)Pp

Fi=P2=F3..........(3)

無尸九2二10...........(4)

由(1),(2),(3),(4)：

九i=0.95m/i2=9.05m

35.57

&=F=F=-//、一=31.8m2

230.672X9.807X0.95X(1.165-1.125)X1.165

14

第4章局部通風

1.局部通風有哪兩種基本形式?分別在什么情況下使用？

答：局部通風有局部送風和局部排風兩種基本形式。對于面積很大，操作人員較

少的生產車間，用全面通風的方式改善整個車間的空氣環(huán)境，既困難又不經濟的

情況下采用局部送風。在散發(fā)有害物（粉塵、有害蒸氣和氣體、余熱和余濕）的

場合，為防止有害物污染室內空氣，必須結合工藝過程設置局部排風系統(tǒng)。

2.局部排風系統(tǒng)設計應遵循哪些原則？

答：局部排風系統(tǒng)設計應遵循的原則：（1）在散發(fā)有害物（粉塵、有害蒸氣和氣體、

余熱和余濕）的場合，為防止有害物污染室內空氣，必須結合工藝過程設置局部

排風系統(tǒng)。對有可能突然放散大量有害氣體或有爆炸危險氣體的生產場所，應設

置事故排風裝置。（2）車間空氣中有害物質的濃度，不得超過附錄2中的規(guī)定，

當有害物的濃度超過最高容許濃度時，則應設置局部排風系統(tǒng)。局部排風系統(tǒng)的

設置，必須以不妨礙工藝操作為前提，然后再具體考慮排風的措施。（3）排風系

統(tǒng)的設計應以造價低、排風量小和能最大限度地排除所散發(fā)的有害物為原則，只

有在自然通風不能排除有害物或經濟上不合理時，才考慮采用機械排風系統(tǒng)。

3.分析下列各種局部排風罩的工作原理和特點。⑴防塵密閉罩。⑵外部吸氣罩。

⑵外部吸氣罩。

答：（1）防塵密閉罩。工作原理是把有害物源密閉起來，割斷生產過程中造成的

一次塵化氣流和室內二次氣流的聯系，再利用抽風在罩內造成一定的負壓，保證

在一些操作孔、觀察孔或縫隙處從外向里進風，防止粉塵等有害物向外逸出。特

點：優(yōu)點是只需要較小的排風量就能最為有效地捕集并排除局部污染源產生的有

害物質，且排風性能不受周圍氣流的影響；缺點是不便維修，大容積裝置占地面

積大（2）外部吸氣罩。工作原理是利用設在污染源附近的排風罩的抽吸作用，

在有害物發(fā)生地點造成一定的氣流運動，使有害物吸入罩內。特點：污染源基本

上是敞開的，而排風罩只在污染源附近進行吸氣，必須在距罩口x米造成必要的

控制風速克服有害物的流動速度以引導其至排風罩。（3）接受罩。工作原理是利

用生產設備本身產生或誘導一定的氣流流動而使得有害物隨之直接進入罩內。特

15

點：罩口處的氣流運動時生產過程本身造成的，接受罩只起接受作用。它的排風

量取決于接受的污染空氣量的大小。接受罩的斷面尺寸應不小于罩口處污染氣流

的尺寸，否則污染物不能全部進入罩內，影響排風效果。

4.為了獲得良好的防塵效果，設計防塵密閉罩時應注意哪些問題?是否從罩內排

除粉塵愈多愈好？

答：注意事項：（1）合理地組織罩內氣流，排風點應設在罩內壓力最高的部位，

以利于消除正壓。（2）排風口不能設在含塵氣流濃度高的部位或側區(qū)內，也不宜

