《通风工程》第 2 版(58857)习题参考答案

《通风工程》第2版（58857）习题参考答案

第1章概述

1.粉尘、有害蒸气和气体对人体有何危害？

答：（1）粉尘对人体的危害主要表现在以下两个方面：

①引起尘肺病。一般粉尘进入人体肺部后，可引起各种尘肺病。有些非金

属粉尘如硅、石棉、炭黑等，由于吸入人体后不能排除，将变成硅肺、

石棉肺或尘肺。

②引起中毒甚至死亡。有些毒性强的金属粉尘（铭、镐、镉、铅、银等）

进入人体后，会引起中毒以致死亡。例如，铅使人贫血，损伤大脑；铳、

镉损坏人的神经、肾脏；银可以致癌；铭会引起鼻中隔溃疡和穿孔，以

及肺癌发病率增加。此外，它们都能直接对肺部产生危害。如吸入锦尘

会引起中毒性肺炎；吸入镉尘会引起心肺功能不全等。

（2）有害气体和蒸气对人体的危害

根据气体（蒸气）类有害物对人体危害的性质，大致可分为麻醉性、窒息性、

刺激性、腐蚀性等四类。下面列举几种常见气体（蒸气）对人体的危害：

①汞蒸气（Hg）汞蒸气是一种剧毒物质。即使在常温或0℃以下汞也会大量

蒸发，通过呼吸道或胃肠道进入人体后便发生中毒反应。急性汞中毒主

要表现在消化器官和肾脏，慢性中毒则表现在神经系统，产生易怒、头

痛、记忆力减退等病症，或造成营养不良、贫血和体重减轻等症状。职

业中毒以慢性中毒较多。

②铅（Pb）铅蒸气在空气中可以迅速氧化和凝聚成氧化铅微粒。铅不是人体

必需的元素，铅及其化合物通过呼吸道及消化道进入人体后，再由血液

输送到脑、骨骼及骨髓各个器官，损害骨髓造血系统引起贫血。铅对神

经系统也将造成损害，引起末梢神经炎，出现运动和感觉异常。儿童经

常吸入或摄入低浓度的铅，会影响儿童智力发育和产生行为异常。

③苯（CH）苯属芳香经类化合物，在常温下为带特殊芳香味的无色液体，极

易挥发。苯在工业上用途很广，有的作为原料用于燃料工业和农药生产，

有的作为溶剂和黏合剂用于造漆、喷漆、制药、制鞋及苯加工业、家具

1

制造业等。苯蒸气主要产生于焦炉煤气及上述行业的生产过程中。苯进

入人体的途径是呼吸道或从皮肤表面渗人。短时间内吸人大量苯蒸气可

引起急性中毒。急性苯中毒主要表现为其对中枢神经系统的麻醉作用，

轻者表现为兴奋、欣快感，步态不稳，以及头晕、头痛、恶心、呕吐等，

重者可出现意识模糊，由浅昏迷进人深昏迷或出现抽搐，甚至导致呼吸、

心跳停止。长期反复接触低浓度的苯可引起慢性中毒，主要是对神经系

统、造血系统的损害，表现为头痛、头昏、失眠，白细胞持续减少、血

小板减少而出现出血倾向。

④一氧化碳（CO）多数属于工业炉、内燃机等设备中燃料不完全燃烧时的

产物，或来自煤气设备的渗漏。co是一种对血液、神经有害的毒物。

由呼吸道吸入的co容易与血红蛋白相结合生成碳氧血红蛋白，co与血

红蛋白的结合力比氧与血红蛋白的结合力大200~300倍,碳氧血红蛋白

的存在影响氧和血红蛋白的离解，阻碍了氧的释放，导致低氧血症，引

起组织缺氧。中枢神经系统对缺氧最敏感。缺氧引起水肿、颅内压增高，

同时造成脑血液循环障碍，部分重症CO中毒患者，在昏迷苏醒后，经

过两天至两个月的假愈期，出现一系列神经一精神障碍等迟发性脑病。

⑤二氧化硫（SO?）是无色、强刺激性的一种活性毒物，在空气中可以氧化成

形成硫酸烟雾，其毒性要比S02大10倍。它对人的眼、呼吸器官有强烈

的刺激作用，使鼻、咽喉和支气管发炎。

⑥甲醛（HCHO）又称蚁醛，是无色有强烈刺激性气味的气体。空气中的

