工业通风期末复习总结

第一章

1、气溶胶：固体或液体微粒分散在气体介质中所构成的分散系统。

2、气溶胶按性质分类：a 灰尘 b 烟 c 雾 d 烟雾

3、有害物对人体的危害途径：1）呼吸道 2）皮肤 3）消化道。

粉尘对人体的危害取决于粉尘的性质、粒径大小和进入人体的粉尘量。

有害气体和蒸气对人体的危害可以分为刺激性、麻醉性、腐蚀性和窒息性几种。

4、危害程度的决定因素：①有害物毒性的大小；②有害物浓度的大小；③有害物与人体持续接触的时间；④车间的气象条件以及人的劳动强度、年龄、性别和体质情况等。有害物进入人体形成的毒性作用的表达式为：

式中：k——某种可观察到的毒性作用；c——有害物的浓度；

t——有害物对机体的作用时间；a——有害物不会对人体产生危害的最低浓度。

5、尘化作用：使尘粒从静止状态变成悬浮于周围空气中的作用。

一次尘化作用型式：①剪切压缩造成的尘化作用；②诱导空气造成的尘化作用；

③综合性的尘化作用；④热气流上升造成的尘化作用；

6、工业有害物在车间内的传播机理：

尘粒的受力：重力、机械力(惯性力)、分子扩散力和气流带动尘粒运动的力。

细小的粉尘本身没有独立运动的能力,一次尘化作用给予粉尘的能力不足以使粉尘扩散飞扬,它只会造成局部地点的空气污染。造成粉尘进一步扩散，污染车间空气的主要原因是二次气流(横向气流)。除尘设计中尽量采用密闭装置，使一次尘化气流和二次尘化气流隔开，避免颗粒物传播。

7、污染物浓度及换算

1）污染蒸气和气体的浓度表示方法：质量浓度和体积浓度。

质量浓度(Y)：每立方米空气中所含有害蒸气或气体的毫克数，mg/m3

体积浓度(C)：每立方米空气中所含有害蒸气或气体的毫升数，mL/m3

1 mL/m3=1ppm(百万分率符号ppm)

1ppm表示空气中某种污染蒸气或气体的体积浓度为百万分之一。

标况下质量浓度与体积浓度的换算关系式：

式中：Y—污染气体的质量浓度，mg/m3 M—有害气体的摩尔质量，g/mol

C—污染气体的体积浓度，mL/m3或ppm

2）含尘浓度(粉尘在空气中的含量)表示方法：质量浓度和颗粒浓度。

质量浓度：每立方米空气中所含粉尘的质量。颗粒浓度：每立方米空气中所含粉尘的颗粒数。

在工业通风中一般采用质量浓度，颗粒浓度主要用于洁净车间。

第二章

1、控制工业有害物的通风方法类型：

①按通风作用范围：局部通风和全面通风。

局部排风：在有害物产生地点直接将其捕集，经过净化处理，排至室外。

（需要风量小，效果好，设计时优先考虑）

全面排风：对整个车间进行通风换气，用新鲜空气把整个车间的有害物浓度稀释到

最高容许浓度以下。

②按通风动力：自然通风和机械通风。

自然通风：依靠室外风力造成的风压和室内外空气温度差所造成的热压使空气流动。

机械通风：依靠风机造成的压力使空气流动。

2、局部通风的组成

局部排风系统系统组成：①局部排风罩②风管③净化设备④风机。

局部排风罩：捕集有害物风管：连接各种设备和部件

净化设备：除尘和有害气体净化风机：提供动力

（净化设备分除尘器和污染气体净化装置两类。风机通常放在净化设备后面）

局部送风系统类型：系统式和分散式。

用途：向个别的局部工作地点送风，在局部地点造成良好的空气环境。

适用场合：面积很大，操作人员较少的生产车间。

3、全面通风效果：由通风量和通风气流的组织决定。

全面通风按对有害物控制机理不同分：稀释通风、单向流通风、均匀流通风、置换通风。确定全面通风换气量的基本原理：风量平衡原理和污染物质量平衡原理，即总进入质量和总排出质量相等；热平衡原理，即总进入能量、总排出能量、车间蓄能或散能的能量平衡。风量平衡因进排风空气温度不同，注意采用质量风量表示；当温度差相差不大时，可以采用体积风量表示。对于热平衡，严格讲气相要按进、排风的焓值进行算，当气相中的水蒸气未产生相变，可以采用表达显热的气相温度来表示。