設在物料集中地點和飛濺區(qū)內。（3）設置的密閉罩應不妨礙工藝生產操作和方便

維修。（4）罩內風速不宜過高。

設置全密閉罩時，一方面要保證罩內負壓，另一方面還要避免把物料過多地從排

風系統(tǒng)排出。因此，不是罩內排出粉塵越多越好。

5.控制風速如何確定?罩口與污染源距離變化時，控制風速是否變化？

答：控制點的空氣運動速度稱為控制風速（也稱吸捕風速），也就是指正好克服

該有害物散發(fā)源散發(fā)有害物的擴散力再加上適當的安全系數的風速?？刂骑L速與

有害物散發(fā)源的性質以及周圍氣流的狀況有關，一般通過試驗測得。

6.通風柜有哪幾種形式?如何保證通風柜的效果？

答:通風柜有下部排風柜式罩、上部排風柜式罩和上下聯合排風柜式罩三種形式。

柜式排風罩排風效果與工作口截面上風速的均勻性有關，設計要求柜口風速不小

于平均風速的80%o

7.根據吹吸式排風罩的工作原理，分析吹吸式排風罩最優(yōu)化設計的必要性。

答:吹吸式排罩的工作原理是在槽面的一側設噴口噴出氣流,而另一側為吸氣口，

吸入噴出的氣流以及被氣幕卷入的周圍空氣和槽面污染氣體。吹吸罩具有風量小,

控制污染效果好，抗干擾能力強，不影響工藝操作等特點。

8.槽邊排風罩上為什么f/F,愈小，條縫口速度分布愈均勻？

答：條縫口的速度分布與條縫口面積f和排風罩斷面積Fi之比有關，,/a越

16

小，速度分布越均勻。

9.影響吹吸式排風罩工作的主要因素是什么？

答：主要因素是（1）吸風口牽涉流的平均速度；（2）吸風口的排風量（3）吸風

口的高度；（4）吸風口的速度。

10.有一側吸罩罩口尺寸為300mmX300mm。已知其排風量q,=0.54m%,按下

列情況計算距罩口0.3m處的控制風速。（1）自由懸掛，無法蘭邊。（2）自由懸掛，

有法蘭邊。⑶放在工作臺上，無法蘭邊。

解：

（1）自由懸掛，無法蘭邊。

2

qv=（10x4-F）xvx,由公式計算得4；=0.55zn/s

（2）自由懸掛，有法蘭邊。

2

qv=0.75（10x+F）xvx,由公式計算得以=0.73m/s

（3）放在工作臺，無法蘭邊。

2

qv=（5x4-F）x,由公式計算得以=l.OOm/s

11.有一鍍銀槽槽面尺寸為800mmX600mm,槽內鍍液溫度為室溫，采用低截面

條縫式槽邊排風罩。槽靠墻布置時，計算其排風量、條縫口尺寸及阻力。

0,2

解：qv=3xvxx（^）由附錄3查得Vx=0.25m/s

由公式計算得qv=0.71m3/s

B=600mm>500mm,采用雙側排風罩，設條縫口上氣流速度v（）=9m/s,

公式Ap=Cx眨包，由公式可得Ap=122.54Pa

條縫口面積fo=~~=0.039m2

根據國家標準設計，選用條縫排風罩的斷面尺寸為200mmx200mm。

12.有一金屬熔化爐（生煙爐）平面尺寸為600mmX600mm,爐內溫度t=600℃。在

爐口上部400mm處設接受罩，周圍橫向風速0.3m/s。確定排風罩罩口尺寸及排

風量。

17

解：設空氣溫度20℃,1.5匹=1.5xx0.62=0.8m>H=0.4m,

該接受罩屬低懸罩。

罩口直徑D=d+0.5H=0.6+0.5X0.4=0.8m

取v'=0.6m/s,a=AxQ=axFxAt,qv=qv0+v'xF'

