第四章通风设施课件

第四章

通风设施

本章学习目标：1．了解吸入口和吹出口气流运动规律。2．掌握集气罩基本类型与工作原理。3．掌握集气罩需要风量的计算方法。4．掌握风筒种类及其连接件的相关知识。5．掌握地面建筑全面通风设施的相关知识。6．了解地下全面通风构筑物的相关知识。第四章通风设施

第一节吸入口与吹出口气流运动规律第二节集气罩基本类型与工作原理（重点）第三节集气罩需要风量计算（重点）第四节风筒及其连接件（重点）第五节地面建筑全面通风设施（重点）第六节地下全面通风构筑物一、吸入口气流

运动规律根据流体力学，位于自由空间的点汇吸气口（图4-la）的吸气量Q的计算公式为：（4-1）（4-2）如吸气口四周加上挡板，即如图4-lb所示的平壁，吸气气流受到限制，吸气范围仅半个等速球面，它的吸气量计算公式为：（4-3）对于四周无法兰边的圆形吸气口有：（4-4）（4-5）对于四周有法兰边的圆形吸气口有：根据试验结果，吸气口气流速度分布还具有以下特点：①在吸气口附近的等速面近似与吸气口平行，式（4-4）和式（4-5）仅适用于x≤1.5D0的场合，当x>l.5D0时，实际的速度衰减要比计算值大；②吸气口气流速度衰减较快，x/D0=1处气流速度已约降至吸气口流速的7.5%；③对于结构一定的吸气口，其等速面形状大致相同，而吸气口结构形式不同，其气流衰减规律则不同。二、

吹出口气流运动规律射流：空气从孔口吹出，在空间形成的一股气流称为吹出气流或射流。射流的分类：按孔口及射流形状：圆射流、矩形射流和扁射流（条缝射流）；据空间界壁对射流的约束条件：自由射流（吹向无限空间）和受限射流（吹向有限空间）；按射流温度与周围空气温度是否相等：等温射流和非等温射流；据射流产生的动力：机械射流和热射流。

1．自由等温射流自由等温射流具有如下特点：（1）紊流射流会引发射流流体微团间的横向动量交换、热量交换或质量交换，从而形成湍流射流边界层，使得射流速度逐渐下降，射流断面不断扩大。（2）全流场或局部流场气流参数彼此间保持一种相仿的关系，边界层的外边界及其初始段上的内边界一般都是斜直线，而参数在横截面上的分布彼此间呈无因次相似。（3）与吸气口相比，轴向流速衰减慢，流场中横向流速分布可被忽略。由于射流的喷射成束的特性，流场中的轴向分速要比横向分速大得多，所以，射流分析计算中，一般都将流场中的横向分速忽略掉，也即射流的轴向速度即被视为射流的总速度。（4）射流各断面动量相等，射流中的静压与周围空气的压强相等。等温自由紊流圆射流轴心速度vx、射流断面直径dx、射流扩张角θ的公式为：（4-6）而等温自由紊流扁射流轴心速度vx、射流断面宽度dx、射流扩张角θ的公式（4-7）送风口紊流系数

2．附壁受限射流附壁射流中，一般用无因次距离来判断射流运动。无因次距离定义为：（4-8）第四章通风设施

第一节吸入口与吹出口气流运动规律第二节集气罩基本类型与工作原理（重点）第三节集气罩需要风量计算（重点）第四节风筒及其连接件（重点）第五节地面建筑全面通风设施（重点）第六节地下全面通风构筑物一、全密闭罩全密闭罩是把有害物源全部密闭在罩内，隔断生产过程中产生的有害物与作业场所二次气流的联系，以防止粉尘等有害物随气流传播到其他部位。负压全密闭罩的形式又较多，可分为以下三类：（1）局部密闭罩。（2）整体密闭罩。（3）大容积密闭罩。二、半密闭罩和

柜式集气罩三、外部集气罩四、接受式集气罩热射流收缩断面至热源的距离，（Ap为热源的水平投影面积）时，热源的对流散热量Q的计算公式为：（4-9）收缩断面上的流量：（4-10）在H/B=0.9～7.4范围内，不同高度上热射流的流量Lz为：

Z=H+1.26B在某一高度上热射流的断面直径Dz：Dz=0.36H+B（4-11）五、吹吸式集气罩第四章通风设施

第一节吸入口与吹出口气流运动规律第二节集气罩基本类型与工作原理（重点）第三节集气罩需要风量计算（重点）第四节风筒及其连接件（重点）第五节地面建筑全面通风设施（重点）第六节地下全面通风构筑物一、集气罩需要风量

