工业通风作业

工业通风作业

4.某车间体积V f =1000m 3，由于突然发生事故，某种污染物大量散入车间，散发量为350mg/s ，事故发生后10min 被发现，立即开动事故风机，事故排风量为L=3.6m 3/s ，试问：风机启动后要经过多长时间室内污染物浓度才能降到100mg/m 3以下（风机启动后污染物继续发散）。 解： ∵V f =1000m 3 ，L=3.6m 3/s ，x=350mg/m 3，

y 0=0, y 1==

??f 60

10350V 210mg/m 3 , y 2=100mg/m 3

∴

06.33501006.30

6.33502106.3ln 6.31000y ln 0201f ?--??--?=----==

Ly x L Ly x Ly L V τ

==

ln40.66.31000

1028.82s ≈17.15min

5.某大修厂在喷漆室内对汽车外表喷漆，每台车需1.5h ，消耗硝基漆12kg ，硝基漆中含有20％的香蕉水，为了降低漆的黏度，便于工作，喷漆前又按漆与溶剂质量比4：1加入香蕉水，香蕉水的主要成分是：甲苯50％，环己酮8％，环己烷8%，乙酸乙酯30％，正丁醇4％，计算使车间空气符合卫生标准所需的最小通风量（取K 值为1.0）

解： ∵加量前香蕉水含量m 1=12?20%=2.4kg,

加量后 14

4.212=

++x x ，解得x =0.8kg,

则加量后香蕉水含量m 2=2.4+0.8=3.2kg

∴甲苯散发量x 1=3.2?50%=1.6kg, x ’1=s

/mg 3.29636005.11000

10006.1=???; 环己酮散发量x 2=3.2?8%=0.256kg, x ’2=mg/s

41.4736005.11000

1000256.0=??? 环己烷散发量x 3=3.2?8%=0.256kg, x ’3=mg/s

41.4736005.11000

1000256.0=???

乙酸乙酯散发量x 4=3.2?30%=0.96kg,x ’4=mg/s

78.17736005.11000

100096.0=???

正丁醇散发量x 5=3.2?4%=0.128kg, x ’5=mg/s

7.2336005.11000

1000128.0=???

根据卫生标准，车间空气中上述有机溶剂蒸气的允许浓度为： 甲苯y p1=50mg/m 3, 环己酮y p2=50mg/m 3, 环己烷y p3=250mg/m 3, 乙酸乙酯y p4=200mg/m 3, 正丁醇没有规定不计风量， 送风空气中上述溶剂的浓度为零，即y 0=0

∴稀释到使车间空气符合卫生标准所需的最小通风量为L=0y y Kx

px -

甲苯：L 1=m 926.5503

.2961=?3

/s, 环己酮：L 2=m 9482.05041

.471=?3

/s,

环己烷：L 3=m 19.025041

.471=?3

/s,

乙酸乙酯：L 4=m 8889.020078

.1771=?3

/s

正丁醇：L 5=0

∴数种有机溶剂混合存在时，全面通风量为各自所需风量之和，即 L=L 1+L 2+L 3+L 4+L 5=5.926+0.9482+0.19+0.8889=7.9531m 3/s

8.某车间布置如图所示，已知生产设备散热量且Q=350kW ，围护结构失热量Q b =450kW ，上部天窗排风量L zp =2.78m3/s ，局部排风量L jp =4.16m3/s ，室内工作区温度t n =20℃，室外空气温度t w =-12℃，机械进风温度t j =37℃，车间内温度

梯度H t

?=0.3℃/m ，从地面到天窗中心线的距离为10m,求机械进风量L jj 和自然

进风量L zj (m3/s)

【解】：列风量平衡方程式：

G zj +G jj =G zp +G jp ，

∴L zj ρw +L jj ρj =L zp ρp +L jp ρn ....①

上部天窗的排风温度：

t p =t n +H

t

?(H-2)=20+0.3?8=22.4℃，

查相关资料得：

ρw =1.35kg/m 3

,ρj =1.14kg/m 3

,ρp =1.2kg/m 3

,

ρn =1.2kg/m 3

,

列热平衡方程式：

Q+cL zj ρw t w +cL jj ρj t j =Q b +cL zp ρp t p +cL jp ρn t n .............② 由①:L zj ?1.35+L jj ?1.14=2.78?1.2+4.16?1.2；

由②:350+1.01?L zj ?1.35?(-12)+1.01?L jj ?1.14?37=450+1.01?2.78

?1.2?22.4+1.01?4.16?1.2?20

解得：机械进风量L jj=0.52m3/s, 自然进风量L zj=6.69m3/s

9.车间通风系统布置如图所示，已知机械进风量 G jj=1.11kg/s，局部排风量

G p=1.39kg/s，机械进风温度 t j=20℃，车间的得热量 Q d=20kW，车间的失热量Q s=4.5(t n-t w)kW，室外空气温度 t w=5℃，开始时室内空气温度 t n=20℃，部分空气经侧墙上窗孔 A 自然流入或流出，试问车间达到风量平衡、热平衡状态时