甲醛对人的皮肤、眼结膜、呼吸道黏膜等具有刺激作用，也可经过呼吸

道吸收。甲醛在体内可转变为甲酸，有一定的麻醉作用。甲醛浓度高的

居室中有明显的刺激性气味，可导致流泪、头晕、头痛、乏力、视物模

糊等症状，检查可见结膜、咽部明显充血，部分患者听诊呼吸音粗糙或

有干性罗音。较重者可有持续咳嗽、声音嘶哑、胸痛、呼吸困难等病状。

2.试阐明粉尘粒径大小对人体危害的影响。

答：粉尘的粒径粉尘的粒径是影响其对人体危害程度的一个重要因素，粉尘的粒

径越小对人体危害越大，原因有两方面：一方面，粒径越小的粉尘越容易悬浮于

空气中，不易捕集，并且比较容易通过鼻腔和咽喉进入人的气管、支气管甚至肺

2

部。粒径大于10pm的粒子，几乎都被鼻腔和咽喉所阻隔，而不进入肺泡。对人

体健康危害最大的是l(Him以下的悬浮颗粒一一飘尘。飘尘经过呼吸道沉积于肺

泡的沉积率与飘尘的粒径有很大的关系。0.1〜10pm的粒子有90%沉积于呼吸

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，

一部分在气管和支气管中阻留。在支气管的上皮细胞上长着纤毛，这些纤毛把黏

附有粉尘的黏液送到咽喉，然后被人咳出去或者咽到胃里。粒径为2〜5pm的微

粒大都在气管和支气管被阻留；粒径小于2Hm的微粒可进入人体的肺泡，粒径

小于0.4plm的微粒可自由地进出于肺部。尘粒粒径小的则易被肺泡吸收和溶解，

因而不经肝脏的解毒就直接被血液和淋巴液输送至全身，造成对人体很大的危害;

另一方面，粉尘粒径越小，化学活性越大。因为单位质量的表面积增大，其表面

活性也越大，会加剧对人体的生理效应。例如锌和一些金属本身并无毒，但将其

加热后形成烟状氧化物时，可与体内蛋白质作用而引起发烧，发生所谓铸造热病。

再有，粉尘的表面可能吸附空气中的有害气体、液体甚至细菌、病毒等微生物，

故是污染物质传播的媒介物。有时，它还会和空气中的二氧化硫联合作用，加重

对人体的危害。

3.试阐述采用通风技术控制有害物的理论依据。

答：通风方法按照空气流动动力的不同，可分为自然通风和机械通风两大类：

(1)自然通风

自然通风是依靠室内外温差所造成的热压，或者室外风力作用在建筑物上所

形成的压差，使室内外的空气进行交换，对室内空气进行稀释，达到改善室内空

气环境的目的。因自然通风不需要专设动力装置，对于产生大量余热的车间是一

种经济而有效的通风方法。其不足之处是，自然进入的室外空气无法预先进行处

理；同样，从室内排出的空气中，如果含有有害粉尘或有毒气体时，也无法进行

净化处理。严重者会污染周围环境造成很坏的影响。另外，自然通风的换气量一

般要受室外气象条件的影响，通风效果不稳定。

(2)机械通风

借助于通风机所产生的动力而使空气流动的方法，称为机械通风。由于风机

的风量和压力可根据需要来选择，因此这种方法能确保通风量，并可控制空气流

动方向和气流速度，也可以按所要求的空气参数，对进风和排风进行处理。显然，

3

机械通风系统要比自然通风复杂，一次投资和运行管理费用较大。

4.试阐述矿井内空气成分。

答：矿井内有害物质的来源矿井内空气中除有氧气（。2）、氮气（电）、二氧化

碳（C02）,水蒸气（电0）以外，还混有各种有害气体，如甲烷（CH4）.一氧

化碳（CO）、硫化氢（H2s）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（N02）＞氨气（NH3）,氢气