计算方法

1．控制速度法2流量比法流量比法的基本思路是把集气罩的排风量Q3看做是污染气流量Qi和从罩口周围吸人室内空气量Q2之和，即：

（3-8）流量比二、密闭罩吸风量计算全密闭罩的需要风量Qmb，一般由两部分组成，一部分是由运动物料带人罩内的诱导空气量（如物料输送）或工艺设备供给的空气量（如有鼓风装置的混砂机），另一部分是为消除内正压并保持一定负压所需经孔口或不严密缝隙吸人的空气量，即：（4-13）（2）按经验公式或数据确定排风量。

Qmb=KD（4-15）在工程中常用以下两种方法来确定排风量：（1）按开口或缝隙处空气的吸入速度v0计算。（4-14）

2．半密闭罩和柜式集气罩（4-16）吸风口的速度分布对其控制效果有很大影响，速度分布不均匀，污染气流会从吸人速度低的部位逸入室内。吸风口上的吸人速度一般为0.25～0.75m/s，也可按表41、4-2及相关手册确定。三、外部集气罩

吸风量计算

1．圆形或准圆形侧吸式集气罩根据公式（4-4）及（4-5），圆形或宽长比大于0.2的矩形侧吸式集气罩需要风量按下式计算：四周无边：四周有边：（4-17）（4-18）（4-19）对于设在工作台上的外部罩，其排风量：

2．条缝罩条缝罩是指宽长比小于0.2的矩形侧吸式集气罩，其需要风量按下式计算：（4-20）条缝开口长度控制距离控制风速

3．槽边吸气罩（4-21）（1）高截面单侧吸风（2）低截面单侧吸风（3）高截面双侧吸风（总风量）（4）低截面双侧吸风（总风量）（5）高截面环形吸风（6）低截面环形吸风（4-22）（4-23）（4-24）（4-25）（4-26）四、热源上部接受罩

吸风量计算低悬罩需要风量按下式计算：（4-27）高悬罩吸风罩需要风量按下式计算：（4-28）罩口断面上热射流流量收缩断面上的流量罩口的扩大面积五、吹吸式集气罩

风量计算

1．临界断面法临界断面法认为，吹吸气口之间必然在一个射流和扩流控制能力皆最弱的断面，即临界断面，吹吸气流的临界断面一般发生在x/B=0.6～0.8之间。（1）临界断面位置（2）吹气口吹风量（3）吹气口宽度（4）吸气口吸风量（5）吸气口宽度

x=KB（4-29）（4-30）（4-31）（4-32）（4-33）

2．ACGIH法ACGIH法是美国联邦工业卫生委员会（ACGIH）推荐的计算方法，假设吹出气流的扩展角α=10°，条缝式吸风口的高度Ha按下式计算：（4-34）吸风量：吹风量：（4-35）（4-36）吹、吸风口间距液面面积修正系数第四章通风设施

第一节吸入口与吹出口气流运动规律第二节集气罩基本类型与工作原理（重点）第三节集气罩需要风量计算（重点）第四节风筒及其连接件（重点）第五节地面建筑全面通风设施（重点）第六节地下全面通风构筑物一、风筒风筒：是指用一定材料制成的一定断面形状的通风风道，它也称为导风设施。对风筒的基本要求是漏风小、风阻小、重量轻、拆装简便。工业通风中使用的风筒可分为刚性和柔性两大类。1．柔性风筒主要有胶布风筒、塑料风筒（塑料软管）、弹簧可伸缩胶布风筒、金属软质风筒（金属软管）、橡胶风筒（橡胶软管）几类。胶布风筒不能用作抽出式通风2．刚性风筒（风管）刚性风筒一般由硬质材料制成，在各行各业均有应用，刚性风筒既可用于通风机的吸入段，又用于通风机的压出段，地面工程一般称为通风管道，简称风管。通风管道的断面形状有圆形、矩形、异形三种，异形风管还包括螺旋形风管、椭圆形风管。二、风筒连接及

