第三章局部排风罩

1、第第三三章章 局部排风罩局部排风罩 3.1 概述 3.2 密闭罩 3.3 柜式排风罩 3.4 外部吸气罩 3.5 热源上部接受罩 3.6 槽边排风罩 3.7 空气幕 3.8 吹吸式排风罩 本章的基本内容： 学 习 基 本 要 求 1. 掌握局部排风罩的类型, 结构原理, 特点, 以及各排风罩的用途; 2. 掌握各种排风罩的结构参数及排风量的计算方法; 3. 掌握排风罩吸气口风流的运动规律(风流结构和风速分布及其分 析方法). 第一节 概述 一、局部排风罩的作用： 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. 二、决定排风罩控制有害物的效果主要因素： （1）排风罩的结构参数；

2、 （2）排风罩吸口的风流运动规律(包括风流结构和风速分布)； （3）排风量。 因此, 学习本章内容过程中, 要抓住每一种排风罩的这三个 因素的分析计算方法和这三个因素之间的相互关系. 三、排风罩的类型及其特点： 1. 密闭罩: 污染源全部密闭在罩内, 其特点是排风量小, 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. 2. 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. 主要 用于化学实验室操作台等污染的通风. 3. 外部吸气罩: 罩位于有害源附近, 依靠罩口 的抽吸作用将

3、有害物吸入罩内. 对于生产操作影响小, 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 密闭的场合. 4. 接受式排风罩: 排风罩口直接对着具有一定速度的有害物混合气流的 运动方向. 由于有害物混合气流的定向运动, 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. 5. 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

4、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. 第二节 密闭罩 一、密闭罩的形式： 1、按照他与工艺设备的配置关系： 局部密闭罩, 整体密闭罩和大容积密闭罩三种基本形式. 2、根据工艺的操作特点还可分为： 固定式和移动式 3、密闭罩结构的设计 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, 产尘部位及溅射方向和扩散范围等因素来确定。 经验性较 强。 1、局部密闭罩 对局部产尘点进行密闭，产尘设备及传动装置 留在罩外。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。 局部密闭罩 整体密闭罩： 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

5、动或含尘气流速度高的设备。 大容积密闭罩（密闭小室） 二、排风口位置的确定： 排风的作用：防止罩内出现正压。 排风口应设在罩内压力最高的部位, 不应在含尘气流浓度高 的部位或飞溅区内. 形成正压的主要因素有： （1）机械设备运动，如圆筒筛的工作过程 （2）物料运动 （3）罩内外温度差 物料的运动 密闭罩内物料的飞溅 密闭罩内物料 物料温度 大于50 150度 n排风口的位置的确定： n 排风口的位置应根据生产设备的工作特点及含尘气流 的运动规律确定。排风口应设在罩内压力最高的部位，以 利于消除正压。 罩口排风风速的确定： 与罩内气流速度, 有害物飞溅状况, 粉尘颗粒 大小, 以及罩内压力分布等

6、因素有关. 筛落的极细粉尘 0.40.6 m/s 粉碎或磨碎的细粉 小于2m/s 粗颗粒物料 小于3m/s . 三、排风量的计算： 密闭罩排风量L=由物料或工艺设备带入罩内的空气量L1+由 孔口或不严密缝隙吸入的空气量L2 L = L1 +L2 （ m3/s） （m3/s） 2 2 v P vFL 2 一、基本形式 (1)上吸气式(用于热过程) (2)下吸气式(用于冷过程且有害物的密度较大) (3)上下吸气式(用于发热量不稳定的过程) 观看新增观看新增FLASH动画动画 (4)送吸混合式(用于采暖或空调房间) 二、 排风量计算: 排风量应满足孔口吸入风速达到控制风速的要求. 排风量L按下式计算

7、: L = L1+ F m3/s 其中：L1为柜内气体发生量(m3/s); 为孔口控制风速(m/s); F为孔口及缝隙总面积(m2); 为安全系统, =1.11.2. 第四节 外部吸气罩 一、外部吸气罩的作用： 利用罩口的吸气作 用，在罩口外造成一定 的吸入风速，从而把有 害物吸入罩内。 外外部吸部吸气罩应用实例：气罩应用实例： 二、外部二、外部吸气吸气罩的控制风速：罩的控制风速： 1.控制点：距吸气口最远的有害物散发点。 2.控制风速：控制点处使有害物吸入罩内的 最小风速。 3.控制风速大小的确定（实测）： （1）工艺过程 （2）有害物周围的气流速度 （3）有害物的毒害程度 （4）罩子的大小