由公式可得qv=0.315m3/So

13.有一浸漆槽槽面尺寸為600mmX600mm,槽內污染物發(fā)散速度V|=0.25m/s。

室內橫向風速為0.3m/s,在槽上部350mm處設外部吸氣罩。確定排風罩罩口尺

寸及排風量。

解：采用控制風速法，口罩尺寸：A=0.6+0.4x0.35x2=0.88m,

B=0.6+0.4x0.35x2=0.88m

周長P=(0.88+0.88)x2=3.52m

取控制速度風速Vx=0.3m/s,L-KxPxHxvx

由公式可得L=0.52m3/So

14.某產塵設備設有防塵密閉罩，已知罩上縫隙及工作孔面積F=0.08m2,它們

的流量系數口=04物料帶人罩內的誘導空氣量為0.2n?/s。要求在罩內形成25Pa

的負壓，計算該排風罩排風量。如果罩上又出現面積為0.08m2的孔洞沒有及時

修補，會出現什么現象？

2

解：Qv=9vi+QV2=0.2+qV2'P=由公式可得f=6.23zn/s

由《實用供熱空調設計手冊》的第九章可知：

qv2=36OOFvo

3

qv2=3600x0.08x6.23=1794.24m/s

3

qv=1794.24+0.2=1794.44m/s

15.有一工業(yè)槽，長X寬為200mmX1500mm,槽內溶液溫度為常溫，在槽上分

別設置槽邊排風罩及吹吸式排風罩，按控制風速法分別計算其排風量。提示:[①

控制點的控制風速vs=0.4m/s,②吹吸式排風罩的H/bo=2O]

解：由于B=1500mm>500mm,采用雙側槽邊排風罩，條縫式槽邊排風罩斷

18

面尺寸為250mmx250mm

o0.2

取Vx=0.4m/s,公式qv=3xvxxAxBx—

由公式可得qv=1.97m3/s

確定吸風口前射流末端的平均風速v；=0.85H=0.85x1.5=1.275m/s

吹風口高度b=0.015H=0.015X1.5=22.5mm

vm=2Vl=2.55m/s,公式號=二

V°措。"I

取a=0.2,由公式可得V。=7.80m/s

吹風口的吹風量qvo=bxlxV。=0.351m3/s

3

吸風口前的射流流量q￡=1.2qv0x4-0.41=1.561m/s

吸風口的排風量qvi=l.lqvi=1.717m3/so

16.某工作地點須設置局部送風系統(tǒng)，已知工作地點送風參數為tnp=25℃,vnp

=3m/s,室內空氣溫度tn=30C,噴頭至工作地點距離s=1.5m,氣流作用范圍Ds

=1.5mo試計算所需的旋轉式噴頭的當量直徑、出口風速、風量、溫度。

解:根據表4-12,tsp=29解vsp=43m/s

根據表4-13,查得公式￡=4x缺+0.145）

由公式可得Do=0.517m

查表4-11,選用4號旋頭，其當量直徑4=0.555m

送風口有效面積&=0.109m2

根據表4-13,查得公式警工二°。由公式可得:

（to-tn）（并+0.145）VO（并+0.145）

t0=34.4t?,v0=8.67m/s

3

公式q〃o=v0xF,由公式可得.=0.945m/So

19

第5章隧道通風

1.隧道通風的目的和任務是什么？

答：目的：隧道通風可分為施工通風和運營通風。施工通風指將炮煙、運輸車輛

排放的廢氣以及施工過程中產生的粉塵排至洞外，為施工人員輸送新鮮空氣；運

營通風之目的是用洞外的新鮮空氣置換被來往車輛廢氣污染過的洞內空氣，提高

行車的安全性和舒適性，保護駕乘人員和洞內工作人員的身體健康。任務是解決

影響隧道快速安全施工以及公路營運安全的通風問題。

2.試闡述隧道內形成自然風流的原因及影響自然風壓的因素。

答；隧道內形成自然風流的原因有三個：隧道內外的溫度差（熱位差）、隧道兩

端洞口的水平氣壓差（大氣氣壓梯度）和隧道外大氣自然風的作用。影響自然風

壓的因素有：熱位差、大氣氣壓梯度、隧道外大氣自然風。

3.為什么認為用豎井可以代替機械通風的想法是不現實的？

答：因為豎井的空氣不易流動，而且二氧化碳的密度大，會下沉到井底，而所需

的氧氣難以下沉到井底，缺乏氣流交換容易造成氧氣含量過低造成缺氧。

4.施工工作面的供風量應如何確定？

答：應從以下四個方面進行考慮：按洞內同時工作的最多人數計算、按吹人式通

風降低有害氣體濃度計算、按洞內允許最小風速計算、按稀釋和排除內燃機車廢

氣計算。

5.試闡述施工隧道通風的方法及特點。

答:施工通風方式可分為管道式通風和巷道式通風。管道式通風又可分為壓入式、

抽出式及壓一抽混合式。壓入式采用的是柔性風管，成本比較低，但其缺點是污

風流經整條隧道后排出洞外。一般無軌運輸施工的隧道多采用這種通風方式；抽

出式將工作面的污風直接經風管抽出洞外，保證了整條隧道的空氣清潔，對保護

人體健康有利，較適用于有軌運輸施工的隧道。但其缺點是采用剛性風管，并且

在瓦斯隧道中需要配備防爆風機（電動機），成本比較高；壓一抽混合式是由壓

20

人式和抽出式聯合工作，兼有二者的優(yōu)點，具體的布置方式分為長壓短抽方式和

長抽短壓方式，后者又分為前壓后抽式和前抽后壓式。巷道式通風主要是針對在

長大隧道施工中開設有各種輔助坑道的情況而實施的，如平行導坑（簡稱平導）、

斜井、豎井和鉆孔等。如果設有輔助坑道，則施工通風就要針對不同的輔助坑道

并根據施工方法和設備條件等選擇不同的通風方式。充分利用輔助坑道進行施工

通風，將會大大縮短獨頭通風的距離，降低施工成本。

6.營運隧道通風方式的選擇應考慮哪些因素？

答：隧道通風系統(tǒng)選擇時應考慮交通量、隧道長度、氣象、地形、環(huán)境等諸多因

素，同時兼顧供電照明、通信監(jiān)控、事故及火災防范、工程造價和維修保養(yǎng)費用

等。

7.什么是縱向通風？它有什么特點？

答：縱向式通風是指新鮮空氣從隧道一端引人，有害氣體與煙塵從另一端排出。

在通風過程中，隧道內的有害氣體與煙塵沿縱向流經全隧道。根據采用的通風設

備，又可分為洞口風道式通風與射流風機通風?？v向通風系統(tǒng)的特點:①能充分

發(fā)揮汽車活塞風作用，所需通風量較小；②無額外的通風渠道，隧道斷面小，工

程費用低，使用也比較經濟；③靠近送風口空氣新鮮，隨著空氣流向距離越遠，

污染越嚴重，如果要求CO濃度降至允許濃度，通風量必然要加大，空氣量沒有

得到充分利用；④以隧道作為通風道，規(guī)定氣流速度較高，汽車駕駛員有不適之

感；⑤由于存在煙囪效應，不利于控制火災，往往需要避車洞。

21

第6章空氣凈化原理與設備

1.為什么某一粒徑的塵粒，在沉降室、旋風除塵器和電除塵中其分級效率不同？

答:分級效率與除塵器種類、粉塵特性、運行條件等有關。同一粒徑的塵粒在不

同運行條件下，分級效率不同。當粉塵特性和運行條件一定時，分級效率由于除

塵器的特性參數的不同而不同。

2.沉降速度和懸浮速度的物理意義有何不同？各有什么用處？

答：(1)沉降速度和懸浮速度數值上相等，但意義不同，前者是指塵粒作等速沉

降時的速度或塵粒下落時所能達到的最大速度；后者是指上升氣流使塵粒處于懸

浮狀態(tài)所必需的最小速度。

(2)在通風與防塵技術中，沉降速度和懸浮速度都有明確的含義和應用場合，

例如在重力沉降室的計算和粉塵分散度測定等方面就要用到。在不同場合應運用

合適的速度。

3.在濕式除塵器中，影響慣性碰撞除塵效率的主要因素是什么？

答：根據分級效率公式(6-7)

力=1—exp(—a喀)