（H2）和矿尘等。

5.写出下列物质在车间空气中的最高容许浓度，并指出何种物质的毒性最大（一

氧化碳、二氧化硫、氯、丙烯醛、铅烟、五氧化碑、氧化镉）。

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

五氧化碎0.3mg/m3；氧化镉0.1mg/m3

毒性最大：铅烟

6.卫生标准规定的空气中有害物质最高容许浓度，考虑了哪些因素？举例说明。

答：对各工业企业车间空气中有害物的最高容许浓度，空气的温度、相对湿度和

流速，以及居住区大气中有害物质的最高容许浓度等都做了规定。例如该标准规

定，车间空气中一般粉尘的最高容许浓度为lOmg/n?,含有10%以上游离二氧化

硅的粉尘则为2mg/n?危害性大的物质其容许浓度低；在车间空气中一氧化碳的

最高容许浓度为30mg/m3,而居住区大气中则为Img/n?（日平均），居住区的卫

生要求比生产车间高。

7.卫生标准规定居住区大气中氨的最高容许浓度为0.2mg/m3,试将该值换算为体

积分数。

解：根据理想气体状态方程：

PV=nRT求出0.2mg氨气的体积V

P=1

大气压=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

体积百分数=0.0000000002829/1X100%=0.00000002829%

8.排放标准与哪些因素有关？

答：与有害物种类、排放有害物企业、排气筒高度、排放量、排放浓度有关。

9.试阐述不同的室内气象条件对人体舒适感(或人体热平衡)的影响。

答：影响人体热舒适的基本参数：

(1)空气温度

微热气候中最重要的因素是空气温度。人体对温度较为敏感，且热感觉比冷

感觉要相对滞后。人体对温度的生理调节很有限，如果体温调节系统长期处于紧

张工作状态，会影响人的神经、消化、呼吸和循环等多系统的稳定，降低抵抗力，

增高患病率。

(2)空气湿度

室内湿度过高，会阻碍汗液蒸发，影响散热和皮肤表面温度，从而影响人的

舒适感。另外，湿度高还会促进室内环境中细菌和其他微生物的生长繁殖，加剧

室内微生物的污染，这些微生物可通过呼吸进入人体，导致呼吸系统或消化系统

等多种疾病的发生。

(3)空气流速

室内空气的流动对人体有着不同的影响。夏季空气流动可以促进人体散热,

冬季空气流速过大会使人体感到寒冷。

(4)新风量

一般而言，新风量越多，对健康越有利。国内外许多实验表明，产生“病态

建筑物综合征”的一个重要原因就是新风量不足。新鲜空气可以改善人体新陈代

谢、调节室温、除去过量的湿气，并可稀释室内污染物。

(5)吹风频率

人体对于风的频率有独特的感觉和选择，人们对外界的高频的气流感觉更

为敏感，当环境温度高时，可以选择频率较高的送风方式，以提高人体的舒适感。

5

10.阐述防治工业有害物的综合措施。

答：综合防治首先从改进工艺着手减少有害物的发生量，即改革工艺设备和工艺

操作方法，提高机械化、自动化程度，从根本上杜绝和减少有害物的产生；其次

是净化空气，即采取合理的通风措施，降低空气中有害物的含量，尽可能地使其

达到国家卫生标准的要求；第三就是要建立严格的检查管理制度，规范日常清洁

和维护管理工作，加强个体防护。

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第2章全面通风

1.通风设计时，如果不考虑空气平衡和热平衡，会出现什么问题？

答：不考虑空气平衡会导致送排风的风机功率不合适，造成设计中应为正压的房

间变为负压；不考虑热平衡会导致风量不足以拍出室内的余热或者冬季室内的室

温不满足设计要求。

2.通风方法如何分类？各举一例说明。

答：全面通风、置换通风和事故通风。全面通风换气量指车间内连续、均匀地散

发有害物，在合理的气流组织下，将有害物浓度稀释到卫生标准规定的最高容许

浓度以下所必需的通风量；置换通风是通过把较低风速（湍流度）的新鲜空气送入

人员工作区，利用挤压的原理把污染空气挤到上部空间排走的通风方法，它能在

改善室内空气品质的基础上与辐射吊顶（地板）技术结合实现节能的目的；事故通

风是当生产设备发生偶然事故或故障时，可能突然散发出大量有害气体或有爆炸

性气体进入车间，这时需要尽快地把有害物排到室外。

3.热平衡计算中，在计算稀释有害气体所用的全面通风耗热量时，为什么采用冬

季供暖室外计算温度；而在计算消除余热、余湿所需的全面通风耗热量时，则

采用冬季室外计算温度？

答：余热余湿本来就是多余的热量和湿量，所以计算其通风耗热量时就不能采用

冬季采暖室外计算温度，而稀释有害气体的通风会消耗部分室内热量所以要用采

暖室外温度。

4.在确定全面通风量时，有时按分别稀释各有害物所需的空气量之和计算，有时

则取其中的最大值计算，为什么？

答：根据卫生标准的规定，当数种溶剂的蒸汽，或数种刺激性气体，同时在室内

放散时由于他们对人体的作用是叠加的，全面通风量应按各种气体分别稀释至容

许浓度所需空气量的总和计算。同时放散数种其他有害物质时应分别计算稀释个

有害物所需的风量，然后取得最大值。

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5.与传统的混合通风相比，置换通风有什么优点？

答：置换通风具有气流扩散浮力提升、小温差、低风速、送风紊流小、温度/浓

度

分层、空气品质接近于送风、送风区为层流区的特点。优点：

(1)可定量区分通风房间不同位置的空气质量

(2)存在热力分层，工作区域空气新鲜

(3)巧妙将自然通风与机械通风结合，且节省通风机电耗

(4)出现明显的垂直温度梯度和有害物浓度梯度

(5)混合通风以消除整个空间负荷为目标，而置换通风类似于自然通风，以

消除工作区域负荷为目标，更有针对性。

6.某厂有一体积Vf=1200m3的车间突然发生事故，散发某种有害气体进入车间，

散发量为350mg/s,事故发生后lOmin被发现，立即开动事故通风机，事故排风

E3

量q0=3.6?试确定风机起动后多长时间内有害物浓度才能降到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.某车间设计的通风系统如图2-8所示，已知机械进风量qm,=1.2kg/s,局部排

风Qm,p=L39kg/s,机械进风温度tj=20℃,车间得热量Qd=20kW,失热量

Qs=4.5(tn-tw)kW,室外温度知=4C,开始时室内温度tn=20℃,部分空气经墙上

的窗孔M自然流入或流出，试确定在车间达到空气平衡、热平衡状态时：

(1)窗孔M是进风还是排风？风量多大？

(2)室内的空气温度是多少？

8

解：(1)车间达到空气平衡时：4m,”+9皿zjFm,jp+qm,zp

=(

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

从而空气平衡方程式变为：q.,”+qm,zj=qm.P

故窗孔M为进风且进风量为0.19kg/s

(2)车间达到热平衡：

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.某车间工艺设备散发的硫酸蒸气力=20mg/s,已知夏季通风室外计算温度

tw=32C,车间余热量为174kW要求车间内温度不超过35℃,有害蒸气浓度不超

过卫生标准。试计算该车间的全面通风量(取K=3)。

解：①消除余热所需通风量

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消除有害蒸气所需通风量

x=20mg/s

%=0

3

y2=2mg/m

9

Kx3x20,

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

y2~yo2-o

9.某车间同时散发有害气体C。和S。2，已知它们的发生量分别

为：Xc0=120mg/s,X$02=105mg/s试计算该车间所需的全面通风量（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.某房间体积为170m，采用自然通风每小时换气两次。室内无人时，房间

