第六章通风动力

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第六章-通风发酵设备-第二节搅拌器轴功率的计算

第六章-通风发酵设备-第二节搅拌器轴功率的计算
P0/( N 3D 5) =K [(ND2) / ] m
Np= K ReM m
圆盘六平直叶涡轮 Np=0.6 圆盘六弯叶涡轮 Np≡4.7 圆盘六剪叶涡轮 Np≡3.7
(二)多只涡轮在不通气条件 下输入搅拌液体的功率计算
在相同的转速下,多只涡轮比单只涡轮输出更 多的功率,其增加程度除叶轮的个数之外,还 决定于涡轮间的距离。
Pn=nP0
(三)通气情况下的搅拌功率 Pg的计算
同一搅拌器在相等的转速下输入通气液 体的功率比不通气流体的为低。
可能的原因是由于通气使液体的重度降 低导致搅拌功率的降低。
功率下降的程度与通气量及液体翻动量 等因素有关,主要地决定于涡轮周围气 流接触的状况。
通气准数:
Na=Q/ND3来关联功率的下降程度 Na<0.035 Pg/P0=1~12.6Na Na<0.035 Pg/P0=1~12.6Na Q——通气量 m3/min
生物工程设备
第六章 通风发酵设备
第二节 搅拌器轴功率的计算
一、搅拌器轴功率的计算 轴功率:搅拌器输入搅拌液体的功率,
是指搅拌器以既定的速度运转时,用以 克服介质的阻力所需的功率。它包括机 械传动的摩擦所消耗的功率,因此它不 是电动机的轴功率或耗用功率。
(一)搅拌功率计算的基本方 程式
单只涡轮在不通气条件下输送搅拌液体 的功率计算,
牛顿型流体:粘度μ只是温度的函数,与 流动状态无关。服从牛顿粘性定律。
非牛顿流体:粘度μ不仅是温度的函数, 随流动状态而变化。
(一)非牛顿型发酵醪的流变 等特性
牛顿型流体的流态式为直线,服从牛顿特性定 律:
=dw/dr
所有气体以及大多数低分子量的液体都属于牛 顿型流体,(2)彬汉塑型性流体

第六章 局部通风

第六章 局部通风
一、排除炮烟所需风量 1. 压入式通风 前苏联В.Н.沃洛宁公式,当风筒出口到工作面的距离 Lop≤Ls=(4~5)时,工作面所需风量或风筒出口的风量 应为: m3/min 0 . 465 AbS L L L
1/3 2 2

Q
kp

t

p
2 q
C
p

oe
e
2. 抽出式通风 前苏联В.Н.沃洛宁公式,当风筒末端至工作面的距离 时, 工作面所需风量或风筒入口风量应为:
二、矿井全风压通风

全风压通风是利用矿井主要通风机的风压,借助导风 设施把主导风流的新鲜空气引入掘进工作面。按其导风设 施不同可分为: 1.风筒导风 在巷道内设置挡风墙截断主导风流, 用风筒把新鲜空气引入掘进工作面,污浊空气从独头掘进 巷道中排出。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
特点:此种方法辅助工程量小,风筒安装、拆卸比较方 便,通常用于需风量不大的短巷掘进通风中。
p
Gi
局部通风装备是由局部通风动力设备、风筒及其附属 装置组成。 一、风筒 风筒是最常见的导风装置。对风筒的基本要求是漏风 小、风阻小、重量轻、拆装简便。 1. 风筒种类 风筒按其材料力学性质可分为刚性和柔性两种。 刚性风筒是用金属板或玻璃钢材制成。玻璃钢风筒比 金属风筒轻便、抗酸、碱腐蚀性强、摩擦阻力系数小。 柔性风筒是应用更广泛的一种风筒,通常用橡胶、塑 料制成。其最大优点是轻便,可伸缩、拆装运搬方便。

