第四章
局部排风罩
第四章 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.
第四章 局部排风罩
局部排风排风罩类型, 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, 外部罩
第四章 局部排风罩
学 习 基 本 要 求
1. 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;
2. 掌握各种排风罩的结构参数及排风量的计算方法;
3. 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).
第四章 局部排风罩
§ 概述
§ 密闭罩
§ 柜式排风罩
§ 外部吸气罩
§ 热源上部接受罩
§ 槽边排风罩
§ 吹吸式排风罩
§ 空气幕
第四章 局部排风罩
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.
§ 概述
第四章 局部排风罩
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.
§ 概述
第四章 局部排风罩
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.
§ 概述
第四章 局部排风罩
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.
§ 概述
第四章 局部排风罩
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.
§ 概述
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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.
§ 密闭罩
局部密闭罩
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§ 密闭罩
密闭罩
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§ 密闭罩
整体密闭罩
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§ 密闭罩
大容积密闭罩
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第四章 局部排风罩
排风口位置的确定：
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.
防止罩内出现正压
形成正压的主要因素有：
机械设备运动
物料运动
罩内外温度差
§ 密闭罩
物料影响
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密闭罩内物料
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密闭罩内物料
物料温度大于50～150度
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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～ m/s 间, 对于较粗物料粉尘应不大于2～3m/s .
§ 密闭罩
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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L2
L = L1 +L2 （ m3/s）
L2 = ×F√ΔP （m3/s）
§ 密闭罩
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其基本形式有：上吸气式(用于热过程)
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§ 柜式排风罩
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其基本形式有：下吸气式(用于冷过程且有害物的密度较大)
§ 柜式排风罩
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其基本形式有：上下吸气式(用于发热量不稳定的过程)
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§ 柜式排风罩
第四章 局部排风罩
其基本形式有：送吸混合式(用于采暖或空调房间)
§ 柜式排风罩
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×β m3/s
其中L1为柜内气体发生量(m3/s); ν为孔口控制风速(m/s); F为孔口及缝隙总面积(m2); β为安全系统, β=～.
§ 柜式排风罩
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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。
§ 外部吸气罩
第四章 局部排风罩
§ 外部吸气罩
第四章 局部排风罩
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§ 外部吸气罩
§ 外部吸气罩
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。
显然, 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。
§ 外部吸气罩
控制风速法-前面无障碍物排风罩
风速分布规律：
§ 外部吸气罩
控制风速法-前面无障碍物排风罩
风速分布规律：
§ 外部吸气罩
控制风速法-前面无障碍物排风罩
风速分布规律：
§ 外部吸气罩
控制风速法-前面无障碍物排风罩
风量计算：
§ 外部吸气罩
控制风速法-前面无障碍物排风罩
条缝形排风口：
a
b
§ 外部吸气罩
控制风速法-前面有障碍物排风罩
风速：
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§ 外部吸气罩
控制风速法-前面有障碍物排风罩
风量计算：
§ 外部吸气罩
控制风速法-改善排风罩控制效果措施
加活动挡板法：
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§ 外部吸气罩
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
§ 外部吸气罩
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.
§ 外部吸气罩
流量比法
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
§ 外部吸气罩
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-源气与空气温差
-法兰边与水平夹角
§ 外部吸气罩
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：
§ 外部吸气罩
流量比法
～KL：影响小，可忽略不计
D3/E～KL
D3/E<时，影响大
D3/E>时，影响小，可忽略不计
KL
D3/E
KL
§ 外部吸气罩
流量比法
U/E～KL： U/E>0时，影响小，可忽略不计
F3/E～KL
F3/E<时，影响大
F3/E>=～2时，影响小，可忽略不
U/E
KL
F3/E
KL
§ 外部吸气罩
流量比法
H/E～KL：近似直线，要求 H/E<时
△t ～KL
KL=KL0+3 △t /2500
H/E
KL
△t
KL
KL0
§ 外部吸气罩
流量比法
实验无因次分析法：
（4） 归纳出计算公式：
§ 外部吸气罩
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
§ 外部吸气罩
第四章 局部排风罩
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§ 热源上部接受罩
第四章 局部排风罩
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≤√Ap的称为低悬罩, H>√Ap的称为高悬类. (Ap为热设备水平面积). 根据实验, H≤√Ap高度内, 混入热射流内的空气量较少, 可忽略不计; 而H>√Ap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.
