中矿大矿井通风与安全课件第4章 局部排风罩

第4章局部排风罩局部排风罩的作用是捕集有害物,控制污染气流的运动,防止有害物向室内空气扩散。排风罩控制有害物的效果主要取决于排风罩的结构参数,排风罩吸口的风流运动规律(包括风流结构和风速分布)和排风量这三个因素。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。局部排风罩类型,结构原理和特点排气量计算接受罩,空气幕及吹吸式罩排风罩结构参数计算密闭罩,柜式罩,外部吸气罩，接受式排风罩，吹吸式排风罩

学习基本要求

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). 本章内容§4.1概述

§4.2密闭罩§4.3柜式排风罩

§4.4外部吸气罩§4.5热源上部接受罩§4.6槽边排风罩§4.7吹吸式排风罩§4.8空气幕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. §4.1概述

排风罩的类型及其特点：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. 排风罩的类型及其特点：3.外部吸气罩:

罩位于有害源附近,依靠罩口的抽吸作用将有害物吸入罩内。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。 排风罩的类型及其特点：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.排风罩的类型及其特点：

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.

密闭罩的形式：局部密闭罩,整体密闭罩和大容积密闭罩三种基本形式.还可分为：固定式和移动式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.§4.2密闭罩局部密闭罩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整体密闭罩适用于有振动或含尘气流速度高的设备大容积密闭罩适用于多点产尘、阵发性产尘、含尘气流速度高和设备检修频繁的场合

排风口位置的确定：

1.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.2.防止罩内出现正压形成正压的主要因素有：

1.机械设备运动

2.物料运动

3.罩内外温度差物料影响密闭罩内物料罩内外温度差物料温度大于50～150度

排风速的确定：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因素有关

对于极细的粉尘应控制在0.4～0.6m/s间,对于粉碎或磨碎的细粉尘应＜2m/s，粗颗粒物料＜3m/s.

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L2L=L1+L2

（m3/s）

其基本形式有：上吸气式（热过程）§4.3柜式排风罩图3—13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。其基本形式有：下吸气式(用于冷过程且有害物的密度较大)其基本形式有：上下吸气式(用于发热量不稳定的过程)其基本形式有：送吸混合式(用于采暖或空调房间)

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:L=L1+ν×F×βm3/s

其中L1为柜内污染气体发生量(m3/s);ν为孔口控制风速(m/s);F为孔口及缝隙总面积(m2);β为安全系数,β=1.1～1.2.外部吸气罩由于靠抽气作用控制,因此,罩口的速度分布如何将直接影响控制效果.显然,罩口的速度大小和分布与罩的结构和排风量有关,对于特定结构的排风罩,吸口速度取决于排风量。§4.4外部吸气罩外部吸气罩外部吸气罩一、吸气口气流的运动规律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这里的控制点就是有害物最难被吸入罩内的点控制风速是指使有害物吸入罩内的最小风速。要确定排风量,必须知道罩口的速度分布。速度分布的确定,一般均通过实验求得。控制风速法-前面无障碍物排风罩风速分布规律：控制风速法-前面无障碍物排风罩风速分布规律：风速分布规律：控制风速法-前面无障碍物排风罩风量计算：控制风速法-前面无障碍物排风罩条缝形排风口：ab控制风速法-前面无障碍物排风罩控制风速法-前面有障碍物排风罩

风速：

风量计算：控制风速法-前面有障碍物排风罩控制风速法-改善排风罩控制效果措施加活动挡板法：控制风速法-前面有障碍物排风罩

化整法，内挡板法，条缝口法，均风板法流量比法周围空气吸入量L2与污染气体发生量L1的比值称为流量比,用K表示,即K=L2/L1.排风罩的排风量L为:L=L1+L2=L1(1+L2/L1)=L1(1+K).