空气中COz与室外相同（体积分数为0.05%）。工作人员每小时呼出的CO2

量为19.8g/h。试确定在工作人员进入房间后的第1小时,空气中CO2的体积

分数不超过0.1%的情况下，室内能容纳的最多人数。

解：已知：L=n丐=2X170=340m3/h=0.0944m3/s

室内和室外，。。2体积浓度为0。5%

3

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

3

当时间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章自然通风

1.形成自然通风的必要条件是什么？请简述热压和风压作用下自然通风的基本

原理。

答：形成自然通风的必要条件是建筑物内外必须存在风压和热压；热压通风与风

压通风的原理是自然通风原理。即是风压和热压共同作用下的自然通风。在实际

建筑中的自然通风，是风压和热压共同作用的结果，两种作用，有时相互加强，

有时相互抵消。由于风压受到天气、室外风向、建筑物形状、周围环境等因素的

影响，风压与热压共同作用时，并不是简单的线性关系。

2.多层建筑热压作用下的自然通风与单层建筑情况有什么异同？

答：自然通风是依靠室外风造成的“风压”，以及室内外空气温差造成的“热压”

来实现空气流动的。自然通风依靠室外风力造成的风压和室内外空气温度差造成

的热压，促使空气流动，使得建筑室内外空气交换。自然通风可以保证建筑室内

获得新鲜空气，带走多余的热量，又不需要消耗动力，节省能源，节省设备投资

和运行费用，因而是一种经济有效的通风方法。但自然通风与室外气象条件密切

相关,难以人为控制。室外自然风吹向建筑物时，在建筑物的迎风面形成正压区，

背风面形成负压区，利用两者之间的压差进行室内通风，就是风压通风。而热压

通风则是因为室内外温度差引起空气的密度差而产生的空气流动：当室内空气温

度高于室外时，使室外空气由建筑物的下部进入室内，而从建筑物的上部排到室

外；而当室外温度高于室内时，则气流流向相反。多数情况下风压和热压是同时

起作用的，这时主流空气的流向依两种驱动力的作用方向和强弱对比来确定。原

理是由于空气温度的差异导致空气的密度产生差异，在地球重力的作用下,高温空

气向上运动,低温空气向下运动。

3.空气动力系数K的物理意义是什么？有哪些主要影响因素？

答：空气动力系数K主要与未受扰动来流的角度相关，在较复杂情况下需要通

过风洞实验来确定不同位置的值。空气动力系数可正可负，K为正时表示该处的

压力比大气压力高了Apw；反之，负值表示该处的压力比大气压力减少了△Pw。

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4.形成穿堂风的必要条件有哪些？

答：如果迎风面和背风面的外墙开孔面积占外墙总面积1/4以上，且建筑内部阻

挡较少时，室外气流就能横贯整个车间，形成所谓的“穿堂风”。

5.试分别作图说明热压、风压单独作用与联合作用时室内压力分布的状况。

(1)热压作用下(2)风压作用下

(3)热压、风压联合作用下

6.有效热量系数m的物理意义是什么？主要影响因素有哪些？

答：指没有排出车间的热量返回作业地带而影响作业地带的度的占总热量的大小,

如果车间总余热量为Q,则有效余热量即为mQ,即相当于直接散入工作区的热

量。其大小主要取决于热源的性质、热源分布和热源高度，同时还取决于建筑

物的某些几何因素(如车间高度、窗孔尺寸及其高度等)。

7.某车间如图3-28所示，已知尸尸F2=10m2,g邛2=0.6,勺=+0.6d2=。3,室内无

大的发热源。试计算该车间室外空气流速为分别为2m/s和3m/s时的全面换气

量。

解：①当％=2m/s时

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?

且岫产铲土F2产产

则PFI-Pn=Pn-PF2，得&=0.36Pa

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

③当Uw=3m/s时

KlvwPw_O.6x32xl.2

=3.24Pa

22

Pw—0.3x32x1.2

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

“22

有由&二上尸2

且四入产铲土巳严再

则PFI-Pn=Pn-PF2,得4=0.81Pa

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

7PN1.2

8.某单层厂房如图3-8所示,车间总余热量Q=600kJ/s,m=0.3,|i1=^3=0.6,|i2=0-4,

夏季室外通风计算温度tw=30℃,室内作业地带温度7=加+5℃无局部排风。请确

定必需的各窗孔面积（排风天窗面积为进风窗孔面积的一半）。

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)