可知，影響慣性碰撞除塵效率的主要因素首先為塵粒的空氣動力學粒徑分布，例

如氣流速度、動力粘度、和粒徑直徑等等，其次為除塵設備本身參數，例如液滴

直徑，液滴速度等等。

4.袋式除塵器的過濾風速和阻力主要受哪些因素影響？

答：過濾風速主要與通過濾袋的氣體量和濾袋總面積相關。袋式除塵器的阻力與

它的結構形式、濾料特性、過濾風速、粉塵濃度、清灰方式、氣體溫度及氣體粘

度等因素有關。

5.說明理論驅進速度和有效驅進速度的物理意義。

答：當靜電力等于空氣阻力時，作用在塵粒上的外力之和等于零，塵粒向電極方

向做等速運動，這時的塵粒運動速度稱為理論驅進速度。工程設計中，采用實測

22

得到的驅進速度值即為有效趨近速度。

6.布袋除塵器阻力由哪兒部分組成？過濾風速與阻力的關系如何？繪出阻力與

時間關系曲線。

答：(1)除塵器的結構阻力、清潔濾料的阻力和粉塵層的阻力。

(2)vf為過濾風速，過濾風速與阻力的關系如下，清潔濾料的阻力為Api備

Mvf/60,粉塵層的阻力△pd=(卬(Vf/60)2Cs

(3)阻力與時間關系如下：

7.分析電阻率對電除塵器除塵效率的影響方式。

答：如果粉塵電阻率過低，即粉塵層的導電性能良好，荷負電的粉塵接觸到收塵

極后很快就放出所帶的負電荷，失去吸力，從而有可能重返氣流而被氣流帶出除

塵器，使除塵效率降低。

反之，如果粉塵電阻率過高，即粉塵層導電性能太差，荷負電的粉塵到達收

塵極后，負電荷不能很快釋放而逐漸積存于粉塵層上，這就可能產生兩種影響：

一是由于粉塵仍保持其負極性，它排斥隨后向收塵極運動的粉塵黏附在其上，使

除塵效率下降；二是隨著極板上沉積的粉塵不斷加厚，粉塵層和極板之間便造成

一個很大的電壓降。如果粉塵層中有裂縫，空氣存在裂縫中，粉塵層與收塵極之

間就會形成一個高壓電場(粉塵層表面為負極，收塵極為正極)，使粉塵層內的

氣體電離，產生反向放電。由于它的極性與原電暈極相反，故稱反電暈。反電暈

時正離子向原電暈極方向運動，在運動過程中，與帶負電荷的粉塵相遇，從而使

粉塵所帶的負電荷部分被正離子中和。由于粉塵電荷減少，因而削弱了粉塵在收

塵極上沉積。如果發(fā)生反電暈，除塵效率就會顯著降低。

23

8.布袋除塵器和電除塵器為什么入口濃度要控制？

答：根據布袋除塵器原理，隨著粉塵濃度的增加，除塵器的阻力也相應增加，當

阻力過高時，會影響布袋除塵器的除塵效率，故需控制入口濃度。

在電除塵器的電場空間中，不僅有許多氣體離子，而且還有許多極性與之相

同的荷電塵粒。荷電塵粒的運動速度比氣體離子的運動速度低得多。因此，含塵

氣體通過電除塵器時，單位時間轉移的電荷量要比通過清潔空氣時少，即電暈電

流小。含塵濃度越高，電場內與電暈極極性相同的塵粒就越多。如果含塵濃度很

高，電暈電場就會受到抑制，使電暈電流顯著減少，甚至幾乎完全消失，以致塵

粒不能正常荷電，這種現象稱為電暈閉塞。

9.有一兩級除塵系統(tǒng)，系統(tǒng)風量為2.22m3/s,工藝設備產塵量為22.2g/s,除塵器的

除塵效率分別為80%和95%,計算該系統(tǒng)的總效率和排空濃度。

答：總效率為n=1-(l-r|i)(1-T12)=1-(1-0.8)(1-0.95)=99%

排空濃度為c=(1-0.99)x22.2/2.22=0.1g/m3

10.有一兩級除塵系統(tǒng)，第一級為旋風除塵器，第二級為電除塵器，處理一般的

工業(yè)粉塵。已知起始的含塵濃度為15g/m3,旋風除塵器效率為85%,為了達到排

放標準的要求，電除塵器的效率最少應是多少？

答：一般工業(yè)粉塵排放標準為lOOmg/n?,15g/m3=15000mg/m',經過一級旋風

除塵后含塵=15000x15%=2250mg/m3,(l-l00/2250)x100%=95.6%,故電除塵器的

效率最少為95.6%。

