控制风速法计算排风罩排风量

第4章局部排风§4.1概述§4.2局部排风的设计原则§4.3排风罩设计计算理论4.1.1局部排风4.1.2局部送风4.2.1局部排风系统划分的原则4.2.2局部排风罩的形式及设计原则4.2.3局部排风的净化处理

4.3.1排风罩口的气流运动规律4.3.2排风罩排风量计算方法§4.4密闭罩§4.5柜式排风罩4.4.1工作原理4.4.2密闭罩的基本形式4.4.3影响密闭罩性能的因素4.4.4密闭罩计算4.5.1柜式排风罩的形式4.5.2柜式罩排风量的计算4.5.3柜式排风罩设计的注意事项§4.6外部吸气罩4.6.1外部吸气罩排风量计算4.6.2外部排风罩设计应注意的事项

§4.7热源上部接受罩4.7.1热射流及其计算4.7.2热源上部接受罩的排风量计算§4.8槽边排风罩4.8.1槽边排风罩的结构形式4.8.2排风量计算公式§4.9吹吸式排风罩4.9.1吹吸式排风罩的形式4.9.2吹吸罩的设计计算

§4.10排风罩的其他形式4.10.1屋顶集气罩4.10.2气幕式排风罩

§4.11局部送风学习基本要求掌握排风罩吸气口气流的运动规律。掌握局部排风罩的类型、结构原理、特点以及用途；掌握各种排风罩的结构参数及排风量的计算方法；局部通风：利用局部气流，使局部工作地点不受有害物的污染，造成良好的空气环境。特点：所需要的风量小、效果好，是防止工业有害物污染室内空气和改善作业环境最有效的通风方法，设计时应优先考虑。分类：局部排风局部送风§4.1概述

§4.1.1局部排风演示概念：在集中产生有害物的局部地点,设置捕集装置,将有害物排走,以控制有害物向室内扩散。组成：局部排风罩、风管、除尘或净化设备、风机、排气筒或烟囱§4.1.2局部送风概念：向局部工作地点送风,使局部地带造成良好的空气环境。分类：

1.系统式：通风系统将室外空气送至工作地点。2.分散式：借助轴流风扇或喷雾风扇,直接将室内空气吹向作业地带进行循环通风。演示§4.2.1局部排风系统划分的原则§4.2局部排风的设计原则§4.2.2局部排风罩的形式及设计原则按照工作原理不同，局部排风罩可分为以下几种基本型式：（1）密闭罩（2）柜式排风罩（通风柜）（3）外部吸气罩：上吸式、侧吸式、下吸式、槽边排风罩（4）接受式排风罩（5）吹吸式排风罩§4.2.3局部排风的净化处理局部排风罩口气流运动的两种方式：吸气口气流的吸入流动吹气口气流的吹出流动§

4.3.1排风罩口的气流运动规律§4.3排风罩设计计算理论对排风罩，多数的情况是吸气口吸入气流。当吸气口吸气时，在吸气口附近形成负压，周围空气从四面八方流向吸气口，形成吸入气流或汇流。当吸气口面积较小时，可视为“点汇”。它会形成以吸气口为中心的径向线，和以吸气口为球心的等速球面。如图4-3a所示。（1）吸入口气流运动规律图4-3点汇气流流动情况a）自由吸气口b）受限吸气口（4-1）（4-2）若在吸气口的四周加上挡板，如图4-3b所示，吸气范围减少一半，其等速面为半球面，则吸气口的排风量为：（4-3）根据流体力学，位于自由空间的“点汇”吸气口的吸气量为：实际上，吸气口有有一定大小，不能能看作一个点，气气体流动也有阻力力，形成吸气区气气体流动的等速面面不是球面而是椭椭球面。四周无边圆形吸气气口的速度分布图图四周有边圆形吸气气口的速度分布图图图中数值表示中心心轴离吸气口的距距离以及在该点气气流速度与吸气口口流速的百分比。。