第四章 通风设施 1

局部排风罩第四章

第四章局部排风罩局部排风罩是局部排风系统的重要组成部风。通过局部排风罩口的气流运动，可在有害物散发地点内直接捕集有害物或控制其在车间的扩散，保证室内工作区有害物浓度不超过国家卫生标准的要求。研究局部排风罩口的气流运动规律是本章的重点，排风罩的设计计算是通风除尘系统设计的重要环节，选择及设计如不合理，直接影响除尘效果。

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；掌握各种排风罩的结构参数及排风量的计算方法；掌握排风罩吸气口风流的运动规律(风流结构和风速分布及其分析方法)。 学习基本要求局部排风罩受生产设备和工艺条件的限制，型式多样，按其作用原理可分为以下几种基本类型。⒈密闭罩它又可分为全密闭罩、半密闭罩和通风柜三种型式。它把尘源或有害物源全部或大部分密闭在罩内，在罩上设有较小的工作孔，以观察罩内工作，并从罩外吸入空气，罩内污染空气由风机排出。它只需较小的排风量就能有效的影响。局部排风罩的基本型式一、局部排风罩的基本型式全密闭罩通风柜半全密闭罩2.外部集气罩利用罩口外部吸气汇流的运动将粉尘吸入罩内的排风罩称为外部罩。型式有上吸罩、下吸罩和侧吸罩等等。适用于不能对尘源进行密闭的场合；吸气气流的速度必须大于粉尘的逃逸速度；当含尘气流的运动方向与罩口吸气方向不一致或粉尘发散点距罩口较远时，外部罩所需排风量较大。3.接受罩有些生产过程或设备本身会产生或诱导一定的气流运动，带动有害物一起运动，如高温热源上部的对流气流及砂轮磨削时抛出的磨屑及大颗粒粉尘所诱导的气流等。对这种情况，应尽可能把排风罩设在污染气流前方，让它直接进入罩内。这类排风罩称为接受罩。4.吹吸式集气罩由于生产条件的限制，有时外部吸气罩距有害物源较远，这样单纯依靠罩口抽吸作用，要在有害物源附近造成一定的空气流动是困难的。对此可以采用吹吸式排风罩，它利用射流能量密度高、速度衰减慢特点，用吹出气流把有害物吹向设在另一侧的吸风口。采用吹吸式通风可使用排风量大大减少。

在某些情况下，还可以利用吹出气流在有害物源周围形成一道气幕，象密闭罩一样使有害物的扩散控制在较小的范围内，保证局部排风系统获得良好的效果。气流运动规律吸气口气流的吸入流动吹气口气流的吹出流动一、吸气口气流的吸入流动（一）空间点汇当吸气口面积和空气粘性忽略不计时，可将吸气口视为空间点汇。气流的等速面为一系列以吸气口为中心的同心球面。吸气口四周无围挡时，吸气口外部空气速度与吸气口处空气速度的关系。当需要的Q一定时½个球面时¼个球面时1/8个球面时从公式可以看出，吸气口外某一点的空气流速与该点至吸气口距离的平方成反比例，而且它是随吸气口吸气范围的减少而增大的。因此设计时罩口应尽量靠近有害物源，并设法减小其吸气范围。（二）平面点汇（二维）吸气口可看成平面点汇（空间线汇）。在距吸气口一定距离以外，可以忽略吸气口面积的影响，则等速面为一系列以吸气口为轴心的圆柱面。l—吸气口长度Vr与r成反比（三）实际排风罩实际采用的排风罩都是有一定面积的，不能看作一个点，因此不能把点汇吸气口的流动规律直接应用于外部吸气罩的计算。为了解决生产实践中提出的问题很多人曾对各种吸气口的气流运动规律进行大量的实验研究。通过实验求得四周无法兰边和四周有法兰边的圆形吸气口的速度分布图。这两个图的横坐标是（x—某一点距吸气口的距离，—吸气口的直径），等速面的速度是以吸气口流速的百分数表示的。不同情况下吸气口和等速面处速度之间的关系对于无边的圆形或矩形（宽（b）长（l）比大于或等于0.2）吸气口

四周有边的情况对于有边的圆形或矩形（宽（b）长（l）比大于或等于0.2）吸气口仅适用于x<1.5d的场合。当x>1.5d，实际的速度衰减要比计算值大。吹气口气流的吹出流动集气罩吸风量计算方法控制速度法流量比法一、控制风速法控制风速法原理：就是使排风量在边缘控制点上形成能使有害物吸入罩内的控制风速的方法。