室内有害物浓度按指数规律增加或减小，其增减速度取决于(L/V f)。

换气次数，就是通风量L(m3/h)与通风房间体积V f 的比值，具体的表达式为：

式中：n—换气次数，次/h; V f—房间体积，m3

4 、换气量的确定例题2-2 例题2-3

5、气流组织

定

义：合理地布置送、排风口位置、分配风量以及选用风口形式，以便用最小的通风量达到最佳的通风效果。

根据有害物源位置、工人操作位置、有害物性质与浓度分布等确定合理的气流组织方式。

6、气流组织原则：

①排风口应尽量靠近有害物源或有害物浓度高的区域，把有害物迅速从室内排出；

②送风口应尽量接近操作地点。送入通风房间的清洁空气，要先经过操作地点，再经污染区域排至室外；

③在整个通风房间内，尽量使送风气流均匀分布，减小涡流、避免有害物在局部地区的积聚。

在工程设计中，一般采用以下的气流组织方式：

1）有害物源散发的有害气体温度比周围空气温度高，或者车间存在上升气流，不论有害气体密度大小，均应当采用下送上排的方式；

2）若无热气流的影响，当散发的有害气体密度比空气小时，则应采用下送上排的方式；比空气密度大，应当采用上下两个部位同时排出的方式，并在中间部位将清洁空气直接送到工作地带。

7、风量平衡热平衡的计算

1

）风量平衡

式中G zj—自然进风量，kg/s；G jj—机械进风量，kg/s

G zp—自然排风量，kg/s；G jp—机械排风量，kg/s 当G jj=G jp时：室内外压差为零，用于无特殊要求车间。

当G jj>G jp时：室内处于正压状态，室内的部分空气会通过房间不严密

的缝隙或窗户、门洞渗到室外。适用于洁净度要求高的车间。

当G jj

2)热平衡

围护结构、材料失热(∑Q h)+通风排风热量(cL pρn t n)=设备散热量(∑Q f)+机械进风热量(cL jjρjj t jj)+自然进风热量(cL zjρw t w)+循环风的热量(cL hxρn(t s-t n))

热平衡方程:

式中: ∑Q h—围护结构、材料吸热的总失热量，kW；

∑Q f—生产设备、产品及采暖散热设备的总放热量，kW；

L p—局部和全面排风风量，m3/s；t w—室外空气温度，℃

L jj、L zj、L hx—机械、自然以及再循环进风量，m3/s；

ρn、ρw—室内、外空气密度，kg/m3；c—空气的质量比热，c=1.01kJ/kg﹒℃

t n、t jj、t s—室内排出空气、机械进风以及再循环送风温度，℃

当相邻房间未设有组织进风装置时，要取其冷风渗透量的50%作为自然补风。

第三章

1、局部排风罩形式及特点：

形式：①密闭罩②柜式排气罩（通风柜）③外部吸气罩（包括上吸式、侧吸式、下吸式用槽边排风罩等）④接受式排风罩⑤吹吸式排风罩

类型特点适用范围

密闭罩污染源全部密闭在罩内、风量

小，控制效果好、不受环境气流

影响。

有害物危害较大，控制要求高的

场合。

柜式排风罩有一面敞开的工作面，其它面均

密闭。

化学实验室操作台、零件喷漆以

及粉料装袋等场合。

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。

因工艺或操作条件的限制，不能

将污染源密闭的场合。

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。

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。

吹吸式排风罩排风量少、抗外界干扰能力强，

控制效果好。

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。

①密闭罩工作时，必须保证罩内各点均为负压。

②密闭罩排风口应设在罩内压力最高的部位，以利于消除正压；

③密闭罩排风口不应设在含尘气流浓度高的部位或飞溅区，以避免把过多的物料或粉尘吸入通风系统，增加除尘器的负担。

2、柜式排风罩排风量确定原则

原则：保证排风量满足孔口吸入风速达到控制风速的要求。

通风柜的排风量按下式计算：

式中: L1—柜内污染气体的发生量，m3/s；v—工作孔口上的控制风速，m/s；

F—工作孔口及缝隙总面积，m2；β—安全系统，β=1.1～1.2。

罩内发热量大，采用自然排风时，其最小排风量是按中和面高度不低于通风柜工作孔上缘确定的。通风柜的中和面是指通风柜某侧壁高度上壁内外压差为零的位置。

3、外部吸气罩计算方法：控制风速法、流量比法。核心内容区别适用条件

控制风速法核心内容：确定控制点上的控制风速。

流量比法核心内容：确定安全经济合理的流量比K值。

4、排风罩与外部吸气罩区别

1）外形与外部吸气罩完全相同，但作用原理不同。对接受罩，罩口外的气流运动是生产过程本身造成的，接受罩只起接受作用。

2）排风量取决于接受的污染空气量的大小，不存在控制风速。

接受罩的断面尺寸应不小于罩口处污染气流的尺寸。

5、槽边排风罩计算

控制条缝口的速度分布均匀的措施：①减小条缝口面积(f)和罩横断面积(F1)之比，即通过增大条缝口阻力，促使速度分布均匀。

②槽长大于1500mm时可沿槽长度方向分设两个或三个排风罩，即采用多口式罩。③采用楔形条缝口。

条缝式槽边排风罩的排风量按下列规则计算:

截修正系数：高截取2，低截取3；维修正系数：单侧取(B/A)0.2，双侧取(B/2A)0.2

槽面积：矩形槽面积=A×B，圆形槽面积=πD2/4

条缝式槽边排风罩的阻力按下式计算：

式中ζ—局部阻力系数，ζ=2.34

v0—条缝口上空气流速，m/s ρ—周围空气密度，kg/m3

第四章

1、颗粒物（粉尘）特性

1）主要性质：粉尘的密度、粘附性、爆炸性、荷电性、润湿性、粉尘的粒径（粒度）①粉尘的密度定义：单位体积粉尘的质量称为粉尘密度。kg/m3 或 g/cm3

粉尘密度分类：容积密度：自然状态下堆积起来的粉尘在颗粒之间及颗粒内部充满空隙，把松散状态下单位体积粉尘的质量称为粉尘的容积密度。计算灰斗体积

真密度：如果设法排除颗粒之间及颗粒内部的空气，所测出的在密实状态下单位体积粉尘的质量，把它称为真密度（或尘粒密度）。研究单个尘粒在空气中运动

②粘附性定义：粉尘附着固体表面或者粉尘互相粘附的性质(力的表现)

性质：粉尘相互间的凝聚与粉尘在器壁上的附着都与粘附性有关。

粘附性与颗粒物形状、大小及吸湿等状况有关。粒径细。吸湿性大的颗粒物粘附性强。尘粒间的粘附性使尘粒增大，有利于提高除尘效率。

③一般认为，含硫大于10%的硫化粉尘即可有爆炸性，发生爆炸的浓度范围为250-1500 g/m3，引燃温度为435-450℃.

④荷电性定义：粉尘能被荷电的难易程度。

指标：衡量粉尘荷电性的指标为比电阻，它反映粉尘的导电性能。

荷电量的大小与粉尘的表面积和含湿量有关系。

⑤根据粉尘被液体润湿的程度将粉尘大致分为两类：①容易被水润湿的亲水性粉尘②难以被水润湿的疏水性粉尘

指标：衡量润湿性的指标是润湿接触角(θ)，如图4-1所示。当θ<60°时，表示润湿性好，为亲水性；当θ>90°时，润湿性差，属于憎水性。

粉尘的润湿性是湿式防、除尘的依据。各种湿式除尘装置主要依靠粉尘与水的润湿作用捕集粉尘。

影响因素：润湿性与粉尘成分、粒径、荷电状况及水的表面张力等因素有关。

⑥粉尘的粒径表示方法：用显微镜法测量：定向粒径、长轴粒径、短轴粒径

用筛分法测量：筛分直径用液体沉降法测量：斯托克斯直径（定义：在同一种流体中，与尘粒密度相同并且有相同沉降速度的球体直径）

粉尘粒径分布特性定义：某种粉尘中，各种粒径的颗粒所占比例，也称粉尘的分散度。

粒径的分布通常有以下表示方法：①粒数分布：颗粒的粒数所占的比例。②质量分布：颗粒的质量所占的比例。（某一粒径间隔内尘粒所占的质量百分数为频率分布）粉尘粒径常用的分布函数有正态分布函数和对数正态分布函数。