8、 vrL vrL 2 2 22/1 4 点汇 空间点汇 二、吸气口气流的运动规律二、吸气口气流的运动规律 （1）离罩口越近，速度越大 （2）吸入风量一定时，吸气口的范围越小，同一点速度越 大； 同理，在距吸气口同样远处造成同样的吸入速度，吸气 范围小，所需的风量少。 所以，在进行吸气罩设计时，要考虑罩口有无法 兰边，安装形式、及罩口的形状等因素。 三、前面无障碍物排风罩三、前面无障碍物排风罩 1 1、风速分布规律：、风速分布规律： 2 2、风速分布规律：、风速分布规律： 2 0 2 0 2 0 / / 10 750 10 mF mx smv smv F Fx v v F Fx v v x x

9、x 吸口的面积； 控制点至吸口的距离； 控制点吸入流速； 吸气平均流速； 四周有边圆形吸口 四周无边圆形吸口 3 3、设在工作台上的侧吸罩、设在工作台上的侧吸罩 F Fx F Fx v v x 22 0 5 2 210 :台上侧吸罩 4 4、风量计算：、风量计算： 2 3 2 0 2 0 2 0 / )4 .2( )5(: )10(75.0: )10(: mF smL Fx vFxFvL vFxFvL vFxFvL x x x 积；实际排风罩的吸口的面 排风量； 适用于 ；台上侧吸罩 四周有边圆形吸口 四周无边圆形吸口 5 5、条缝形排风口：、条缝形排风口： (1)(1)图表法图表法; (2)

10、; (2)公式法公式法 x x lxvL lxvL a b 8 .2 : 7 .3: :)2 .0( 法兰边在台上自由悬挂有法兰边或无 自由悬挂无法兰边 条缝罩 a b 四、前面有障碍物排风罩四、前面有障碍物排风罩 1 1、风量计算：、风量计算： 4 .1, /, , , KK smv mH mP KPHvL x x 风速不均匀的安全系数 控制点的控制风速 罩口至污染源的距离 排风罩口敞开面的周长 2 2、改善排风罩控制效果措施、改善排风罩控制效果措施 (1)(1)加活动挡板法：加活动挡板法： (2)(2)化整法，内挡板法，条缝口法，均风板法化整法，内挡板法，条缝口法，均风板法 角度太大的改善

11、措施角度太大的改善措施 五、流量比法五、流量比法 n 周围空气吸入量周围空气吸入量L L2 2与污染气体发生量与污染气体发生量L L1 1的比值称为流量比的比值称为流量比, , 用用 K K表示表示, , 即即K= LK= L2 2 / L / L1 1 n 排风罩的排风量排风罩的排风量L L为为: L= L: L= L1 1 + L + L2 2 =L =L1 1(1+ L(1+ L2 2 / L / L1 1)= L)= L1 1(1+K).(1+K). n 对于确定的对于确定的L L1 1, , 不断加大排风量不断加大排风量L L时时, , 周围空气吸入量周围空气吸入量L L2 2增大增

12、大, K, K 值也随之增大值也随之增大. . 当当K K值增大到一定值时值增大到一定值时, , 所有污染气体全部被排风罩所有污染气体全部被排风罩 排走排走. . 污染气体刚好全部被罩排走污染气体刚好全部被罩排走( (即不发生污染逸出即不发生污染逸出) )时的流量比时的流量比K K 称为极限流量比称为极限流量比, , 用用K KL L表示表示, , 即即K KL L= (L= (L2 2 / L / L1 1)limit.)limit. n极限流量比极限流量比K KL L的确定：的确定： q气流合成分析法气流合成分析法 q 利用流线迭加原理，通过计算流体力学来确定，目前还利用流线迭加原理，通过

13、计算流体力学来确定，目前还 只是作定性分析只是作定性分析 q 实验无因次分析法实验无因次分析法 q 根据实验结果，通过无因次分析确定根据实验结果，通过无因次分析确定 流量比法流量比法 n实验无因次分析法： n（1）列出所有可能影 响因素： D3、F3、H、U、E、 t、 t-源气与空气温差 -法兰边与水平夹角 n实验无因次分析法： （2）转换成无因次参数： 确定特征参数（E），其它均以特征量为基准，化为 无因次参数 D3/E、F3/E、H/E、U/E、t、 。则函数 KL=f（ D3/E，F3/E，H/E，U/E，t， ） （3）通过实验确定主要影响参数： 流量比法流量比法 nKL：影响小，可