(1)由于流经局部通风机的风流中含有一定浓度的瓦 斯与粉尘,因此,必须研制新型防爆除尘风机。(2)循环 风流通过运转风机的加热,再返回掘进工作面,使风温上 升。(3)当工作面附近发生火灾时,烟流会返回掘进工作 面,故安全性差,抗灾能力弱,灾变时有循环风流通过的 风机应立即进行控制,停止循环通风,恢复常规通风。

通风安全学-第六章课后习题及答案

通风安全学-第六章课后习题及答案

14.某岩巷掘进长度为300m ,断面为8m 2,风筒漏风系数为,一次爆破炸药量为10Kg ,采用压入式通风,通风时间为20min ,求该掘进工作面所需风量。

若该岩巷掘进长度延至700m ,漏风系数为,再求工作面所需风量。

解:采用压入式通风:
已知:S=8m 2,A=10Kg ,Cp=%,b=40L/kg (岩巷),t=20min 。

(1)当L=300m ,Pg=时,
1
22320.465()kp q p AbS L Q t P C =
= m 3/min
(2)当L=700m ,Pg=时,
1
22320.465()kp q p
AbS L Q t P C = = m 3/min .
15.某岩巷掘进长度为400m ,断面为6m 2,一次爆破最大炸药量10Kg ,采用抽出式通风,通风时间为15min ,求该掘进工作面所需风量。

解:采用抽出式通风:
已知:S=6m 2,A=10Kg ,Cp=%,b=40L/kg (岩巷),t=15min ,
L=15+A/5=15+2=17m 。

= m 3/min .
17.某煤巷掘进长度为500m ,断面为7m 2,采用爆破掘进方法,一次爆破炸药量6Kg ,若最大瓦斯涌出量2m 3/min ,求工作面所需风量。

解:已知:Qg=2 m 3/min ,Ci=0,Cp=1,Kg 范围:—取。

100g g
hg p i K Q Q C C =-
=400 m 3/min .
0.254he Q t =。

第六章 通风发酵设备 第三节通气发酵罐中溶氧速率与通气搅拌的关系

第六章 通风发酵设备 第三节通气发酵罐中溶氧速率与通气搅拌的关系

搅拌器对Kla值的影响
对Kla值有影响的:搅拌器的形式,直径 大小,转速,组数,搅拌器间距以及在 缸内相对位置。
增大搅拌器直径D对增加搅拌循环量有利, 增大转速对提高溶氧系数有利。一般说 要求一定的搅拌翻动量,使混合均匀, 又要求一定的转速,使得发酵液有一定 的液体速度压头,以提高溶氧水平。要 根据具体情况决定N和D.
硫酸盐氧化法的具体条件下:规定
0.2124mmol/L
所以:Nr=KlaC*
Kla=Nr/0.21=4.8X103 Nr1/hr
3. 体积溶氧系数的其他表达形 式
Kla---以浓度差为推动力的体积溶氧系数 1/hr
Kd----以总压力差为传氧推动力的体积溶 氧系数 mol/mlminatm
Kr----以压力差为传氧推动力的体积溶氧 系数 kmol/m3hr&atm, mmol/Lhratm
C
NA
1 KG
1 Kg
H
Kl
1 Kl
1 HKg
1 Kl
对于易溶于水的气体,H很小。(1)式 中的H/Kl可忽略,KG=Kg
对难溶气体,好氧溶于水,H很大。 1/HKg趋向零,KL=kl
此溶解过程液膜阻力是主要因素。所以 对于氧溶解:
NA=Kl(C*-C)
C*-C是可以测量的,但其中NA是单位面积的 传氧量由于界面积不能测量,NA也不能计算。
NA=Kla(C*-C)=Qo2M Qo2------菌体呼吸强度 kmol/Kghr M―培养液中菌体浓度 m3/kg
二、体积溶氧系数Kla的测定
溶氧系数的测定方法很多: 亚硫酸钠氧化法, 取样法 排气法。 使用了各种试验仪器和方法,如滴汞电
极以及极谱仪,还要用静止、颤动铂电 极,具有转筛的银汞齐电极等, 亚硫酸盐氧化法及溶氧电极法的原理。