附属部件1．风筒连接部件风筒连接部件包括风筒接头、变径管、三通、四通、弯头及与风机的连接件等。柔性风筒的接头方式有单反边接头、双反边接头、活三环多反边接头、螺圈接头等多种形式。单反边接头、双反边接头连接方式简单，但漏风大，反边接头漏风较小，不易胀开，但局部风阻较大；活三环多反边、螺圈接头漏风小、风阻小，但易胀开，拆装比较麻烦，常在长距离通风时采用。刚性风筒（风管）一般采用法兰盘连接。为保证法兰连接的密封性，法兰间应加衬垫，衬垫厚度为3～5mm，垫片应与法兰齐平，不得凸入管内。衬垫材料随输送气体性质和温度而不同：①输送气体温度不超过70℃的风管，采用浸过干性油的厚纸垫或浸过铅油的麻辫；②除尘风管应采用橡胶垫或石棉绳；③输送气体温度超70℃的风管，必须采用石棉厚纸垫或石棉绳。风管与风机连接时的注意事项如下：风机入口的连接中，转弯或弯头的风管内边至风机入口的距离应大于风机入口的直径，以保证气流均匀进入风机叶片，当转弯半径不够时，应加导叶片；当风管变径接入风机时，要求θ<45°，一般取θ<30°为佳；风机出口的连接中，在靠近风机出口处的转弯，必须和风机的转动方向一致，使气流通畅均匀，避免不必要的能量损耗；风机出口到转弯处应有不小于3D（即A≥3D，D为风机入口直径）的直管段，以免造成不必要的静压损失。2．管道通风阀门用于控制管道风流大小和方向的设施称为管道通风阀门，或称管道通风闸门。风管中的通风阀门的分类：根据其功用：关闭通风阀门、调节通风阀门、换向通风阀门、防火阀门、防爆阀门；根据断面形状：圆形、矩形、异形通风阀门；根据控制方式：手动通风阀门、机械通风阀门、自动通风阀门；按动作方式：蝶阀、多叶调节阀、插板阀、止回阀、三通调节阀等。蝶阀一般用于分支管或空气分布器的风口前作风量调节用，这种风阀是通过改变阀板的转角来调节风量的，蝶阀由短管、阀板、调节装置等三部分组成；斜插板风阀多用于除尘系统，安装时应考虑使其不积尘；在通风空调系统，为防止通风机停止运转后气流倒流，常用止回阀。止回阀在通风机开动后，阀板在风压作用下会自动打开，而通风机停止运转后阀板自动关闭。3．送风器送风器又称送风口或称空气分布器，是压人式通风系统向工作空间输送新鲜空气的设施，一般可根据需要调节经过的风量。地面通风中的送风器形式较多，包括侧式送风器、散流器、孔板送风器、喷射式送风器、旋流送风器等。其中侧式送风器、散流器又有多种形式。第四章通风设施

第一节吸入口与吹出口气流运动规律第二节集气罩基本类型与工作原理（重点）第三节集气罩需要风量计算（重点）第四节风筒及其连接件（重点）第五节地面建筑全面通风设施（重点）第六节地下全面通风构筑物一、侧窗在夏季，有组织的自然通风利用下部侧窗进风，上部侧窗排风。（1）侧窗有中悬式和上悬式两种形式。中悬式开启角度达85°，局部阻力系数很小，一般用于有大量余热的热加工车间；上悬式开启角度较小（30°左右），且局部阻力系数很大，只能用于自然通风量不大，而对采光面积要求较大的冷加工车间。（2）在高温车间，进风窗一般采用竖轴板式较好，因其进风面积大，进风量也大，有利于通风换气。二、避风天窗（1）矩形天窗挡风板高度为1.1～1.5倍的天窗高度。这种天窗采光面积较大，窗孔多集中在中部，当热源集中在中间时热气流能迅速排除，但其造价高，结构复杂。值得一提的是，由于室外风向的不稳定，两侧的天窗均应设置挡风板。（2）曲（折）线型天窗。这种天窗将矩形天窗的竖直板改成曲（折）线型结构，其特点是阻力小，产生的负压大，通风能力强。（3）女儿墙天窗。当厂房屋顶坡度小于1/10，且边跨外墙与天窗的距离B不超过天窗高度he的5倍时（B≤5he），可以加高边跨外墙，即采用女儿墙代替挡风板。女儿墙上缘高度应比天窗顶面延长线低100～150mm。（4）下沉式天窗。这种天窗是利用屋架上下弦之间的空间，让屋面部分下沉而形成的。下沉式天窗比矩形天窗降低厂房高度2.5m，节省挡风板和天窗架，但天窗高度受屋架的限制，排水也较困难。三、避风风帽避风风帽安装在自然通风系统的出口，它是利用风力造成的负压，加强通风能力的一种装置。它的特点是在普通风帽的外围，增设一圈挡风圈，挡风圈的作用与避风天窗的挡风板是类似的，室外气流吹过风帽时，可以保证排出口基本上处于负压区内。四、屋顶集气罩屋顶集气罩：是一种特殊的高悬罩，它是布置在车间顶部的一种大型集气罩，它不仅抽走了废气，而且还兼有自然换气的作用。（1）屋顶密闭式。（2）顶部集气罩式。（3）顶部集尘罩及屋顶密闭共用式。（4）天窗开闭型屋顶密闭式。第四章通风设施