无尸九2二10...........(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章局部通风

1.局部通风有哪两种基本形式?分别在什么情况下使用？

答：局部通风有局部送风和局部排风两种基本形式。对于面积很大，操作人员较

少的生产车间，用全面通风的方式改善整个车间的空气环境，既困难又不经济的

情况下采用局部送风。在散发有害物（粉尘、有害蒸气和气体、余热和余湿）的

场合，为防止有害物污染室内空气，必须结合工艺过程设置局部排风系统。

2.局部排风系统设计应遵循哪些原则？

答：局部排风系统设计应遵循的原则：（1）在散发有害物（粉尘、有害蒸气和气体、

余热和余湿）的场合，为防止有害物污染室内空气，必须结合工艺过程设置局部

排风系统。对有可能突然放散大量有害气体或有爆炸危险气体的生产场所，应设

置事故排风装置。（2）车间空气中有害物质的浓度，不得超过附录2中的规定，

当有害物的浓度超过最高容许浓度时，则应设置局部排风系统。局部排风系统的

设置，必须以不妨碍工艺操作为前提，然后再具体考虑排风的措施。（3）排风系

统的设计应以造价低、排风量小和能最大限度地排除所散发的有害物为原则，只

有在自然通风不能排除有害物或经济上不合理时，才考虑采用机械排风系统。

3.分析下列各种局部排风罩的工作原理和特点。⑴防尘密闭罩。⑵外部吸气罩。

⑵外部吸气罩。

答：（1）防尘密闭罩。工作原理是把有害物源密闭起来，割断生产过程中造成的

一次尘化气流和室内二次气流的联系，再利用抽风在罩内造成一定的负压，保证

在一些操作孔、观察孔或缝隙处从外向里进风，防止粉尘等有害物向外逸出。特

点：优点是只需要较小的排风量就能最为有效地捕集并排除局部污染源产生的有

害物质，且排风性能不受周围气流的影响；缺点是不便维修，大容积装置占地面

积大（2）外部吸气罩。工作原理是利用设在污染源附近的排风罩的抽吸作用，

在有害物发生地点造成一定的气流运动，使有害物吸入罩内。特点：污染源基本

上是敞开的，而排风罩只在污染源附近进行吸气，必须在距罩口x米造成必要的

控制风速克服有害物的流动速度以引导其至排风罩。（3）接受罩。工作原理是利

用生产设备本身产生或诱导一定的气流流动而使得有害物随之直接进入罩内。特

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点：罩口处的气流运动时生产过程本身造成的，接受罩只起接受作用。它的排风