第六章 风量调节(第1-2节)讲解

第六章  风量调节(第1-2节)讲解

四、各种调节方法的评价
1、增阻调节法的优点是简便、经济、易行。但由于它增 加了矿井总风阻,矿井总风量要减少,因此这种方法只适于 服务年限不长、调节区域的总风阻占矿井总风阻的比重不大 的采区范围内。对于矿井主要风路,特别是在阻力搭配不均 的矿井两翼调风,则尽量避免采用。否则,不但不能达到预 期效果,还会使全矿通风恶化。 2、减阻调节法的优点是减少了矿井总风阻,增加了矿井 总风量。但实施工程量较大、费用高。因此,这种方法多用 于服务年限长、巷道年久失修造成风网风阻很大而又不能使 用辅助通风机调节的区域。 3、辅助通风机法调节的优点是简便、易行,且提高了矿 井总风量。但管理复杂,安全性较差。因此,这种方法可在 并联风路阻力相差悬殊、矿井主要通风机能力不能满足较大 阻力风路要求时使用。 总之,上述三种风量调节方法各有特点,在运用中要根据 具体情况,因地制宜选用。当单独使用一种方法不能满足要 求时,可考虑上述方法的综合运用。
(6-1)

S窗
=
S 0.65 0.84S R窗
(6-2)
当 S窗 / S ﹥0.5时,
S窗 = Q 0.759S h窗
QS
(6-3)

式中
S窗 = 1 0.759S R窗
S窗------调节风窗的断面积,m2;
S
(6-4
S------巷道的断面积,m2; Q------通过的风量,m3/s; H窗------调节阻力,Pa; R窗------调节风窗的风阻,Ns2/m8,R窗= h窗/Q2。
增阻调节法的主要措施,是在调节支路回风侧设置调节风 窗(如图6-2所示)、临时风帘、风幕(如图6-3所示)等调 节装置。其中调节风窗由于其调节风量范围大,制造和安装 都较简单,在生产中使用的最多。

第六章 通风与气流组织(wlf)第二节

第六章 通风与气流组织(wlf)第二节



0
f ( )d F ( ) F (0) 0 F () 1
13
空气龄的概率分布f(τ):年龄为τ的空气微团 在某点空气中所占的比例。
空气龄的累计分布F(τ):年龄比τ短的空气微 团所占的比例。
某点的空气龄tp指该点所有微团的的空气龄的 平均值:
p f ( )d p [1 F ( )]d
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第六章 通风与气流组织
§6.2 室内空气分布的 描述参数
1
气流组织:在一定的送回风形式下,建筑内部 空间会形成某个具体的风速分布、温度分布、 湿度分布、污染物浓度分布。 如何评价气流组织?
② 描述污染物排除有效性的参数:污染物到达程度,到 达的时间; ③ 与热舒适有关的参数; ④ 若充分混合,用一个集总的参数对房间通风效果进行 总体评价。
非完全混合(实际情况):入口处空气最新 鲜,出口处空气龄要高于房间平均空气龄, 死角处最陈旧。
17
2. 换气效率(Air exchange efficiency
对于理想“活塞流”的通风条件,房间 的换气效率最高。此时,房间的平均空 气龄最小,它和出口处的空气龄、房间 的名义时间常数存在以下的关系 :
Ce Cs C Cs
Ce Cs p Cp Cs
30
排污效率的意义:
衡量稳态通风性能的指标,表示送风排除污染物的 能力。
对相同的污染物,在相同的送风量时,能维持较低 的室内稳态浓度,或者能较快的将室内初始浓度降 下来的气流组织,排污效率高。
主要影响ε的因素:
7
二、通风有效性描述参数
空气龄 换气效率 可及性
8
1. 空气龄(Air Age)

