通风工程(第4章)

1第4章局部通风24.1概述局部通风－利用局部气流，使局部工作地点不受有害物污染，造成良好的空气环境。特点需要的风量小、效果好。是控制污染物、改善室内环境最有效的方法，设计时应优先采用。分类

局部排风，局部送风，局部送、排风。3局部排风

有害物在哪里产生，就在哪里收集起来将其排出！系统构成

局部排风罩、风管、除尘或净化设备、风机、（排气管）4局部送风

哪里需要，就将风送到哪里！

系统式和风扇循环两种形式54.2局部排风的设计原则总的原则系统造价低、排风量小并能最大限度地排出有害物；尽可能采用自然通风。

系统划分的概念一个通风系统通常是由一台风机与其联系在一起的管道及设备构成的。根据通风的要求，为便于运行管理，常分设多个系统，叫做系统划分。6

局部排风系统划分的原则为了正确合理地划分排风系统，应对工艺流程、设备使用及有害物的特性作全面的了解和分析。对下列情况应单独设置排风系统：（1）有害物混合后可能引起燃烧或爆炸；（2）混合后形成毒害更大或腐蚀性的混合物或化合物；（3）混合后易使蒸气凝结并积聚粉尘；（4）放散剧毒物质的房间和设备；（5）高温高湿性气体。

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局部排风罩的形式及设计原则

局部排风系统的效果主要取决于局部排风罩的设计和风量形式按工作原理不同分为以下几种基本类型：1）密闭罩把有害物源全部密封在罩内留有1工作孔和2风机排风优点－较小风量获得良好的效果缺点－观察、操作、检修不便8

2）柜式排风罩（通风柜）密闭罩的一种特殊形式，靠近操作人员的一面是敞开的。a）小型b）大型

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3）外部吸气罩

有害物源不能密闭时，可以把排风罩放在有害源附近，依靠风机在罩口造成的抽吸作用，将有害物吸入罩内。10

4）接受式排风罩

污染气流本身会产生一定的运动，可以将排风罩设在污染气流的前方，让它直接进入罩内，称之为接受罩。11

5）吹吸式排风罩

单纯的抽吸作用常常是不够的，可以利用吹、吸气流的共同作用，控制和输送有害物，称之为吹吸式排风罩。12

设计原则1）尽可能采用密闭罩或柜式排风罩。2）局部排风罩应尽可能包围或靠近有害物发生源。3）在不影响操作的条件下，罩的四周应尽可能设围挡。4）排风罩吸气气流与污染气流方向尽可能一致。5）已被污染的吸气气流不允许通过人的呼吸区。6）尽可能消除或减小罩口附近干扰气流的影响。7）结构简单、与工艺协调、不妨碍操作和维修。13

局部排风的净化处理排风气体在排入大气前，是否需要净化处理应考虑下列因素：（1）有害物质的毒性及排出物浓度；（2）周围的自然有利条件和排出口的有利方位；（3）应符合现行的国家标准（GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》）。144.3排风罩设计计算理论局部排风罩实现“捕集”有害物功能，它通过罩口附近的气流运动，捕集或控制有害物的扩散和传播。罩口的气流运动规律是排风罩设计计算理论的基础。

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排风罩口的气流运动规律两种基本气流运动方式：（1）吸气口气流的吸入流动

（2）吹气口气流的吹出流动

吸入口气流运动规律

吸气口面积较小时，可以看作为“点汇”，分为自由吸气口和受限吸气口两种类型。16

根据流体力学，自由空间的“点汇”吸气口的吸气量为：L－气体流量（m3/s）；v1、v2－球面1和球面2上的气流速度（m/s）；r1、r2－球面1和球面2的半径（m）。

对受限的“点汇”吸气口（例如设在墙上，吸气范围减小一半），吸气量为：

L一定时，v∝1/r2,而且随吸气范围减小，v增大。⇒（1）罩口尽量靠近污染源，（2）减小吸气范围。17

实际上，吸气口有一定大小，不能看作点汇，而且气流有阻力，等速面不是球面。设计时，不能直接把“点汇”吸气口的流动规律用于排风罩的计算。18

吹出气流（射流）运动规律

自由射流和受限射流等温射流和非等温射流基本特征：能量密度、速度衰减慢。吹蜡烛！吸蜡烛？19

吹吸气流

根据吹、吸气流的不同情况，形成三种基本吹吸气流形式。20

排风罩排风量计算方法控制点－距离吸气口最远的有害物散发点。控制风速（捕集风速）Vx－控制点上的气流运动速度。控制风速法－为了保证有害物全部吸入罩内，必须使控制点上产生的气流速度大于控制风速。21

控制风速Vx一般通过实验测得，也可以采用CFD方法得到。如果缺乏实验数据，设计时可以参考表4-2、3、4。22

应选择合适的控制风速控制风速法计算排风量确定控制风速Vx⇒确定罩口平均风速V0

⇒计算排风量L式中：L

－吸气口的排风量，F－吸气口面积（4-10）234.4密闭罩密闭对防尘的作用“密闭”隔断了粉尘与室内二次气流的联系，可以防止粉尘的飞扬传播。

密闭罩的基本形式密闭罩形式多样，按照它与工艺设备的配置关系，分为三类：

局部密闭罩、整体密闭罩、大容积密闭罩

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25影响密闭罩性能的因素正压的产生、危害和消除产生－机械和物料运动、罩内外温度差、鼓风危害－尘化气流经孔隙漏出消除－排风和扩容缓冲排风口的位置应避免含尘气流浓度高或飞溅区远离敞开口，防止气流短路应在罩内压力最高的部位，密闭罩的容积－足够大以避免粉尘飞溅