对于确定的L1,不断加大排风量L时,周围空气吸入量L2增大,K值也随之增大.当K值增大到一定值时,所有污染气体全部被排风罩排走.污染气体刚好全部被罩排走(即不发生污染逸出)时的流量比K称为极限流量比,用KL表示,即KL=(L2/L1)ｌｉｍｉｔ.极限流量比KL的确定：

气流合成分析法利用流线迭加原理，通过计算流体力学来确定，目前还只是作定性分析

实验无因次分析法根据实验结果，通过无因次分析确定流量比法实验无因次分析法：（1）列出所有可能影响因素：D3、F3、H、U、E、△t、△t-污染气与空气温差-法兰边与水平夹角流量比法实验无因次分析法：（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：～KL：影响小，可忽略不计D3/E～KLD3/E<0.2时，影响大D3/E>0.2时，影响小，可忽略不计KLD3/EKL0.2流量比法U/E～KL：U/E>0时，影响小，可忽略不计F3/E～KLF3/E<1.5时，影响大F3/E≥1.5～2时，影响小，可忽略不计U/EKLF3/EKL1.5流量比法H/E～KL：近似直线，要求

H/E≤0.7时△t～KLKL=KL0+3△t/2500H/EKL△tKL0.7KL0流量比法实验无因次分析法：（4）

归纳出计算公式：m-安全系数ＫＤ－设计流量比流量比法应用流量比法注意事项：（1）

公式的适用条件（2）L1不确切时应该用控制风速法（3）尽量减小周围气流的干扰流量比法§4.5热源上部接受罩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≤的称为低悬罩,H>的称为高悬类.(Ap为热设备水平投影面积).根据实验,H≤高度内,混入热射流内的空气量较少,可忽略不计;而H>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,气流运动及排风量的分析计算方法有所区别.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.

排风量：L=L0+L1L1=V1×F1V1=0.5～0.75m/s如何确定L0？L0L1L1热射流的流量的确定：(1)L0=？

（2）Lz=？热射流的流量的确定：（2）Lz=？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

式中：ＬＺ－－罩口断面上热射流流量ｍ３/ｓ

F1－－罩口的扩大面积ｍ2罩的结构参数确定原则:低悬罩:罩的结构参数按"源尺寸加大0.5H"的原则计算.

圆形D1=B+0.5H，矩形A1=a+0.5HB1=b+0.5H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

槽边排风罩形式:

是外部吸气罩的一种特殊形式.1.按布置方式分为:

单侧式(B≤700mm)；双侧(B>700mm)

B>1200mm宜采用吹吸式排风罩

周边式:多用于圆槽或近似方形槽2按罩口形式:

罩口有平口式和条缝式两种形式.§4.6槽边排风罩截面高度E=250mm高；E=200mm低

条缝口形式:

等高条缝:用于f/F1≤0.3

楔形条缝口:可均匀排风分段条缝口:每段内等高其中ｆ－条缝口面积Ｆ1－罩断面积条缝口风速要求:7～10m/s工业通风动画\周边型槽边排风罩.swf工业通风动画\f4-6-4[1].swf风量计算:计算原则:L=截修正系数*控制风速*槽面积*维修正系数截修正系数:高2；低3

维修正系数:单侧(B/A)0.2；双侧(B/2A)0.2

槽面积:矩形A×B；圆形D2/4

控制风速:Vx

由吹风口和吸气口组合而成.它通过吹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.§4.7吹吸式排风罩

原理

应用

应用

应用

应用铸造车间

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0.75～1m/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端流量的1.1～1.25倍.速度控制法的设计计算方法如下:控制风速法计算:(1)确定射流末端的平均速度V1':按经验公式V1'=CH(m/s)计算,其中C为槽温系数;H为吹、吸风口间距(m).(2)确定吹风口高度b0:按经验公式b0=(0.01～0.15)H计算.

(3)确定吹风口出口速度V0:按扁平贴附射流速度分布公式(4)计算吹风口风量L0:根据V0及吹风口面积计算.(5)确定射流末端流量L1′:按射流流量关系式L