宽长比为1：2的矩形吸气口的速速度分布图根据试验结果，吸吸气口气流速度分分布具有以下特点点：（1）吸气口附近的等等速面近似与吸气气口平行，随离吸吸气口距离x的增大，逐渐变成成椭圆面，而在1倍吸气口直径d处已接近为球面。。因此，当x/d＞1时可近似当作点汇汇，吸气量L可按式4-1、4-3计算。当x/d=1时，该点气流速度度已大约降至吸气气口流速的7.5%。如图4-4所示。当x/d＜1时，根据实际测得得的气流速度衰减减公式计算。（2）对于结构一定的的吸气口，不论吸吸气口风速大小如如何，其等速面形形状大致相同。而而吸气口结构形式式不同，其气流衰衰减规律则不同。。（2）吹出气流运动规规律定义：空气从孔口吹出，，在空间形成一股股气流称为吹出气气流或射流分类：是否受限温度状况射流等温射流非等温射流自由射流受限射流一、自由射流射流断面直径：射流扩散角：（1）等温自由射流射流轴心速度：演示由直径为d0的喷口以出流速度度幻射入同温空间间介质内扩散．在在不受周界表面限限制的条件下，则则形成如图所示的等温自由射射流。由于射流边边界与周围介质间间的紊流动且交换换，周围空气不断断被卷入，射流不不断扩大，在射流流理论中，将射流流轴心速度保持不不变的一段称为起起始段，其后称为为主体段。（2）非等温自由射流流轴心温度：射流落差：对于非等温自由射射流，由于射流与与周围介质的密度度不同，在浮力和和重力不平衡条件件下，射流将发发生变形，即水平平射出(或与水平面成一定定角度射出)的射流轴将发生弯弯曲。二、受限射流在射流运动过程中中，由于受壁面、、顶棚以及空间的的限制，射流的运运动规律有所变化化。常见的射流流受限情况是贴附附于顶棚的射流流流动，称为贴附射流。非等温贴附射流为为冷射流时，在重力作用下下有可能在射流达达到某一距离处脱脱离顶棚而成为下下降气流。在射流计算时，不不同类型射流常使使用不同的名称。。如由圆形，方形形和矩形风口出流流的射流--般称为集中式射流，由边长比大于10的扁长风口出流的的射流称为扁射流，由成扇形导流径径向扩欣出流的的射流称为扇形射流等。除贴附射流外，空空调空间四周的围围护结构可能对射射流扩散构成限制制。在有限空间内射流受限后的运动规律律不同于自由射流流。例如有限空间内贴附与非贴附两种受限射流的运运动状况。演示演示三、平行射流的叠叠加两个相同的射流平平行地在同一高度度射出，当两射流流边界相交后，则则产生互相叠加，，形成重合流动。。演示（3）吹吸气流图4-8吹吸气流的形状控制风速法原理：：就是使排风罩在边边缘控制点上形成成能使有害物吸入入罩内的控制风速速的方法。控制点：有害物最难被吸入入罩内的点。控制风速：使有害物吸入罩内内的最小风速。即即控制点的空气运运动速度（也称吸吸捕风速），也就就是指正好克服该该尘源散发粉尘的的扩散力再加上适适当的安全系数的的风速。控制风速法流量比法（不作要要求）§4.3.2排风罩排风量计算算方法只有当排风罩在该该尘源点造成的风风速大于控制风速速时，才能使粉尘尘吸入罩内。控制风速法计算排排风罩排风量，就就是首先确定控制制风速的大小，然然后找出控制风速速与罩口平均风速速的关系式，求得得排风罩捕集粉尘尘所需要的罩口平平均风速，再用用式（4-10）计算出排风量。。（4-10）密闭罩是把有害物物源密闭起来，割割断生产过程中造造成的一次尘化气气流和室内二次气气流的联系，再利利用抽风在罩内造造成一定的负压，，保证在一些操作作孔、观察孔或缝缝隙处从外向里进进风，防止粉尘等等有害物向外逸出出。