量取决于接受的污染空气量的大小。接受罩的断面尺寸应不小于罩口处污染气流

的尺寸，否则污染物不能全部进入罩内，影响排风效果。

4.为了获得良好的防尘效果，设计防尘密闭罩时应注意哪些问题?是否从罩内排

除粉尘愈多愈好？

答：注意事项：（1）合理地组织罩内气流，排风点应设在罩内压力最高的部位，

以利于消除正压。（2）排风口不能设在含尘气流浓度高的部位或侧区内，也不宜

设在物料集中地点和飞溅区内。（3）设置的密闭罩应不妨碍工艺生产操作和方便

维修。（4）罩内风速不宜过高。

设置全密闭罩时，一方面要保证罩内负压，另一方面还要避免把物料过多地从排

风系统排出。因此，不是罩内排出粉尘越多越好。

5.控制风速如何确定?罩口与污染源距离变化时，控制风速是否变化？

答：控制点的空气运动速度称为控制风速（也称吸捕风速），也就是指正好克服

该有害物散发源散发有害物的扩散力再加上适当的安全系数的风速。控制风速与

有害物散发源的性质以及周围气流的状况有关，一般通过试验测得。

6.通风柜有哪几种形式?如何保证通风柜的效果？

答:通风柜有下部排风柜式罩、上部排风柜式罩和上下联合排风柜式罩三种形式。

柜式排风罩排风效果与工作口截面上风速的均匀性有关，设计要求柜口风速不小

于平均风速的80%o

7.根据吹吸式排风罩的工作原理，分析吹吸式排风罩最优化设计的必要性。

答:吹吸式排罩的工作原理是在槽面的一侧设喷口喷出气流,而另一侧为吸气口，

吸入喷出的气流以及被气幕卷入的周围空气和槽面污染气体。吹吸罩具有风量小,

控制污染效果好，抗干扰能力强，不影响工艺操作等特点。

8.槽边排风罩上为什么f/F,愈小，条缝口速度分布愈均匀？

答：条缝口的速度分布与条缝口面积f和排风罩断面积Fi之比有关，,/a越

16

小，速度分布越均匀。

9.影响吹吸式排风罩工作的主要因素是什么？

答：主要因素是（1）吸风口牵涉流的平均速度；（2）吸风口的排风量（3）吸风

口的高度；（4）吸风口的速度。

10.有一侧吸罩罩口尺寸为300mmX300mm。已知其排风量q,=0.54m%,按下

列情况计算距罩口0.3m处的控制风速。（1）自由悬挂，无法兰边。（2）自由悬挂，

有法兰边。⑶放在工作台上，无法兰边。

解：

（1）自由悬挂，无法兰边。

2

qv=（10x4-F）xvx,由公式计算得4；=0.55zn/s

（2）自由悬挂，有法兰边。

2

qv=0.75（10x+F）xvx,由公式计算得以=0.73m/s

（3）放在工作台，无法兰边。

2

qv=（5x4-F）x,由公式计算得以=l.OOm/s

11.有一镀银槽槽面尺寸为800mmX600mm,槽内镀液温度为室温，采用低截面

条缝式槽边排风罩。槽靠墙布置时，计算其排风量、条缝口尺寸及阻力。

0,2

解：qv=3xvxx（^）由附录3查得Vx=0.25m/s

由公式计算得qv=0.71m3/s

B=600mm>500mm,采用双侧排风罩，设条缝口上气流速度v（）=9m/s,

公式Ap=Cx眨包，由公式可得Ap=122.54Pa

条缝口面积fo=~~=0.039m2

根据国家标准设计，选用条缝排风罩的断面尺寸为200mmx200mm。

12.有一金属熔化炉（生烟炉）平面尺寸为600mmX600mm,炉内温度t=600℃。在

炉口上部400mm处设接受罩，周围横向风速0.3m/s。确定排风罩罩口尺寸及排

风量。

17

解：设空气温度20℃,1.5匹=1.5xx0.62=0.8m>H=0.4m,

该接受罩属低悬罩。

罩口直径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为600mmX600mm,槽内污染物发散速度V|=0.25m/s。

室内横向风速为0.3m/s,在槽上部350mm处设外部吸气罩。确定排风罩罩口尺

寸及排风量。

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

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

周长P=(0.88+0.88)x2=3.52m

取控制速度风速Vx=0.3m/s,L-KxPxHxvx

由公式可得L=0.52m3/So

14.某产尘设备设有防尘密闭罩，已知罩上缝隙及工作孔面积F=0.08m2,它们

的流量系数口=04物料带人罩内的诱导空气量为0.2n?/s。要求在罩内形成25Pa

的负压，计算该排风罩排风量。如果罩上又出现面积为0.08m2的孔洞没有及时

修补，会出现什么现象？

2

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

由《实用供热空调设计手册》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.有一工业槽，长X宽为200mmX1500mm,槽内溶液温度为常温，在槽上分

别设置槽边排风罩及吹吸式排风罩，按控制风速法分别计算其排风量。提示:[①

控制点的控制风速vs=0.4m/s,②吹吸式排风罩的H/bo=2O]