§ 热源上部接受罩
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+L1
L1=V1*F1
V1=～
如何确定L0？
L0
L1
L1
§ 热源上部接受罩
热射流的流量的确定：
（1） L0=？
（2）Lz=？
§ 热源上部接受罩
热射流的流量的确定：(1) L0=？（2）Lz=？
§ 热源上部接受罩
热射流的流量的确定：（2）Lz=？
§ 热源上部接受罩
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
§ 热源上部接受罩
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" 的原则计算.
D1=B+ A1=a+ B1=b+
高悬罩: 罩的结构参数按“ 罩口断面处的热射流尺寸加大” 的原则计算.
D=Dz+
§ 热源上部接受罩
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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)
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.
§ 槽边排风罩
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条缝口形式:
等高条缝:用于f/F1<=
楔形条缝口:可均匀排风
分段条缝口:每段内等高
条缝口风速要求:7～10m/s
§ 槽边排风罩
E=250 mm高；E=200 mm低
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§ 槽边排风罩
§ 槽边排风罩
§ 槽边排风罩
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)；双侧(B/2A)
槽面积:矩形A*B；圆形D 2 /4
控制风速:Vx
§ 槽边排风罩
第四章 局部排风罩
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.
§ 吹吸式排风罩
原理
§ 吹吸式排风罩
应用
§ 吹吸式排风罩
应用
§ 吹吸式排风罩
应用
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§ 吹吸式排风罩
应用
铸造车间
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§ 吹吸式排风罩
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～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瑞流量的～倍. 速度控制法的设计计算方法如下:
§ 吹吸式排风罩
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'=C H(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b0:
按经验公式b0=(～)H计算.
§ 吹吸式排风罩
控制风速法计算:
(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.
§ 吹吸式排风罩
控制风速法计算:
(5) 确定射流末端流量L1':按射流流量关系式L1'/L0=√a×H/b0+计算.
(6) 确定吸风口排风量L1: 按L1=(～)L1'计算.
(7) 计算吸气口风流和吸气口高度.
吸气速度:V2=(2～3)Vx
吸气高度:b1=L2/l*V2
§ 吹吸式排风罩
流量比法计算:
流量比法概念与前述的流量比法一致,只是吹吸排风的流量比K值为:
L1=L0+(LG+Ls)=L0[1+(Ls+LG)/L0]
K= (Ls+LG)/L0, 其中LS为从周围吸入的空气量, LG 为污染气体量, L0为吹风口吹风量. 吹吸排风罩的极限流量比KL
§ 吹吸式排风罩
流量比法计算:
§ 吹吸式排风罩
流量比法的设计计算步骤为:
(1) 按经济设计式确定吹口尺寸; (2) 按经济设计式确定吹口风速;
(3) 计算吹风量;
(4) 计算极限流量比值KL及安全系统m;
(5) 计算排风量.
§ 吹吸式排风罩
第四章 局部排风罩
在运输工具或人员进出频繁的生产车间或公共建筑，为减少或隔绝外界气流的侵入，可在大门上设置条缝形送风口，利用高速气流所形成的空气幕隔断室外空气。它不影响车辆或人的通行，可使采暖建筑减少冬季热负荷；对需要供冷的建筑可减少夏季冷负荷。空气幕不仅用于隔断室外空气，也可用于其它场合，例如在洁净房间防止尘埃进入，在冷库隔断库内外空气流动，在生产车间可利用气幕运行局部隔断，防治有害物的扩散。
§ 空气幕
空气幕的应用
侧送式空气幕
下送式空气幕
上送式空气幕
旋风气幕
空气幕计算
§ 空气幕
L0=Bb0v0