特点：排风量小，控制有有害物的效果好，，不受环境气流影影响，但影响操作作，主要用于有害害物危害较大，控控制要求高的场合合。§4.4.1工作原理密闭罩演示§4.4密闭罩§4.4.2密闭罩的形式局部密闭罩演示2.整体密闭罩将产生粉尘的设备备或地点大部分密密闭，设备的传动动部分留在外面的的密闭罩。其特点点是密闭罩本身为为独立整体，易于于密闭。这种密闭闭方式适用于具有有振动的设备或产产尘气流速度较大大的产尘地点。整体密闭罩演示1.局部密闭罩将设备产尘地点局局部密闭，工艺设设备露在外面的密密闭罩。其容积较较小，适用于产尘尘气流速度小，瞬瞬时增压不大，且且集中、连续扬尘尘的地点。3.大容积密闭罩将产生粉尘的设备备或地点进行全部部封闭的密闭罩。。它的特点是罩内内容积大，可以缓缓冲含尘气流，减减小局部正压。这这种密闭方式适用用于多点产尘、阵阵发性产生和产尘尘气流速度大的设设备或地点。大容积密闭罩演示示一、密闭罩上排排风口的位置§4.4.3影响密闭罩性能能的因素演示演示示二、密密闭罩罩的容容积1、按按空气气平衡衡原理理计算算防尘密密闭罩罩的排排风量量一般般由两两部分分组成成，一一部分分是由由运动动物料料带入入罩内内的诱诱导空空气量量(如物料料输送送)或工艺艺设备备供给给的空空气量量（如如有鼓鼓风装装置的的混沙沙机）），另另一部部分是是为了了消除除罩内内正压压并保保持一一定负负压所所需经经孔口口或不不严密密缝隙隙吸入入的空空气量量，即即2、按按截面面风速速计算算此法常常用于于大容容积密密闭罩罩。一一般吸吸气口口设在在密闭闭室的的上口口部，，其计计算式式如下下：3、按按换气气次数数计算算该方法法计算算较简简单，，关键键是换换气次次数的的确定定。其其计算算式如如下：：§4.4.4密闭罩罩计算算柜式排排风罩罩（又又称通通风柜柜）是密闭闭罩的的一种种特殊殊形式式，散散发有有害物物的工工艺装装置置置于柜柜内，，操作作过程程完全全在柜柜内进进行。。排风风罩上上一般般设有有可开开闭的的操作作孔和和观察察孔。。为了了防止止由于于罩内内机械械设备备的扰扰动、、化学学反应应或热热源的的热压压以及及室内内横向向气流流的干干扰等等原因因引起起的有有害物物逸出出，必必须对对柜式式排风风罩进进行抽抽风，，使罩罩内形形成负负压。。上部排排风柜柜式排排风罩罩下部排排风柜柜式排排风罩罩上下联联合排排风柜柜式排排风罩罩送吸混混合式式柜式式排风风罩§4.5柜式排排风罩罩§4.5.1柜式排排风罩罩的基基本形形式演示示上部排排风柜柜式排排风罩罩当通风风柜内内产生生的有有害气气体密密度比比空气气小，，或通通风柜柜内有有发热热体时时，可可选用用上部部排风风通风风柜。。演示图4-16上部排风风通风柜柜下部排风风柜式排排风罩当通风柜柜内无发发热体，，且产生生的有害害气体密密度比空空气大，，可选用用下部排排风通风风柜。演示1演示2图4-15下部排风通风风柜上下联合排风风柜式排风罩罩当通风柜内既既有发热体，，又产生密度度大小不等的的有害气体时时，应在柜内内上、下部均均设置排气点点，并装设调调节阀，以便便调节上、下下部排风量的的比例，可选选用上、下联联合排风柜。。演示图4-17上、下联合排排风通风柜用于采暖或空空调房间送风式通风柜柜演示1演示2§4.5.2柜式罩排风量量计算排风量应满足足孔口吸入风风速达到控制制风速的要求求。排风量L按下式计算:L=L1+ν×F×ββm3/s§4.5.3柜式排风罩设设计的注意事事项罩位于有害源源附近，依靠靠罩口的抽吸吸作用将有害害物吸入罩内内。