第六章_通风与气流组织第一--三节

第六章_通风与气流组织第一--三节
通风和空调的区别
通风:不采用回风,空气不循环使用,进风不 (或简单)处理,排风需处理至满足排放标准才 能排除; 空调:采用回风,进风需处理至设计值,排风不 需处理。
4
二、自然通风(Natural Ventilation)
定义:指利用自然的手段(热压、风 压等)来促使空气流动而进行 的通风换气方式。
洁区
29
常见风口类型---置换通风
30
3、个性化送风(Personalized Ventilation)
原理:将处理好的新鲜空 气直接送至人员主要活动 区,同时人可调节送风参 数,实现有限区域个性化。
特点:个性化调节;直接 控制呼吸区,无需全部区 域的控制;通风效率高, 通风量、能耗小。
42
根据通风气流的目的,气流分布的 评价分为三个方面 通风有效性 排污有效性 能量利用有效性与热舒适
43
二、通风有效性描述参数
空气龄 换气效率 可及性
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1、空气龄(Air Age)
最早于20世纪80 年代由Sandberg 提出。
定义:指送风到 达房间某点的时 间。
实际意义:旧空 气被新空气代替 的速度。
输入和平衡分配; 在噪声和污染严重地区,不适用; 安全隐患,应预先采取措施; 不适用恶劣气候地区; 需要居住者自己调节,麻烦; 未对进口空气过滤、净化; 所需空间较大,受到建筑形式的限制。
24
三、机械通风(Mechanical Ventilation)
定义:指利用机械手段(风机、风扇等)产 生压力差来实现空气流动的方式。
= 2P= 2P