零点：粉尘离开尘源后，在静止空气中速度降为零的点（降到和室内无规则气流运动速度同样大小）。

控制点：距离排风罩口最远的零点。

尘化距离：尘源中心到控制点的距离。

控制距离：排风罩口到控制点的距离。污染物散发情况控制风速（m/s）以轻微的速度散发到几乎是静止的空气中0.25~0.5以较低的速度散发到较平静的空气中0.5~1.0以相当大的速度散发到空气运动速度的区域1.0~2.5以高速散发到空气运动很迅速的区域2.5~10控制点的控制风速外部吸气罩需要多大的排风量Q，才能在距罩口x米处造成必要的控制风速vx？要解决这个问题，必须掌握Q和vx之间的变化规律。二、流量比法设计外部罩同时考虑污染气流量和从罩口周围吸入室内空气量的综合作用，给出有关的计算公式。流量比K把刚好不发生泄漏时的流量比称为极限流量比，以

表示。

实验研究表明，与污染气体发生量无关，只与有害物源和罩的相对尺寸有关。

排风罩排风量计算

式中

—考虑干扰气流影响的安全系数，按下表确定；—设计流量比。

干扰气流速度安全系数0－0.1550.15－0.380.3－0.45100.45－0.615

⒈极限流量比Kvm的计算式都是在特定条件下通过实验求得的，计算时应注意这些公式的适用范围。⒉流量比法是污染气体发生量Q1为基础进行计算的。Q1应根据实测的发散速度和发散面积计算确定。⒊周围干扰气流对排风量有很大影响，在可能条件下就设法减弱它的影响。v0应尽可能实测确定。应用流量比法计算应注意以下几点：防尘密闭罩

对于产尘设备应尽可能进行密闭，以隔断在生产过程中造成的一次尘化气流和室内二次气流的联系，防止粉尘随室内气流飞扬传播。设备密闭得好，只需较小的排风量就能获得较好的防尘效果。一、全密闭罩将整个尘源密封起来的排风罩，根据其密闭范围的大小，基本上可分为局部密闭罩、整体密闭罩、和室式密闭罩三种。

局部密闭罩

只将产尘点予以密闭，特点是产尘设备及传动装置在罩外，便于检修。罩内容积小，所需排风量小。但是当含尘气流速度较大或产尘设备引起的诱导气流速度较大时，罩内不易造成负压，致使粉尘外溢。因此局部密闭罩适用于集中连续散发粉尘且含尘气流速度不大的尘源。整体密闭罩

将产尘设备大部或全部予以封闭，只将传动装置留在罩外。其特点是密闭罩基本上可成为独立整体，设计容易，密封性好。罩上设置观察窗监视设备运转情况。检修时可打开检修门，必要时可拆除部分罩体。整体密闭罩适用于含尘气流速度较大、阵发性散发粉尘和设备多处产尘等情况。室内密闭罩

将产尘设备（包括传动机构）全部密闭，形成独立的小室。其特点是罩内容积大，粉尘不易外逸；检修设备时可直接进入罩内。这种罩适用于产尘量大且不宜采用局部和整体密闭罩的情况，特别是设备需要频繁检修的场合。其缺点是占地面积大，建造费用大，不宜大量采用。⒈机械设备运动在罩内造成的正压⒉物料运动在罩内造成的正压⒊由于罩内外温度差造成的正压。罩内气压的变化设计全密闭罩时应遵循的原则1.全密闭罩的结构及型式应便于工人操作，不应妨碍工艺生产过程；2.尽可能将尘源或产尘设备完全密闭，罩上所有的接缝要严密以防止漏风；3.罩的结构应尽可能使可拆卸式的；4.应对密闭罩进行排风，使罩内保持一定的负压，排风口的位置应设在罩内压力最高的部位，要避开含尘浓度高或粉料飞溅的部位；5.工作孔口和缝隙处进入罩内的空气速度，与工艺设备的型号、规格和罩子型式有关，可从有关手册中查得，一般取1~4m/s。6.为避免过多物料或粉尘吸走，密闭罩排气口的空气速度不宜太高，可参考下列数值：筛落的极细粉尘0.4~0.6m/s，粉碎或磨碎的细粉小于2m/s；对于粗粒状物料小于3m/s。排风量

防尘密闭罩的排风量由两部分组成，即运动物料带入罩内的诱导空气量（如物料输送）或工艺设备供给的空气量（如设有鼓风装置的混砂机）和为消除罩内的正压由孔口或不严密缝隙吸入的空气量。式中