11.在現場對某除塵器進行測定，測得數據如下：

除塵器進口含塵濃度yl=2800mg/m3

除塵器出口含塵濃度y2=200mg/m3

除塵器進口和出口的管道內粉塵的粒徑分布見下表。

計算該除塵器的全效率和分級效率。

答：全效率：

24

GGi-G2.8L-0.2L

32"一Ly2

7)=—X100%=x100%=x100%=————x100%

G1Gi2.8L

=92.9%

分級效率:

一、G(d)一、(dj

3cJ

7;(dc)=?x100%,rj(dc)=-------——x100%

Gi(dc)yid%(dc)

2.8x20—0.2x78

%⑷=x100%=72.1%

2.8x20

2.8x10-0.2x14

〃2(dc)=x100%=90.0%

2.8x10

2.8x15-0.2x7.4

?、?x100%=96.5%

2.8x15

2.8x20—0.2x0.6

①⑷=X100%=99.8%

2.8x20

2.8x35-0.2x0

%(dc)=x100%=100.0%

2.8x35

12.有一重力沉降室長6m、高3m,在常溫常壓下工作，已知含塵氣流的流速為

0.5m/s,塵粒的真密度Pc=2000kg/m3,計算除塵效率為100%時的最小捕集粒徑。

如果除塵器處理風量不變，高度改為2m,除塵器的最小捕集粒徑是否發(fā)生變化?

為什么？

=

答：已知：H=3m,L6m,pp=2000kg/m\ug=0.5m/s,查得常溫時空氣動力粘度

1.81xl(y5pa.s

⑴

HUg28X1.81xIO-x3x0.5

d=64.46X10-67n

min92000X6X9.8

(2)當除塵器寬度不變時，H=2m,ug=0.75m/s

H/28x1.81x10-5x3x0.75

dmin==64.46x10-6m

92000x6x9.8

設寬度為W,高度為H,則羯=患

Qg

184g18林gQg

ppigPpigw

25

故，重力沉降室處風量和寬度不變時，高度不變，除塵器的最小捕集粒徑與高度

無關。

13.某除塵系統(tǒng)采用兩個型號相同的高效長錐體旋風除塵器串聯運行。已知該除

塵器進口處含塵濃度y^Sg/m3,粒徑分布和分級效率見下表。計算該除塵器的

排空濃度。

答：分級效率為

7/=(20X0.4+10X0.79+15x0.925+20X0.9964-35X1)x100%

=84.7%

總效率據(6-10)公式可知

77=(1-(1-0.847)X(1-0,847))X100%=97.7%

排空濃度

3

C=yix(1-7?)=5X(1-0.977)=0.117g/m

14.已知某旋風除塵器特性系數m=0.8,在進口風速V=15m/s,粉塵真密度

Pc=2000kg/m3時，測得該除塵器分割粒徑dc5o=3jim?，F在該除塵器處理

Pc=2700kg/m3的滑石粉，滑石粉的粒徑分布如下：

若進口風速保持不變，計算該除塵器的全效率。

答：若進口風速不變，則旋風除塵器外壁附件的切向速度不變。又因為取同一除

塵器，則筒體半徑和交界面半徑不變，則交界面上氣流的切向速度不變，根據公

式：

1

_/18fivroroy

450-I2)

\Pc憂。/

粉塵pc=2000kg/m3,滑石粉pc=2700kg/m3,粉塵&5°=3nm,其他參數不變，當

Pc變化時，滑石粉&50變?yōu)?5o=2.58pm,滑石粉的粒徑分布如下：

粒徑范圍/pm0-55~1010-2020-3030-40>44

粒徑分布dO(%)7183617910

分級效率根據公式(6-33)可知：

%=1-exp|-0.693

26

dc=2.5〃m區(qū)%.5=48.9%

dc=7.5^nt時,力.5=86.7%

dc=ISirnt時,小5=98