通过的空气量:
G F=F 2P
关键因素: F、P

第六章 通风动力

第六章 通风动力
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第一节 自然通风动力
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一、概念
1、自然通风:由于有限空间内外空气的密度 差、大气运动、大气压力差等自然因素引 起室内外能量差后,促使有限空间的气体 流动并与大气交换的现象。
2、自然风压:促使有限空间内气体流动的能 量差称为自然通风动力,或自然风压
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第二节 通风机械类型及构造原理
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2、按产生空气压力高低分(离心式)
可将风机分为 低压风机、中压风机和高压风 机。其压力范围如下: 低压: 风机全压 H ≤1000Pa 中压: 1000Pa < H ≤ 5000Pa 高压: 5000Pa < H ≤30000 Pa • 通风工程中大多采用低压与中低压风机。
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四、流体射流通风装置的 构造和工作原理 1、水气射流通风装置 构成:由喷嘴、喉管、 扩散器、以及吸入室等 部件组成
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工作原理:压力水通过喷嘴高速射出,卷吸 周围空气进入射流,并将气体从吸入室及外 界卷吸到喉管,此时速度最大,气压降到最 低,促使空气向喉管流动,水气强烈的混合 运动进行能量和质量的交换,又促使吸入气 体增加,最后,射流水在扩散管运动时,水 气流速一致,速度减小,压能提高。
(3)工作原理 当动轮旋转时,翼栅即以圆周速度u 移动。处于
叶片迎面的气流受挤压,静压增加;与此同时,
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第二节 通风机械类型及构造原理
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第二节 通风机械类型及构造原理
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2、按产生空气压力高低分(离心式)
可将风机分为 低压风机、中压风机和高压风 机。其压力范围如下:
第二节 通风机械类型及构造原理
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? 横流式通风机:也称贯 流式通风机,气流沿着 与转子轴线垂直的方向 ,从转子一侧的叶栅进 入叶轮,穿过叶轮转子 内部,通过转子另一侧 的叶栅,将气流排出。
? 特点:动压较高,气流 不乱,效率较低。
第一节 自然通风动力
?总结 自然通风产生有两种情况:
?密度差形成的自然通风 ?大气运动绕流建筑物,迎风面静压升高,
背风面由于产生局部绕流,静压降低,空 气从压力较高的窗孔进入室内
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第一节 自然通风动力
四、自然风压的计算
1、大气运动形成的自然风压计算
第一节 自然通风动力
因 tn > tw
三、自然通风 产生原理
ρn < ρw
1、空气密度 差形成的
? 厂房内外空
气密度不同 导致空气柱 重量不同, a平面厂房
内外空气静 压差,使室 外空气由a 进入
pb p‘b b
tn ρn
ρw h tw
p‘a a pa
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第一节 自然通风动力
二、自然通风的应用
?有益应用
?单层工业厂房
?多层或高层工业建筑中的热车间
?特殊建筑物、或容器,如隧道、风道、地 下建筑物、变电所、地下坑道等
?建筑物的防排烟系统
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第一节 自然通风动力
3、密度差与大气运动合成的自然风压计算 综合考虑热压和风压的作用
HN
?
zg(? m1 ?
?m2) ?
A ? wvw2
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第一节 自然通风动力
?低压: 风机全压 H ≤1000Pa
?中压: 1000Pa < H ≤ 5000Pa
?高压: 5000Pa < H ≤30000 Pa
? 通风工程中大多采用低压与中低压风机。
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第二节 通风机械类型及构造原理
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3、按气流运动方向分 ? 轴流式通风机:气流
五、自然风压的影响因素
1、大气运动形成自然风压的影响因素
?建筑物形状、风向
?室外空气风速
?室外温度、大气压和相对湿度
? 在通风设计中,为保证通风效果,自然通 风仅以密度差形成的自然风压作用计算
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第一节 自然通风动力
2、密度差形成的自然风压影响因素 ?两侧空气柱的温差 ?大气温度或密度不等的有限空气高度 ?空气成分、湿度和大气压力
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第一节 自然通风动力
一、概念
1、自然通风:由于有限空间内外空气的密度 差、大气运动、大气压力差等自然因素引 起室内外能量差后,促使有限空间的气体 流动并与大气交换的现象。
2、自然风压:促使有限空间内气体流动的能 量差称为自然通风动力,或自然风压
-0.6~-0.3 -0.9~-0.1 -1~-0.8 -0.8~-0.2 0.2-0.3 -0.7~-0.5
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第一节 自然通风动力
2、密度差形成的自然风压计算
H N ? zg(? m1 ? ? m2 )
?计算时,以最低水平为基准面, 分别算出较大密度空间和较小密度 空间的空气密度平均值
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第二节 通风机械类型及构造原理
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一、通风机械设备的分类 1、按产生风流的方式分 ? 叶轮旋转式通风机:叶轮旋转产生风量、风压,
效率高、应用广泛 ? 流体射流通风装置:将一定压力的液体或气体在
风管中喷射后的射流卷吸作用而产生风量、风压 ,效率低,无运转设备,在一些特定场合应用, 如爆炸气体及其粉尘场所
第一节 自然通风动力
2、大气运动形成的自然通风
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第一节 自然通风动力
迎风面和背风面 的压力不同,空 气从压力较高的 窗孔进入室内, 从压力较低的窗 孔流出室外,形 成大气运动形成 的自然通风。
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第六章 通风动力
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?需掌握的内容
学习目标
?自然通风产生原理及风压计算
?了解通风机构造和工作原理
?通风机工作参数及特性曲线
?通风机的合理工作范围和工况点调节
?难点?Biblioteka 然风压的计算HN?
A ? wvw2
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v 式中, w ,建筑外空气流速,m/s
? w ,建筑外空气密度,kg/m3
A,空气动力系数
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第一节 自然通风动力
A取值范围 在正方形或矩形建筑物的迎风侧 0.5~0.9
背风侧 平行风向的侧面或稍有角度 倾角30度以下的屋面前缘 其余部分 大倾角屋面迎风侧 背风侧
轴向进入风机叶轮后 ,在旋转叶片的流道 中沿着轴线方向流动 ,特点:体积小,流 量大,压力低
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第二节 通风机械类型及构造原理
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?离心式通风机:气 流轴向进入旋转的 叶片通道,在离心 力作用下气体被压 缩沿着径向流动
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