第一节吸入口与吹出口气流运动规律第二节集气罩基本类型与工作原理（重点）第三节集气罩需要风量计算（重点）第四节风筒及其连接件（重点）第五节地面建筑全面通风设施（重点）第六节地下全面通风构筑物一、风门

1．风门的要求为了保证风流稳定可靠且不漏风，对风门的主要要求有：（1）门框要包边，沿口有垫衬，四周接触严密。门扇平整不漏风，门扇与门框不歪扭。门轴与门框要向关门方向倾斜80°～85°，门扇与门框之间呈斜面严密接触。（2）每组风门不少于两道，通车风门间距不小于一列车长度，行人风门间距不小于5m。（3）永久风门能自动关闭，两道门不能同时敞开，要装备闭锁装置。（4）临时风门能自动关闭，两道门不能同时敞开，通车风门或斜巷运输的风门要有报警信号，否则要装有闭锁装置。（5）永久风门墙垛要用不燃性材料建筑，厚度不小于0.5m，不漏风。墙垛平整，无裂缝、重缝和空缝。墙垛周边要掏槽，见硬顶、硬帮，与四周接实。（6）临时风门木板设施要鱼鳞搭接，表面要用灰、泥满抹或勾缝，墙垛四周接触严密，不漏风。

2．风门的控制对于自动风门，其控制方式有以下几种：（1）电动控制。电动控制的风门一般称为电动风门，一般以电动机做动力。电动机经过减速机构带动联动机构，使风门开闭。电动机的启动和停止可用车辆触及开关或光电控制器自动控制。电动控制适应性较大，只是减速和传动机构复杂些。（2）气动或水动控制（3）机械控制。

二、其他通风设施

1．密闭密闭：就是在风道某一处用建筑材料对其全断面砌筑，它是隔断风流的构筑物。设置在需隔断风流但不需要通车行人的巷道中。密闭随服务年限的不同而分为两类：①临时密闭，常用木板、木段等修筑，并用黄泥、石灰抹面；②永久密闭，常用料石、砖、水泥等不燃性材料修筑。2．调节风窗调节风窗是地下风道风量调节设施，它是指在地下风道风门上方开一小窗，用可滑移的窗板来改变窗口的面积，从而改变风道中的局部阻力，调节风道的风量。3．风桥当通风系统中进风道与回风道水平交叉时，为使进风与回风互相隔开，需要构筑风桥。按其结构不同可分为绕道式风桥、混凝土风桥、铁筒风桥。对风桥的质量要求主要有：用不燃的材料建筑；风桥两端接口严密，四周见实帮、实底；风桥通风断面积不小于原风道断面积的4/5，应成流线型，坡度小于30°；桥面平整不漏风。本章小结通风设施可分为集气罩、风筒及其连接件、地下全面通风构筑物、地面建筑全面通风设施。本章主要介绍吸人口与吹出口气流运动规律、上述通风设施的构成及其工作原理。吸人口外的气流速度衰减很快，吹风口射流的能量密集程度高，速度衰减慢。集气罩的形式很多，按其作用原理可分为密闭罩、外部集气罩、槽边集气罩、接受式集气罩、吹吸式集风罩等几种基本类型。工业通风中使用的风筒可分为刚性和柔性两大类，风筒连接及附属部件包括风筒接头、变径管、三通、四通、弯头、阀门、送风器及与风机的连接件等。计算集气罩的需要风量主要有控制速度法和流量比法，其中以控制速度法占多数。地面建筑全面通风设施主要包括避风天窗、避风风帽、侧窗、屋顶集气罩等，地下通风构筑物可分为隔断风流的通风构筑物和通过风流的通风构筑物两大类。复习思考题1．吸气口气流速度分布具有哪些特点？2．等温射流具有哪些特点？自由等温紊流圆射流轴心速度如何计算？3．简述附壁射