解：由于B=1500mm>500mm,采用双侧槽边排风罩，条缝式槽边排风罩断

18

面尺寸为250mmx250mm

o0.2

取Vx=0.4m/s,公式qv=3xvxxAxBx—

由公式可得qv=1.97m3/s

确定吸风口前射流末端的平均风速v；=0.85H=0.85x1.5=1.275m/s

吹风口高度b=0.015H=0.015X1.5=22.5mm

vm=2Vl=2.55m/s,公式号=二

V°措。"I

取a=0.2,由公式可得V。=7.80m/s

吹风口的吹风量qvo=bxlxV。=0.351m3/s

3

吸风口前的射流流量q£=1.2qv0x4-0.41=1.561m/s

吸风口的排风量qvi=l.lqvi=1.717m3/so

16.某工作地点须设置局部送风系统，已知工作地点送风参数为tnp=25℃,vnp

=3m/s,室内空气温度tn=30C,喷头至工作地点距离s=1.5m,气流作用范围Ds

=1.5mo试计算所需的旋转式喷头的当量直径、出口风速、风量、温度。

解:根据表4-12,tsp=29解vsp=43m/s

根据表4-13,查得公式£=4x缺+0.145）

由公式可得Do=0.517m

查表4-11,选用4号旋头，其当量直径4=0.555m

送风口有效面积&=0.109m2

根据表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章隧道通风

1.隧道通风的目的和任务是什么？

答：目的：隧道通风可分为施工通风和运营通风。施工通风指将炮烟、运输车辆

排放的废气以及施工过程中产生的粉尘排至洞外，为施工人员输送新鲜空气；运

营通风之目的是用洞外的新鲜空气置换被来往车辆废气污染过的洞内空气，提高

行车的安全性和舒适性，保护驾乘人员和洞内工作人员的身体健康。任务是解决

影响隧道快速安全施工以及公路营运安全的通风问题。

2.试阐述隧道内形成自然风流的原因及影响自然风压的因素。

答；隧道内形成自然风流的原因有三个：隧道内外的温度差（热位差）、隧道两

端洞口的水平气压差（大气气压梯度）和隧道外大气自然风的作用。影响自然风

压的因素有：热位差、大气气压梯度、隧道外大气自然风。

3.为什么认为用竖井可以代替机械通风的想法是不现实的？

答：因为竖井的空气不易流动，而且二氧化碳的密度大，会下沉到井底，而所需

的氧气难以下沉到井底，缺乏气流交换容易造成氧气含量过低造成缺氧。

4.施工工作面的供风量应如何确定？

答：应从以下四个方面进行考虑：按洞内同时工作的最多人数计算、按吹人式通

风降低有害气体浓度计算、按洞内允许最小风速计算、按稀释和排除内燃机车废

气计算。

5.试阐述施工隧道通风的方法及特点。

答:施工通风方式可分为管道式通风和巷道式通风。管道式通风又可分为压入式、

抽出式及压一抽混合式。压入式采用的是柔性风管，成本比较低，但其缺点是污

风流经整条隧道后排出洞外。一般无轨运输施工的隧道多采用这种通风方式；抽

出式将工作面的污风直接经风管抽出洞外，保证了整条隧道的空气清洁，对保护

人体健康有利，较适用于有轨运输施工的隧道。但其缺点是采用刚性风管，并且

在瓦斯隧道中需要配备防爆风机（电动机），成本比较高；压一抽混合式是由压

20

人式和抽出式联合工作，兼有二者的优点，具体的布置方式分为长压短抽方式和

长抽短压方式，后者又分为前压后抽式和前抽后压式。巷道式通风主要是针对在

长大隧道施工中开设有各种辅助坑道的情况而实施的，如平行导坑（简称平导）、

斜井、竖井和钻孔等。如果设有辅助坑道，则施工通风就要针对不同的辅助坑道

并根据施工方法和设备条件等选择不同的通风方式。充分利用辅助坑道进行施工

通风，将会大大缩短独头通风的距离，降低施工成本。

6.营运隧道通风方式的选择应考虑哪些因素？

答：隧道通风系统选择时应考虑交通量、隧道长度、气象、地形、环境等诸多因

素，同时兼顾供电照明、通信监控、事故及火灾防范、工程造价和维修保养费用

等。

7.什么是纵向通风？它有什么特点？

答：纵向式通风是指新鲜空气从隧道一端引人，有害气体与烟尘从另一端排出。

在通风过程中，隧道内的有害气体与烟尘沿纵向流经全隧道。根据采用的通风设

备，又可分为洞口风道式通风与射流风机通风。纵向通风系统的特点:①能充分

发挥汽车活塞风作用，所需通风量较小；②无额外的通风渠道，隧道断面小，工

程费用低，使用也比较经济；③靠近送风口空气新鲜，随着空气流向距离越远，

污染越严重，如果要求CO浓度降至允许浓度，通风量必然要加大，空气量没有

得到充分利用；④以隧道作为通风道，规定气流速度较高，汽车驾驶员有不适之

感；⑤由于存在烟囱效应，不利于控制火灾，往往需要避车洞。

21

第6章空气净化原理与设备

1.为什么某一粒径的尘粒，在沉降室、旋风除尘器和电除尘中其分级效率不同？

答:分级效率与除尘器种类、粉尘特性、运行条件等有关。同一粒径的尘粒在不

同运行条件下，分级效率不同。当粉尘特性和运行条件一定时，分级效率由于除

尘器的特性参数的不同而不同。

2.沉降速度和悬浮速度的物理意义有何不同？各有什么用处？

答：(1)沉降速度和悬浮速度数值上相等，但意义不同，前者是指尘粒作等速沉

降时的速度或尘粒下落时所能达到的最大速度；后者是指上升气流使尘粒处于悬

浮状态所必需的最小速度。

(2)在通风与防尘技术中，沉降速度和悬浮速度都有明确的含义和应用场合，

例如在重力沉降室的计算和粉尘分散度测定等方面就要用到。在不同场合应运用

合适的速度。

3.在湿式除尘器中，影响惯性碰撞除尘效率的主要因素是什么？

答：根据分级效率公式(6-7)

力=1—exp(—a喀)