14、忽略不计 nD3/EKL nD3/E0.2时，影响小，可忽略不计 KLKL D3/ED3/E KLKL 0.2 流量比法流量比法 nU/EKL： U/E0时，影响小，可忽略不计 nF3/EKL F3/E=1.52时，影响小，可忽略不计 U/EU/E KLKL F3/EF3/E KLKL 1.5 流量比法流量比法 nH/EKL：近似直线，要求 H/E1.5Ap的称为高悬类. (Ap为热设备水平面积) 根据实验, H1.5Ap高度内, 混入热射流内的 空气量较少, 可忽略不计; 而H1.5Ap以上的高度, 混入热射流内的空气较多, 应考虑混入空气的影响. 因此, 低悬罩和高悬罩的结构参数, 气流运

15、动及排风 量的分析计算方法有所区别. （3）高悬罩和低悬罩）高悬罩和低悬罩 1、罩的结构参数确定原则: n低悬罩: 横向气流影响小:扩大150-200mm n 横向气流影响大:罩的结构参数按 源尺寸加大0.5H 的原则计 算. D1=B+0.5H A1=a+0.5H B1=b+0.5H n高悬罩: 罩的结构参数按“ 罩口断面处的热射流尺寸加大0.8H” 的 原则计算. D=Dz+0.8H 二、热源上部接受罩排风量的计算二、热源上部接受罩排风量的计算 2 2、低悬罩排风量：、低悬罩排风量： 对于低悬罩, 首先分析计算热射流流量, 然后按“热射流流 量+罩口扩大面吸入空气量”的方法计算排风量. n

16、 排风量：L=L0+L1 n L1=V1*F1 n V1=0.50.75m/s n L0:收缩断面上的热射流流量. L0 L1 L1 3、高悬罩排风量：排风量： 对于高悬罩, 首先分析不同上升高度热射流的流量, 流速 和断面直径, 然后按“罩口断面的热射流流量+罩口扩大面吸 入空气量”的方法计算排风量: L=Lz+V1*F1 3.5 热源上部接受罩热源上部接受罩 第第六节 槽边排风罩槽边排风罩 是外部吸气罩的一种特殊形式，专门用于各种工业槽。 一、槽边排风罩的结构 1.按布置方式分为按布置方式分为: 单侧式(B700mm) 周边式:多用于圆槽或近似方形槽 2按罩口形式按罩口形式: 罩口有平口式

17、和条缝式两种形式 E=250 mm高；高；E=200 mm低低 二、使条缝口速度分布均匀的措施 （1）等高条缝）等高条缝:用于用于f/F1=0.3 （2）楔形条缝口）楔形条缝口:可均匀排风可均匀排风 （3）分段条缝口）分段条缝口:每段内等高每段内等高 条缝口风速要求条缝口风速要求:710m/s 一般取一般取h小于等于小于等于50mm。 三、条缝式槽边排风罩的风量计算三、条缝式槽边排风罩的风量计算: : 计算原则: n L=截修正系数*控制风速*槽面积*维修正系数 n 截修正系数:高2；低3 n 维修正系数:单侧(B/A)0.2；双侧(B/2A) 0.2 n 槽面积:矩形A*B；圆形D 2 /4

18、 n 控制风速:Vx 3.6 3.6 槽边排风罩槽边排风罩 n条缝式槽边排风罩的排风量计 算公式如下： m3/s n（1）高截面单侧排风 n n（2）低截面单侧排风 n（3）高截面双侧排风（总风量） n n（4）低截面双侧排风（总风量） n （5）高截面周边型排风 L=1.57vxD2 （6）低截面周边型排风 L=2.36vxD2 式中 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。 四、排风罩的阻力计算四、排风罩的阻力计算 条缝式槽边排风罩的阻力按下式计算 式中 局部阻力系数， ； 条缝口上空气流速，m/s； 周围空气密度，kg/m3。 2 2 0 v p