凡符合正态分布的函数具有左右对称的特性，在这种情况下算术平均粒径即为累计质量分数50%时的粒径，我们这个粒径称为中位径，以d50表示。

评定除尘器工作性能的主要指标有：除尘效率，阻力，经济性等。

2、除尘器效率

除尘器效率指除尘器从气流中捕集粉尘的能力。常用除尘器的全效率、分级效率和穿透率表示。

含尘气体通过除尘器时所捕集的粉尘量占进入除尘器的粉尘总量的百分数称为除尘器全效率，以η表示。

式中G1——进入除尘器的粉尘量，g/s；G2——从除尘器排出的粉尘量， g/s；

G3——除尘器所捕集的粉尘量， g/s。

n个除尘器串联时的总除尘效率为：

两个型号相同的除尘器串联运行时，由于它们处理粉尘的粒径不同，η1 和η2是不同的。要正确评价除尘器的除尘效果，必须按粒径标定除尘器的效率，这种效率称为分级效率。

除尘器的分级效率与诸多因素有关：除尘器种类和结构、气流流动状况、运行条件、粉尘密度和粒度等。

大多数除尘器的分级效率可用下列经验公式表示：

式中α、m——待定的常数。其大小由粉尘的粒径、气体的性质、除尘器种类、运行状态等决定。

α值愈大，除尘器的分级效率愈高；

m值愈大，说明粒径d c对分级效率的影响愈大。

分级效率的一般表达式

将除尘器分级效率为50%时的粒径称为分割粒径或临界粒径。通常用d c50表示。

3、全效率和分效率二者关系

式中 dΦ1(dc)——在除尘器进口处，该粒径范围内粉尘所占的质量百分数；

dΦ3(dc)——在除尘器灰斗中，该粒径范围内粉尘所占的质量百分数。

工程计算中

4、除尘机理：①重力②离心力③惯性碰撞④接触阻留⑤扩散⑥静电力⑦凝聚

1）重力：气流中的尘粒可以依靠重力自然沉降，从气流中进行分离。由于尘粒的沉降速度一般较小，这个机理只适用于粗大的尘粒。

2）离心力：含尘气流作圆周运动时，由于惯性离心力的作用，尘粒和气流会产生相对运动，使尘粒从气流中分离。它是旋风除尘器工作的主要机理。

3）惯性碰撞：惯性碰撞是过滤式除尘器、湿式除尘器和惯性除尘器的主要除尘机理。4）接触阻留：细小的尘粒随气流一起绕流时，如果流线紧靠物体表面，有些尘粒因与物体发生接触而被阻留，这种现象称为接触阻留。另外当尘粒尺寸大于纤维网眼而被阻留时，这种现象称为筛滤作用。粗孔或中孔的泡沫塑料过滤器主要依靠筛滤作用进行除尘。5）扩散：如果尘粒在运动过程中和物体表面接触，就会从气流中分离，这个机理称为扩散。对于d c≤0.3μm的尘粒，这是一个很重要的机理。

6）静电力：悬浮在气流中的尘粒，如带有一定的电荷，可以通过静电力使它从气流中分离。由于自然状态下，尘粒的荷电量很小，因此，要得到较好的除尘效果，必须设置专门的高压电场，使所有的尘粒都充分荷电。

7）凝聚：凝聚作用不是一种直接的除尘机理。通过超声波、蒸汽凝结、加湿等凝聚作用，可以使微小粒子凝聚增大，然后再用一般的除尘方法去除。

5、重力沉降室沉降速度与最小捕集粒径

工作原理：重力沉降室是通过重力使尘粒从气流中分离的，含尘气流进入重力沉降室后，流速迅速下降，在层流或接近层流的状态下运动，其中的尘粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。