Q—防尘密闭罩排风量，m3/s；Q1—物料或工艺设备带入罩内的空气量，m3/s；

Q2—由孔口或不严密缝隙吸入的空气量，m3/s。当Q2>>Q1时实际问题中，Fi不易确定，只能估算。部分工艺可以查表来确定。二、半密闭罩当工艺生产条件不允许对尘源全部密闭，只能大部分密闭时，可采用半密必罩。化学实验室用的通风柜是柜式排风罩的典型代表，工人能直接进入内部操作，室式通风柜在国外也有较多应用。它们的工作原理和密闭罩是相同的，其排风量按下式计算：

式中L1—柜内的污染气体发生量，m3/s；v—工作孔上的控制风速，m/s；S—工作孔或缝隙的面积，m2

；K—安全系数，。当罩内存在发热量较大的热源时，h—敞开面高度（m）M—罩内发热量（W）F—敞开面面积（m2）工作孔的速度分布对其工作效果有很大影响。工作孔速度分布不均匀，有害气体会从速度小的地点逸入室内。右图是冷过程通风柜采用上部排风时，气流的运动情况。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%，有害气体会从下逸出。

为了改善这种状况，应把排风口设在通风柜的下部，如图所示。

对于产热量较大的工艺过程，罩内的热气流要向上浮升，如果仍象冷过程一样，在下部吸气，有害气体就会从上部逸出，见右图。因此热过程的通风柜必须在上部排风。

对于发热量不稳定的过程，可在上下均设排风口，见图，随柜内发热量的变化，调节上、下排风量的比例，使工作孔的速度分布比较均匀。三、通风柜型式很多，按排气口的位置可分为：1.上部排风通风柜2.下部排风通风柜3.上下联合排风通风柜4.供气式通风柜右图是送风式通风柜，通风柜排风量的70%左右由上部洞口送给（采用室外空气），其余30%左右从室内流入罩内。在需要供热或供冷的房间设置送风式通风柜后，可以节能60%左右。

外部集气罩

外部罩对粉尘的控制作用是通过罩外吸气汇流流动而产生的。只有当外部罩产生的吸气汇流流动足以克服粉尘向任一方向的扩散运动时，才能将尘源散发出的所有粉尘吸入罩内。外部产生的吸气汇流流场主要与外部罩的结构型式和吸气流量有关。设计外部罩的任务就是根据尘源的性质和工艺生产条件，正确选择外部罩的型式和以最小的吸气流量将粉尘捕获。设计外部罩的主要方法是控制风速法和流量比法。不同情况下吸气口和等速面处速度之间的关系对于无边的圆形或矩形（宽（b）长（l）比大于或等于0.2）吸气口

四周有边的情况对于有边的圆形或矩形（宽（b）长（l）比大于或等于0.2）吸气口仅适用于x<1.5d的场合。当x>1.5d，实际的速度衰减要比计算值大。设在工作台上的侧排风罩的排风量：

罩口型式风量计算公式自由悬挂条缝形罩无边板有边板台面条缝形罩无边板有边板四、上部伞形排风罩排风量计算排风罩如果设在工艺设备上方，由于设备的限制，气流只能从侧面流入罩内，罩口的流线如图。上吸式排风罩的尺寸及安装位置按图确定。为了避免横向气流的影响，要求罩子每边均较尘源大0.4H（H为罩口至尘源表面的距离），其排风量按下式计算。

式中vx

—边缘控制点的控制风速。

K—考虑沿高速分布不均匀的安全系数，通常取K=1.4。例2：有一浸漆槽槽面尺寸为0.6×1.0m，为排除有机溶剂蒸汽，在槽上方设排风罩，罩口至槽面距离H=0.4m，罩的一个长边设有固定挡板，计算排风罩排风量（vx=0.25m/s）。解:罩口尺寸:长边A=1.0+0.40.42=1.32m短边B=0.6+0.40.42=0.92m因一边设有挡板，罩口周长：P=1.32+0.922=3.16m根据公式：应当指出，上述计算方法的核心是在边缘控制点上造成一定的控制风速，以便把有害物全部吸入罩内。五、槽边排风罩排风量计算安装形式有单侧、双侧和周边三种。（1）当槽面宽度B<500mm时采用单侧形式；（2）当槽面宽度B=800~1200mm时必须采用双侧形式排风；（3）当槽面宽度B>1200mm时采用吹吸式；（4）当槽面直径D=500~1000mm时采用周边形式。七、外部罩设计中应注意的问题设计外部罩时，一些共性的问题：1.应采取有效措施防止有害物的扩散及车间横向气流的干扰，外部罩的安装位置应配合工艺，尽量靠近有害物源；2.在不妨碍操作的情况下，排风罩的位置应使吸风气流从操作人员一侧流向有害物源，以防止有害物对操作人员的影响；3.一般伞形罩的罩口面积不应小于有害物扩散区的水平面积，侧吸罩的罩口长度应不小于有害物扩散区的边长，当有害物扩散区很