26密闭罩的计算按空气平衡原理

按换气次数法计算按截面风速计算

（4-11）（4-12）（4-13）

物料或工艺设备带入罩内的空气量

由孔口或不严密缝隙吸入的空气量

密封罩截面积

垂直于密封罩面的平均风速

密封罩容积

换气次数274.5柜式排风罩

柜式排风罩（又称通风柜）是密闭罩的一种特殊形式，散发有害物的工艺装置置于柜内，操作过程完全在柜内进行。排风罩上一般设有可开闭的操作孔和观察孔。为了防止由于罩内机械设备的扰动、化学反应或热源的热压以及室内横向气流的干扰等原因引起的有害物逸出，必须对柜式排风罩进行抽风，使罩内形成负压。284.5柜式排风罩形式－根据排风形式分成三种（1）下部排风柜式罩

适用于无发热体、有害气体密度大于空气的情况29（2）上部排风柜式罩

适用于有发热体或有害气体密度小于空气的情况30（3）上、下联合排风柜式罩

适用于有发热体、有害气体密度大小不等的情况31柜式罩排风量的计算

L1－柜内污染气体的发生量（m3/s）;V－工作孔上的控制风速（m/s），见表4-7；F－工作孔、观察孔及其他缝隙的总面积（m2）;β－安全系数，一般取1.05～1.10。

（4-14）324.6外部吸气罩形式－根据罩与污染源的相对位置分成两类侧吸式和上吸式（伞形罩）排风量计算侧吸罩排风量－采用控制风速法

吸气罩口平均风速v0是控制点至罩口距离x、罩口面积F以及控制风速vx的函数：（4-15）（4-10）各种外部吸气罩排风量计算公式见表4-8（P81）。33上吸罩排风量

（1）控制风速法（4-23）P－污染源周长（m），应扣除遮挡面;H－罩口至污染源的距离（m）；vx－敞口流速（m/s）,0.25～2.5；K－安全系数，一般取1.4。

（2）按罩口平均风速计算根据实验或经验得出v0，按L=v0F计算排风量。

注意：罩口面积F比污染源面积要大，边长加0.8H。〔例4-1、2、3〕344.7热源上部接受式排风罩热射流及其计算

两种形式对流散热形成的热射流－按下面方法计算热气流（热烟气）射流－实测设计热过程伞形排风罩的关键是计算诱导上升的气流流量及上升气流在不同高度上的横截面大小。热过程排风罩不同于冷过程排风罩，其排风量取决于它所接受的热气流大小，不存在控制风速的问题。35

热源顶部热射流流量L0Q－对流散热量;AP－热源顶部热射流的横断面积；h－热源定性尺寸；F－热源的对流散热面积；Δt－热源表面与周围空气的温度差；α－对流放热系数；A－系数。

36高度的影响dZ－热射流直径（m）;

vZ－热射流流速（m/s）；LZ－热射流流量（m3/s）；Z－假想点源至计算断面的有效距离（m）,Z=H+2B。

H（或H<1m）：低悬罩

H

按下式计算：高悬罩近似认为热射流的流量和断面积不变。37热源上部接受罩的排风量计算

实际使用的接受罩，罩口尺寸和排风量必须适当加大实际上－横向气流的影响，热射流发生偏斜，污染气体溢出罩外。H愈大，影响愈严重。理论上－等于罩口断面上热射流的流量断面尺寸等于罩口热射流尺寸污染气体全部排出

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。L0L1L138

低悬罩排风量：尺寸：边长或直径＋0.5H高悬罩排风量：尺寸：dZ＋0.8H罩口扩大断面空气速度

V'=0.5~0.75m/s〔例4-4〕394.8槽边排风罩

外部吸气罩的一种特殊形式，专门用于各种工业槽。分类单侧－槽宽B≤700mm双侧－槽宽B>700mm（B>1200mm时宜用吹吸式）周边形－槽的直径D=500～100040

槽边排风罩的结构形式吸气口两种形式平口式－槽宽B≤700mm，吸气范围大。条缝式－低截面E<250，高截面E≥250，

增大E可以减小吸气范围。41

槽的布置形式－靠墙布置和自由布置，影响吸气范围42

两种形式的条缝等高条缝－速度不均匀，始端大、末端小，与f/F1有关，

f/F1≤0.3近似认为均匀，>0.3采用楔形。楔形条缝－条缝高度见表4-10，条缝口控制风速7~10m/s。条缝面积罩口断面积43

排风量计算公式条缝式槽边排风罩阻力：高截面单侧双侧环形低截面单侧双侧环形〔例4-5〕A-槽长，B-槽宽，D-圆型槽直径444.9吹吸式排风罩

吹吸式排风罩的形式利用射流作动力：输送有害物到排风罩口，再由其排出。特点：风量小、控制污染效果好、抗干扰能力强、不影响操作。45

吹吸罩的设计计算设计计算内容：除了结构布置方式外，需要确定吹、吸风口的尺寸和流量（或速度）。方法：速度控制法和流量比法巴杜林的速度控制法：认为只要保持吸风口前吹气射流末端的平均速度不小于一定的数值（0.75～1.0m/s），就可以保证有效控制污染物。按巴杜林的方法，常用工业槽的设计计算步骤见P93〔例4-6〕46

流量比法：基于流线合成的思想。吹出气流、吸气气流和污染气流的综合作用。L1-排风量；L0-吹风口吹风量；LG-污染气体量；LS-从周围吸入的空气量；K-流量比。经济设计式：在不发生有害物泄漏的前提下，使（L0+L1）保持最小。474.10排风罩的其它形式