尘粒的沉降速度：

式中ρc——尘粒密度，kg/m3；ρ——空气密度，kg/m3；g——重力加速度，m/s2；

d c——尘粒直径，m；C R——空气阻力系数。

在通过风除尘中通常都近似认为处于Rec≤1的范围内，

如果已知尘粒的沉降速度，可用下式求得对应的尘粒直径：

沉降室的分级效率与粒径大小平方成正比，粒径大效率高，粒径小效率低。

重力沉降室能100%捕集的最小粒径：

沉降室内的气流速度v 要根据尘粒的密度和粒径确定，一般为0.3～2m/s。

6、过滤式除尘器机理

袋式除尘器：袋式除尘器通过由棉、毛、人造纤维等加工成的滤料来进行过滤，主要依靠滤料表面形成的粉尘初层和集尘层进行过滤作用。它通过以下几种效应捕集粉尘：

①筛滤效应②惯性碰撞效应③扩散效应

第五章

1、有害气体的净化方法：①燃烧法②冷凝法③吸收法④吸附法

燃烧法应用：有机溶剂蒸气和碳氢化合物的净化处理以及除臭。

其用于通风排气的形式：热力燃烧、催化燃烧。

吸收定义：用适当的液体和混合气体接触，利用气体在液体中溶解能力的不同，除去其中一种或几种组分的过程成为吸收。

吸收分为物理吸收和化学吸收两类：

2、浓度表示方法及二者关系

表示方法：摩尔分数、比摩尔分数

比摩尔分数：对于吸收过程中，被吸收的气体称为吸收质，气相中不参与吸收的气体称为惰气，吸收用的液体称为吸收剂。由于惰气量和吸收剂量在吸收过程中基本上是不变的，以它们为基准表示浓度，对于计算相当方便。