对生产操操作影响小，，安装维护方方便，但排风风量大，控制制有害物效果果相对较差。。主要用于因因工艺或操作作条件的限制制，不能将污污染源密闭的的场合。侧吸式外部吸气罩由由于靠抽气作作用控制，因因此罩口的的速度分布如如何将直接影影响控制效果果。显然，，罩口的速度度大小和分布布与罩的结构构和排风量有有关，对于特特定结构的排排风罩，吸口口速度取决于于排风量。§4.6外部吸气罩上吸式演示1演示2§4.6.1吸气罩排风量量计算1侧吸罩排风风量根据不同形形式侧吸罩罩罩口平均均风速υ0与“控制点点”控制制风速的关关系式，利利用式4-10就可计算排风量量。（4-10）由于上吸式吸气气罩的形状大都都和伞相似，所所以这类罩简称称伞形罩。伞形罩通常设在在工艺设备上方方，罩面与发生生源的距离视有有害物的特性和和工艺操作条件件而定。2上吸式伞形罩排排风量当发生源只产生生有害物而发热热量不大时，为为冷过程，此时伞形排风风罩在发生源最最不利的有害物物散发点处，造造成一定的上升升风速，将有害害气体吸入罩内内。当发生源散发有有害物且散热量量较大时，为热过程，此时伞形排风风罩将热致诱导导气流量“接受受”并全部排走走。这里只介绍冷过过程伞形排风罩罩排风量的计算算。（1）按发生源源工作面边缘点点控制风速计算算（2）按罩口平平均风速计算（1）按发生源源工作面边缘点点控制风速计算算由于上吸式排风风罩设在工艺设设备上方，受设设备的限制，气气流只能从侧面面流入罩内，如如图4-18所示。其排风量量用此方法确定伞伞形罩排风量，，其计算式与式式（4-10）相同。用该方方法计算时，伞伞形排风罩罩口口面积比发生源源设备面积大。。（2）按按罩罩口平平均风风速计计算圆形罩罩口面面积矩形罩罩口面面积（1）设计计伞形形罩时时，应应考虑虑工艺艺设备备的安安装高高度，，在不不妨碍碍工艺艺操作作的前前提下下，罩罩口应应尽可可能靠靠近污污染物物发生生源。。（2）尽可可能避避免室室内横横向气气流干干扰，，必要要时也也可采采取围围挡、、回转转、升升降及及其它它改进进措施施。（3）在排排风罩罩口四四周增增设法法兰边边，可可使排排风量量减少少。在在一般般情况况下，，法兰兰边宽宽度为为150~200mm。（4）集气气吸尘尘罩的的扩张张角α对罩口口的速速度分分布及及罩内内压力力损失失有较较大影影响。。在α=30°°~60°°时，压压力损损失最最小。。设计计外部部集气气吸尘尘气罩罩时，，其扩扩张角角α应小于于（或或等于于）60°°（5）当罩罩口尺尺寸较较大，，难以以满足足上述述要求求时，，应采采取适适当的的措施施，以以便确确保集集气吸吸尘罩罩的效效果。。例如如把一一个大大排风风罩分分隔成成若干干个小小排风风罩；；在罩罩内设设挡板板；在在罩口口上设设条缝缝口，，要求求条缝缝口处处风速速在10m/s以上，而静静压箱内风风速不超过过条缝的速速度的1/2；在罩口设设气流分布布板。§4.6.2外部排风罩罩设计应注注意的事项项演示1演示2热过程排风风罩不同于于冷过程排排风罩，其其排风量取取决于它所所接受的热热气流大小小，不存在在控制风速速的问题。。§4.7热源上部接接受式排风风罩设计热过程程伞形排风风罩的关键键是计算诱诱导上升的的气流流量量及上升气气流在不同同高度上的的横截面大大小。