第4章 通风设施

2
设在工作台上的外部罩： Qwb
1 (10 x 2 F )v x 2
控制风速vx的大小参照下表确定：
2.条缝罩 指宽长比小于0.2的矩形侧吸式集气罩，需要风量公式：
Qwb kt Lt xv x
3.槽边吸气罩 条缝式吸气罩需要风量计算公式： （1）高截面单侧吸风
B Qc 2vx AB A
全密闭罩只需较小的吸风量 就能在罩内造成一定的负压， 能有效控制有害物的扩散，并 且集气罩气流不受周围气流的 影响。
密闭罩的形式，可分为三类： （1）局部密闭罩
适用于含尘气流速度低、 瞬时增压不大且集中连续扬 尘的点。
（2）整体密闭罩 特点是密闭罩本身为独立 整体，易于密闭，通过罩外 的观察孔对设备监视，设备 传动部分的维修在罩外进行。 适用于有振动且气流速度 较大的场合。
Qg L1 vg S g K g
工作孔上的吸入速度一般为0.25~0.75m/s，也可按下表及 相关手册确定。
三、外部吸气罩吸风量计算 1.圆形或准圆形侧吸式集气罩
圆形或长宽比大于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：
Qwb (10x2 F )vx
Qwb 0.75(10x F )vx
二、密闭罩吸风量计算 1.全密闭罩 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入罩内的诱导空气量或工艺设备供 给的空气量； 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 严密缝隙吸入的空气量。 即：
Qmb Qmb1 Qmb 2
2.半密闭罩和柜式集气罩 需要风量Qg按下式计算
实验结果也可表示如下：
对于四周无法兰边的圆形吸气口，
v0 10x 2 F vx F
对于四周有法兰边的圆形吸气口，
10 x 2 F v0 0.75 vx F
式中，v0——吸气口的平均流速，m/s； vx——控制点上必需的气流速度即控制风速，m/s； x——控制点至吸气口的距离，m； F——吸气口面积，m2。
（2）非金属材料 包括一下两种： a.硬聚氯乙烯塑料板 适用于有酸性腐蚀作用的通风系统
b.玻璃钢
高强、不燃、耐腐蚀、耐高温、抗冷碰 刚性风筒既可用于通风机的吸入段，又可用于通风机的压 出段。
2.柔性风筒
分为： （1）普通胶布风筒、弹簧可伸缩胶布风筒 前者不能用作抽出式通风 （2）塑料风筒
（3）铝箔弹性螺旋伸缩软管
附壁射流为无因次距离来判断射流运动，无因次距离定为 ax ax0 x 或 x sn sn 式中，Sn是垂直于射流的空间断面面积。
当 x 0.1时，射流的扩散规律与自由射流相同，并称 x 0.1的
断面为第一临界断面。 当 x 0.1时，射流扩散受限，射流断面与流量增加变缓，动 量不再守恒，且到 x 0.2时射流流量最大，射流断面在稍后处 亦达最大，称 x 0.2的断面为第二临界断面。
（3）大容积密闭罩 特点是罩内容积大， 可以缓冲气流，减小局 部正压。通过罩外的观 察孔对设备监视，设备 传动部分的维修在罩内 进行。
适用于具有振动的设 备或产尘气流速度较大 的地点。
二、半封闭罩和柜式集气罩 柜式集气罩又称通风柜。 1）根据气流形式，有以下三种形式： （1）上部吸气式 （2）下部吸气式 如热过程的通风柜
Qc 2.36vx D
2
四、热源上部接受罩吸风量计算 高悬罩吸风罩按下式计算：
Qr Lz vF
低悬罩，则
Qr L0 vF
五、吹吸式集气罩风量计算 工业槽上的吹吸式排风罩如下图所示
1.临界断面法 原理：吹吸气口之间必然存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。 近似认为，在临界断面前吹出气流基本是按射流规律扩展 的，在临界断面后，由于吸入气流的影响，断面逐渐收缩。 即，吸气口的影响主要发生在临界断面之后。 从控制污染物外逸的角度出发，临界断面上的气流速度 （称为临界速度）要大于污染物扩散速度。
二、避风天窗 在天窗上采取一定措施，以保证天窗的排风口在任 何风向时均处于负压区而顺利排风。 常用的避风天窗主要有以下几种： （1）矩形天窗 （2）曲（折）线型天窗 （3）女儿墙天窗 （4）下沉式天窗
三、避风风帽 安装在自然通风系统的出口， 利用风力造成的负压，加强通 风能力。 减少风力作用下自然风压的 倒灌现象，稳定抽出式通风系 统的通风性能。
气罩、风筒及其连接件、地下通风构筑物、地
面建筑全面通风设施及其通风机附属装置。
第一节
吸入口与吹出口气流运动规律
集气罩罩口气流运动方式有两种：吸气口气流的吸入流动； 吹起口气流的吹出流动。 一、吸入口气流运动规律
吸气口附近形成负压