19、 n例3-6 长A=1m，宽B=0.8m的酸性镀铜槽，槽内溶液温度等 于室温。设计该槽上的槽边排风罩。 n1 选型 n2 查控风速 n3 计算排风量 n4 分配排风量 n5 假定条缝的风速 n6 计算条缝面积 n7 计算条缝高 n8 判断是否满足均匀进风条件 n9（修改设计） n10 计算阻力 作用作用:（1）减少或隔绝外界气流的侵入； （2）防止尘埃进入洁净房间 （3）局部隔断 ，防止有害物扩散 形式： 侧送式空气幕 下送式空气幕 上送式空气幕 旋风气幕 第七节第七节 大门空气幕大门空气幕 空气幕计算：空气幕计算： 0 1 b H Lw L0=Bb0v0 由吹风口和吸气口组合而成. 它通过吹

20、出射流和吸入气流联合作 用来提高所需的 控制风速 , 从而达到排除污染气体的目的. 吹吸气流是一种性质比较复杂的气流, 怎样进行合理的设计和计算, 至今还是国内外进一步研究的课题. 目前较常采用的主要有速度控制法 和流量比法. 第八节第八节 吹吸式排风罩吹吸式排风罩 一、 原理原理 二、空气射流 自由射流、有限射流 圆形射流、条缝射流 2b0 v0 起始段基本段 x 2bx 相对值 名称 符号起始段基本段 轴速 Vx/V01 流量 Qx/Q01+0.43ax/b0 1.2 射流一半 的宽度 bx/b02.4(ax/b0+0.41)2.4( ) 条缝射流的特性 1.2 ax/b0+0.41 ax

21、/b0+0.41 ax/b0+0.41 a 紊流扩散系数，与条缝形状有关； 三、槽上吹吸罩的计算三、槽上吹吸罩的计算 控制风速法和流量比法 控制风速法计算: 其本质是, 只要吸风口前射流末端的平均速度保持一定数 值(一般要求不小于0.751m/s), 就能保证对有害物的有效控 制. 除了要求一定的控制风速外, 为了防止吹出气流溢出风 口外, 要求吸风口的排风量应为射流末瑞流量的1.11.25倍. 控制风速法的设计计算方法如下: （一）控制风速法（一）控制风速法 (1) (1) 确定射流末端的平均速度确定射流末端的平均速度VcVc: : 按经验公式按经验公式Vc=kH(m/sVc=kH(m/s)

22、 )计算计算, , 其中其中k k为槽温系数为槽温系数; H; H 为吹、吸风口间距为吹、吸风口间距(m).(m). (2) (2) 确定吹风口高度确定吹风口高度b b0 0: : 按经验公式按经验公式b b0 0=(0.01=(0.010.15)H0.15)H计算计算. . 且大于57mm(防堵) (3) (3) 确定吹风口出口速度确定吹风口出口速度V V0 0 : : 按扁平射流速度分布公式按扁平射流速度分布公式 (4) (4) 计算吹风口风量计算吹风口风量L L0 0 : : 根据根据V V0 0及吹风口面积计算及吹风口面积计算. . 2.1 41.02 2.0 41.0 2.12 0

23、0 000 0 0 b aH vlb vlbL a b aHv v c c (5) 确定射流末端流量Lx:按射流流量关系式 Lx/L0=1.2aH/b0+0.41 计算. (6) 确定吸风口排风量L2: 按L2=(1.11.25)Lx计算. (7) 计算吸气口风流速度和吸气口高度. 吸气速度:V2=(23)Vc 吸气高度:b2=L2/l*V2 （二）流量比法计算（二）流量比法计算: : 流量比法概念与前述的流量比法一致流量比法概念与前述的流量比法一致, ,只是吹吸排风的流量比只是吹吸排风的流量比K K值值 为为: : L L1 1=L=L0 0+(L+(LG G+Ls)=L+Ls)=L0 01+(Ls+L1+(Ls+LG G)/L)/L0 0 K= (Ls+L K= (Ls+LG G)/L)/L0 0, , 其中，其中，L LS S为从周围吸入的空气量为从周围吸入的空气量, , L LG G 为污染气体量为污染气体量, , L L0 0为吹风口吹风量为吹风口吹风量. . 吹吸排风罩的极限流量比吹吸排风罩的极限流量比K KL L n流量比法计算流量比法计算: :),( 0000 1 0 b V v v b W b b b H fK