可知，影响惯性碰撞除尘效率的主要因素首先为尘粒的空气动力学粒径分布，例

如气流速度、动力粘度、和粒径直径等等，其次为除尘设备本身参数，例如液滴

直径，液滴速度等等。

4.袋式除尘器的过滤风速和阻力主要受哪些因素影响？

答：过滤风速主要与通过滤袋的气体量和滤袋总面积相关。袋式除尘器的阻力与

它的结构形式、滤料特性、过滤风速、粉尘浓度、清灰方式、气体温度及气体粘

度等因素有关。

5.说明理论驱进速度和有效驱进速度的物理意义。

答：当静电力等于空气阻力时，作用在尘粒上的外力之和等于零，尘粒向电极方

向做等速运动，这时的尘粒运动速度称为理论驱进速度。工程设计中，采用实测

22

得到的驱进速度值即为有效趋近速度。

6.布袋除尘器阻力由哪儿部分组成？过滤风速与阻力的关系如何？绘出阻力与

时间关系曲线。

答：(1)除尘器的结构阻力、清洁滤料的阻力和粉尘层的阻力。

(2)vf为过滤风速，过滤风速与阻力的关系如下，清洁滤料的阻力为Api备

Mvf/60,粉尘层的阻力△pd=(卬(Vf/60)2Cs

(3)阻力与时间关系如下：

7.分析电阻率对电除尘器除尘效率的影响方式。

答：如果粉尘电阻率过低，即粉尘层的导电性能良好，荷负电的粉尘接触到收尘

极后很快就放出所带的负电荷，失去吸力，从而有可能重返气流而被气流带出除

尘器，使除尘效率降低。

反之，如果粉尘电阻率过高，即粉尘层导电性能太差，荷负电的粉尘到达收

尘极后，负电荷不能很快释放而逐渐积存于粉尘层上，这就可能产生两种影响：

一是由于粉尘仍保持其负极性，它排斥随后向收尘极运动的粉尘黏附在其上，使

除尘效率下降；二是随着极板上沉积的粉尘不断加厚，粉尘层和极板之间便造成

一个很大的电压降。如果粉尘层中有裂缝，空气存在裂缝中，粉尘层与收尘极之

间就会形成一个高压电场(粉尘层表面为负极，收尘极为正极)，使粉尘层内的

气体电离，产生反向放电。由于它的极性与原电晕极相反，故称反电晕。反电晕

时正离子向原电晕极方向运动，在运动过程中，与带负电荷的粉尘相遇，从而使

粉尘所带的负电荷部分被正离子中和。由于粉尘电荷减少，因而削弱了粉尘在收

尘极上沉积。如果发生反电晕，除尘效率就会显著降低。

23

8.布袋除尘器和电除尘器为什么入口浓度要控制？

答：根据布袋除尘器原理，随着粉尘浓度的增加，除尘器的阻力也相应增加，当

阻力过高时，会影响布袋除尘器的除尘效率，故需控制入口浓度。

在电除尘器的电场空间中，不仅有许多气体离子，而且还有许多极性与之相

同的荷电尘粒。荷电尘粒的运动速度比气体离子的运动速度低得多。因此，含尘

气体通过电除尘器时，单位时间转移的电荷量要比通过清洁空气时少，即电晕电

流小。含尘浓度越高，电场内与电晕极极性相同的尘粒就越多。如果含尘浓度很

高，电晕电场就会受到抑制，使电晕电流显著减少，甚至几乎完全消失，以致尘

粒不能正常荷电，这种现象称为电晕闭塞。

9.有一两级除尘系统，系统风量为2.22m3/s,工艺设备产尘量为22.2g/s,除尘器的

除尘效率分别为80%和95%,计算该系统的总效率和排空浓度。

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

排空浓度为c=(1-0.99)x22.2/2.22=0.1g/m3

10.有一两级除尘系统，第一级为旋风除尘器，第二级为电除尘器，处理一般的

工业粉尘。已知起始的含尘浓度为15g/m3,旋风除尘器效率为85%,为了达到排

放标准的要求，电除尘器的效率最少应是多少？

答：一般工业粉尘排放标准为lOOmg/n?,15g/m3=15000mg/m',经过一级旋风

除尘后含尘=15000x15%=2250mg/m3,(l-l00/2250)x100%=95.6%,故电除尘器的

效率最少为95.6%。

11.在现场对某除尘器进行测定，测得数据如下：

除尘器进口含尘浓度yl=2800mg/m3

除尘器出口含尘浓度y2=200mg/m3

除尘器进口和出口的管道内粉尘的粒径分布见下表。

计算该除尘器的全效率和分级效率。

答：全效率：

24

GGi-G2.8L-0.2L

32"一Ly2

7)=—X100%=x100%=x100%=————x100%

G1Gi2.8L

=92.9%

分级效率:

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

小⑷=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.有一重力沉降室长6m、高3m,在常温常压下工作，已知含尘气流的流速为

0.5m/s,尘粒的真密度Pc=2000kg/m3,计算除尘效率为100%时的最小捕集粒径。

如果除尘器处理风量不变，高度改为2m,除尘器的最小捕集粒径是否发生变化?

为什么？

=

答：已知：H=3m,L6m,pp=2000kg/m\ug=0.5m/s,查得常温时空气动力粘度

1.81xl(y5pa.s

⑴

HUg28X1.81xIO-x3x0.5

d=64.46X10-67n

min92000X6X9.8

(2)当除尘器宽度不变时，H=2m,ug=0.75m/s

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

dmin==64.46x10-6m

92000x6x9.8

设宽度为W,高度为H,则羯=患

Qg

184g18林gQg

ppigPpigw

25

故，重力沉降室处风量和宽度不变时，高度不变，除尘器的最小捕集粒径与高度

无关。

13.某除尘系统采用两个型号相同的高效长锥体旋风除尘器串联运行。已知该除

尘器进口处含尘浓度y^Sg/m3,粒径分布和分级效率见下表。计算该除尘器的

排空浓度。

答：分级效率为

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

=84.7%

总效率据(6-10)公式可知

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

排空浓度

3

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

14.已知某旋风除尘器特性系数m=0.8,在进口风速V=15m/s,粉尘真密度

Pc=2000kg/m3时，测得该除尘器分割粒径dc5o=3jim。现在该除尘器处理

Pc=2700kg/m3的滑石粉，滑石粉的粒径分布如下：

若进口风速保持不变，计算该除尘器的全效率。

答：若进口风速不变，则旋风除尘器外壁附件的切向速度不变。又因为取同一除

尘器，则筒体半径和交界面半径不变，则交界面上气流的切向速度不变，根据公

式：

1

_/18fivroroy

450-I2)

\Pc忧。/

粉尘pc=2000kg/m3,滑石粉pc=2700kg/m3,粉尘&5°=3nm,其他参数不变，当

Pc变化时，滑石粉&50变为&5o=2.58pm,滑石粉的粒径分布如下：

粒径范围/pm0-55~1010-2020-3030-40>44

粒径分布dO(%)7183617910

分级效率根据公式(6-33)可知：

%=1-exp|-0.693

26

dc=2.5〃m区%.5=48.9%

dc=7.5^nt时,力.5=86.7%

dc=ISirnt时,小5=98