位于自由空间的点汇吸气口【图2-8-1(a)】的吸气量Q为 Q 4r12v1 4r22v2
本章学习目标
1.了解吸入口与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
通风设施：指隔断、引导和控制风流的设施。
根据工作场所及其风道的形式，可分为：集
（1）热源上部的热射流 分为：生产设备本身散发的热烟气；高温设备表面对流散 热时形成的热射流。 （2）罩口尺寸的确定 根据安装高度的不同分为两大类：低悬罩，高悬罩。
五、吹吸式集气罩 吹吸式通风具有风量小、污染控制效果好、抗干扰能力强、 不影响工艺操作等特点。
第三节
集气罩需要风量计算
一、集气罩需要风量计算方法 主要有控制速度法和流量比法，以前者占多数。 1.控制速度法 控制速度：在罩口前污染物扩散方向上的任意点均能使 污染物随吸入气流流入罩内并将其捕集所必需的最小吸气 速度。 控制点：吸气气流有效作用范围内的最远点。
吸气口气流速度分布特点：
（1）吸气口附近的等速面随离吸气口距离的增大，逐渐变成 椭圆面，在1倍吸气口直径D0处，接近为球面；故上两式仅适用 于x≤1.5d的场合，当x>1.5d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。
控制距离：控制点距罩口的距离。
关键：确定控制速度、集气罩结构、安设位置、气流。
2.流量比法 基本思路：把集气罩的排风量Q3看做是污染气流量Q1和 从罩口周围吸入室内空气量Q2之和，即： Q3=Q1+Q2=Q1(1+Q2/Q1)=Q1(1+Kv)
Kv称为流量比，其值越大，效果约好。考虑到经济合理 性，把能保证污染物不溢出罩外的最小段位称为临界流量 比或极限流量比，用Kvm表示。 Kvm是决定集气罩控制效果的主要因素。依据Kvm值计算 集气罩排风量的设计方法称为流量比法。
ax vx 0.48 d ; x 6.8 0.147 ; tan 3.4 d ax v0 d0 0 0.147 d0
2.附壁受限射流 当射流边界的扩展受到房间边壁的影响时，就称为受限射流 （或有限空间射流）。当射流断面面积达到有限空间横断面面 积的1/5时，射流受限，成为有限空间射流。
一般用于对美观要求较高和其他特殊要求的场合
二、风筒连接部件及阀门 1.风筒连接部件 包括风筒接头、变径管、三通、四通、弯头及与通风机的 连接件等。
刚性风筒一般采用法兰盘连接。连接部件与通风机的连接 要充分考虑尽可能减少局部阻力。
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。
（3）上下同时吸气式
2）按罩内作业过程是否放热均可分为热过程和冷过程 两种
三、外部吸气罩
按其与污染源的相对位置分为四类： 上部集气罩
下部集气罩
侧边集气罩 槽边集气罩
五、接受式吸气罩 简称接受罩，只起接受作用。
接受的气流分为两类：
1.粒状物料高速运动时所诱导的空 气流动； 2.热源上部的热射流。
二、吹出口气流运动规律 空气从吹气口吹出，在空间形成一股气流称为吹出气流或射 流。 按孔口及射流形状分：圆射流、矩形射流和扁射流（条缝射 流）； 按空间界壁对射流的约束条件分：自由射流（吹向无限空间） 和受限射流（吹向有限空间）； 按射流内部温度与周围空气温度是否相等，可分为：等温射 流和非等温射流； 按射流产生的动力分：机械射流和热射流。
1.自由等温射流
图2-8-3所示为自由等温射流的流动图，
具有如下特点： （1）形成湍流射流边界层
（2）全流场或局部流场气流参数分布保持相仿关系
（3）轴向速度衰减慢，流场中横向分速可被忽略 （4）各断面动量相等，其中静压与周围空气的压强相等
等温自由紊流（圆）射流的轴心速度vx、横断面直径dx、起 始段长度ln的计算公式为
（2）低截面单侧吸风
0.2
B Qc 3vx AB A
0.2
（3）高截面双侧吸风（总风量）
B Qc 2vx AB 2A
0.2
0.2
（4）低截面双侧吸风总风量
B Qc 3vx AB 2A
（5）高截面环形吸风
（6）低截面环形吸风
Qc 1.57vx D2
Qcx1
Kx—修正系数。
第四节
一、风筒
风及其连接件
指用一定材料制作成一定断面形状的通风风道，也称为导风 设施。 要求：漏风小、风阻小、质量轻、拆装方便 1.刚性风筒 由硬质材料制成。地面工业称为通风管道，风道。断面形状 有圆形、矩形、异形三种。 用作风道的材料分为： （1）金属薄板 易于工业化加工制作、安装方便、能承受较高温度
2.管道通风阀门 用于控制管道风流大小和风向的设施。 根据其功用，可分为：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。