液相：

气相：

式中XA 、YA——液相、气相组分A的比摩尔数。

3、吸收的气液平衡关系

在溶有气体组分的液体上方同时有该组分的气体存在，溶液中气体组分的含量不仅与气体和液体的种类有关，而且还与温度、压力和气相组成有关。

气体的溶解度不仅与吸收质和吸收剂的性质有关，还与吸收剂的温度、气相中吸收质分压力有关。

溶液吸收某种气体之后，在溶液表面处因分子扩散形成一定的分压力，其值大小与溶

液中吸收质浓度(即液相浓度)有关。

在一定的温度、压力下，气液两相处于平衡状态时，液相中的吸收质浓度与气相的平衡分压力之间存在着一定的函数关系，即每一个液相浓度都有一个气相平衡分压力与之对应。

在气相吸收质分压力相同的情况下，吸收剂温度愈高，液相平衡浓度(溶解度)愈低。

气体能否被液体吸收，关键在于气相中吸收质分压力和与液体中吸收质浓度相对应的平衡分压力之间的相对大小。

对于稀溶液，气体总压力不高的情况(低于5个大气压)，气液之间平衡关系可用下式表示：

式中P*——气相吸收质平衡分压力，atm或kPa；x——液相中吸收质浓度(用摩尔分数)；

E——亨利常数， atm或kPa。

4、吸收过程机理

吸收过程是吸收质从气相转移到液相的质量传递过程。

传质的基本方式：分子扩散、对流传质。

双模理论：相界面两侧分别存在一层很薄的气膜和液膜，吸收质以分子扩散方式通过双模，从气相进入液相。

两膜以外的气液两相叫做气相主体和液相主体，主体中的流体均处于紊流状态，可以认为是吸收质的浓度分布是均匀的。

在相界面上，气液两相总是处于平衡状态，传质阻力只存在与通过双膜的过程。

5、亨特定律例题5-2 5-3

6、操作线与平衡线二者关系（二者垂直距离代表什么）

操作线方程

Y1、X1—塔底的气相和液相中吸收质浓度；Y2、X2—塔顶的气相和液相中吸收质浓度。V—单位时间通过吸收塔的惰气量，kmol/s；L—

单位时间通过吸收塔的吸收剂量，kmol/s；

上式在图上表示的是通过(X1 ,Y1)和(X2 ,Y2)两点，斜率为L/V的一条直线，称为操作线。操作线反映了吸收塔内任一断面上气、液两相吸收质浓度的变化关系。

操作线的斜率L/V称为液气比，它表示每处理1kmol惰气所用的吸收剂量(kmol)。

液气比

通过平衡线可以找出与A-

A断面上液相浓度相对应的气相平衡浓度Ya*。A-

A断面上的气相浓度Ya与气相平衡浓度Ya*之差就是A-

A断面的吸收推动力。

操作线和平衡线之间的垂直距离就是塔内各断面的吸收推动力。不同断面上的吸收推动力ΔY是不同的，不是一个常数。

7、吸附法吸收者二者区别联系

①吸收过程中吸收剂是液体，吸附过程吸附剂是固体；

②吸收时吸收质均匀分散在液相中，吸附时吸附质只吸附在吸附剂表面。

用作吸附剂的物质是松散的多孔状结构，具有巨大的比表面积

8、静活性与动活性的关系

静活性:单位质量吸附剂在一定温度、压力下，达到饱和状态（即吸附量与解吸量处于平衡状态）时所吸附的气体量称为吸附剂的静活性。

影响因素：平衡吸附量的大小取决于吸附质分压力（或浓度）和温度

温度↓，平衡吸附量↑浓度↑，平衡吸附量↑

动活性：从操作开始到吸附层被穿透，该吸附层内单位质量吸附剂所吸附的气体量

动活性<静活性

9、有害气体高空排放影响扩散因素:1)排气立管高度2)烟气抬升高度3)大气温度分布4)大气风速5)烟气温度6)周围建筑物高度计布置

第六章

1、风管内空气流动的阻力包括摩擦阻力和局部阻力。

2、矩形风管摩擦阻力计算方法

进行矩形风管计算，需先把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径，即折算成当量直径，再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。

当量直径：与矩形风管有相同单位长度摩擦阻力的圆形风管直径。包括流速当量直径和流量当量直径。

1）流速当量直径

（圆形风管）空气流速=（矩形风管）空气流速（圆形风管）比摩阻=（矩形风管）比摩阻→→（圆形风管）直径=流速当量直径（Dv）

圆形风管水力半径矩形风管水力半径

根据矩形风管（水力半径）=圆形风管（水力半径）

2）流量当量直径

（圆形风管）空气流量=（矩形风管）空气流量（圆形风管）比摩阻=（矩形风管）比摩阻→→（圆形风管）直径=流量当量直径（DL）

根据推导，流量当量直径可近似按下式计算：

①采用流速当量直径时，必须用矩形风管中的空气流速查算阻力。

②采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的空气流量查算阻力。

3、均匀送风基本条件

对于侧孔面积f0保持不变的均匀送风管：①保持各侧孔静压相等②保持各侧孔流量系数相等③增大出流角α

两侧孔间静压相等的条件是两侧孔间的动压差等于两侧孔间的阻力。

风管中的静压与动压的比值愈大，出流角α也愈大，出流方向接近垂直。

当比值减小时，气流方向会偏斜，即使各侧孔风量相等，也达不到均匀送风的效果。

实现均匀送风两个基本要求：①各侧孔出流风量相等②出口气流尽量与管道侧壁保持垂直

第七章

自然通风是依靠室内风力造成的风压和室内外空气温度差所造成的热压使空气流动的一种通风方式，不消耗机械动力的一种经济的通风方式。

1、实现条件：对于产生大量余热的车间需要通风降温，通风动力可以以热压作用为主、室内风力为辅，使室内外空气产生循环实现自然通风。实现自然通风的条件是窗孔两侧必须存在压力差

如果室内外没有空气温度差或者窗孔之间没有高度差就不会产生热压作用下的自然通风。如果只有一个窗孔也会形成自然通风，这时窗孔的上部排风、下部进风，相当于两个窗孔连在一起。

2、余压：室内某一点的压力和室外同标高未受建筑或其他物体扰动的空气压力差值。

中和面：余压等于零的平面。

3、自然通风计算例题7-1

4、局部送风装置类型：①风扇②喷雾风扇③系统式局部送风装置