§4.7.1热射流及其其计算对于生产工工艺本身散散发的热射射流，一般般需通过实实测确定，，而对于高高温设备表表面对流散散热形成的的热射流，，可根据热热设备表面面的对流散散热量推算算，其计算算式为：（4-33）根据热源上伞形罩的安装高度H,分为低悬罩和高悬罩两类。H≤1.5的称为低悬罩,H>1.5的称为高悬类。Ap为热设备横断面积。演示1演示2演示3低悬罩和高高悬罩的结结构参数，，气流运动动及排风量量的分析计计算方法有有所区别。。罩的结构参参数确定原原则低悬罩:按“源尺寸寸加大0.5H””的原则计算算:低悬圆形罩罩D=d+0.5H低悬矩形罩罩A=a+0.5HB=b+0.5H高悬罩:按“罩口断断面处的热热射流尺寸寸加大0.8H””的原则计算算:D=Dz+0.8H§4.7.2排风量的计计算方法L1=V1*F1V1=0.5－0.75m/sL0L1L1低悬罩排风风量首先分析不不同上升高高度热射流流的流量、、流速和断断面直径，，然后按““罩口断面面的热射流流流量+罩口扩大面面吸入空气气量”的方方法计算排排风量。高悬罩排风量量L=Lz+V1*F1L=L0+L1槽边排风罩是是外部排风罩罩的一种特殊殊形式，专门门用于各种工工业槽（如酸酸洗槽、电镀镀槽、中和槽槽、盐浴炉池池等）。特点：不影响工艺操操作，有害气气体在进入人人的呼吸区之之前就被槽边边上设置的条条缝形吸气口口抽走。分类：单侧、双侧、、周边形（环环形）三种。单侧排风罩适适用于槽宽B≤700㎜㎜；双侧适用于B＞700㎜；B＞1200㎜时，应采用吹吹吸式排风罩罩；当槽直径D=500~1000㎜时，宜采用环环形排风罩。。§4.8槽边排风罩罩口结构：有多种形式，，目前常用的的有两种，即即平口式和条缝缝式。平口式槽边排排风罩的吸气口上不不设法兰边，，吸气范围大大。条缝式槽边排排风罩的特点是截面面高度E较大，E＜250㎜的称为低截面，E≥250㎜㎜的称为高截面。增大截面高高度如同在罩罩口上设置挡挡板，可减小吸气范范围。条缝式槽边排排风罩的条缝缝口有等高条缝和楔形条缝两种。等高条缝口上速速度分布难于达到到均匀，末端风速速小，靠近风机的的一端风速大。§4.8.1槽边排风罩的结构构形式演示图4-20槽边排风罩的形式式图4-21平口式双侧槽边排排风罩图4-22条缝式槽边排风罩罩图4-23槽的布置形式图图4-24条缝形式（1）高截面单侧排风风（2）低截面单侧排风风（3）高截面双侧排风风（总风量）（4）低截面双侧排风风（总风量）（5）高截面环形排风风（6）低截面环形排风风条缝式槽边排风罩罩的阻力按右式计计算不同形式的槽边排排风罩，其排风量量计算公式是不同同的。§4.8.2排风量计算公式由吹风口和吸气口口组合而成.它通过吹出射流和和吸入气流联合作作用来提高所需的的“控制风速”,从而达到排除污染染气体的目的。吹吸罩需要考虑到到吸气口口腔气速速度衰减很快，而而吹气气流形式的的气幕作用的距离离较长的特点，在在槽面的一侧设喷喷口喷出气流，而而另一侧为吸气口口，吸入喷出的气气流以及被气幕卷卷入的周围空气和和槽面污染气体。。这种吹吸气流共共同作用的集气罩罩称为吹吸罩。§4.9.1吹吸式排风罩的形形式气幕式图4-25§4.9吹吸式排风罩旋风式图4-26演示1演示2图4-25吹吸罩的气流分布布图4-26旋风式吹吸罩吹吸罩设计计算的的目的是确定吹风风量、吸风量、吹吹风口高度、吹出出气流速度以及吸吸风口设计和吸入入气流速度。通常常采用的方法是巴巴杜林提出的速度度控制法。§4.9.2吹吸罩的设计计算算吹吸气流是一种性性质比较复杂的气气流,怎样进行合理的设设计和计算,至今还是国内外