(1)窗孔 A 是进风还是排风，风量多大？

(2)室内空气温度是多少？

【解】：（1）列风量平衡方程式：G zj+G jj=G zp+G p，

则G zj-G zp=G p-G jj=0.28kg/s,

∴窗孔A是进风，风量为0.28kg/s

（2）列热平衡方程式：

Q d+cG jj t j+cG zj t w=Q s+cG p t n ,

即20+1.01?1.11?20+1.01?0.28?5=4.5

（t n-5）+1.01?1.39?t n,

解得 t n=11.24℃

10.某车间生产设备散热量Q=11.6kJ/s，局部排风量 G jp = 0.84 ㎏/s, 机械进风量G jj =0.56㎏/s，室外空气温度t w =30℃，机械进风温度t jj=25℃，室内工作区温度t n=32℃，天窗排气温度t p =38℃，试问用自然通风排出余热时，所需的自然进风量和自然排风量是多少

【解】：列风量平衡方程式：G zj+G jj=G zp+G jp .........①

列热平衡方程式：

Q+cG jj t jj+cG zj t w=cG zp t p+cG jp t n .............②

由①式：G zj-G zp=G jp-G jj=0.28kg/s;

由②式：

11.6+1.01?0.56?25+1.01?G zj?30=1.01?G zp?38+1.01?0.84?32

解得：自然进风量G z j=1.16kg/s，自然排风量G zp=0.88kg/s

11.某车间局部排风量 G jp=0.56㎏/s,冬季室内工作区温度t n =15℃,采暖室外计算温度t w=－25℃，围护结构耗热量 Q=5.8kJ/s,为使室内保持一定的负压,机械进风量为排风量的90％,试确定机械进风系统的风量和送风温度。【解】：机械进风量：G jj=G jp?90%=0.56?90%=0.504kg/s,

由风量平衡方程式:自然进风量G zp =G jp -G jj =0.56-0.504=0.056kg/s 列热平衡方程式：

cG jj t jj +cG zj t w =Q+cG jp t n ,

1.01?0.504?t jj +1.01?0.056?(-25)=5.8+1.01?0.56?15,

∴ 送风温度t jj =30.8℃

12.某办公室的体积170m 3,利用自然通风系统每小时换气2次，室内无人时,空气中 CO 2含量与室外相同为0.05％,工作人员每人呼出的CO 2量为19.8g/h,在下列情况下，求室内最多容纳的人数。

（1）工作人员进入房间后的第一小时,空气中CO 2含量不超过 0.1％。

（2）室内一直有人,CO 2含量始终不超过 0.1％。

【解】 （1）由于是非稳态，因此L=3600170

2?=0.0944m 3/s,

1

21700944

.036001f

>=??=

V L

τ,

2

CO ρ=1.977?103g/m 3,

则y 1=y 0=0.05%?1.977?103=0.9885g/m 3, y 2=0.1%?1.977?103=1.977g/m 3,

设人数为n,则有害物浓度散发量x=19.8n/3600=0.0055n(g/s)

)]exp(1)[()exp(y 012f f V L

y L x V L

y ττ--++-

=，

解得n=19.6≈19（人） （2）由于稳态，

L x

y +=02y ， 0.0055n=(y 2-y 0)L

解得 n=16.9≈16（人）

8.有一侧吸罩，罩口尺寸为300mm ?300mm ，已知其新风量L=0.54m 3/s ，按下列情况计算距罩口0.3m 处的控制风速； （1）自由悬挂，无法兰边； （2）自由悬挂，有法兰边；

（3）放在工作台上，无法兰边；

解: 0.1300/300/==b a 0.1300/300/==b x

由图3-23查得：12

0.v v 0

x = （1）罩口排风量：L=0

v F

54.03.03.00

=??=v L m 3

/s

解得：s m v s m v x

/72.012.06,/60=?==则

（2）对于有法兰边时，罩口排风量为无法兰边的75%，即 54.03.03.075.00=???=v L m 3/s 解得：s m v s m v x /96.012.08,/80=?==则 （3）把该罩看成是300mm ?600mm 的假想罩，则： 0.2300/600/==b a 0.1300/300/==b x

由图3-23查的：15

.00

=v v

x

罩口平均风速：15.0/0x v v = 54.03.03.00=??=v L m 3/s 解得： s m v s m v x /90.0,/60==则

11、有一浸漆油槽槽面尺寸为mm mm 600600?，槽内污染物发散速度按

s m v /25.01

=考虑，室内横向风速为s m v /3.01

=。在槽上部mm 350处设

外部吸气罩。分别用控制风速法和流量比法进行计算，对计算结果进行比较。 【提示：用流量比法计算时，槽口尺寸应与前者相同】 【解】① 控制风速法：

罩口尺寸：长边m A 88.0235.04.06.0=??+= 短边m B 88.0235.04.06.0=??+= 罩口周长：m P 52.32)88.088.0(=?+= 取控制风速 s m v x /3.0= 则排风量为：

s m v KPH L x

/52.03.035.052.34.13

=???==

②流量比法： 污染气体发生量为m 09.06.06.025.011

=??==F L

ν3

/s,

m F m E m H 88.06.035.03===、、,

根据

?

?????+???

????? ??=-4.06.02.033

.1E F E H K L

09.04.06.06.035.02.06.088.03

.1=????

?

???

??+???=∴??? ??- K L

根据表3-5，取安全系数8=m

∴排风量15.0)09.081(09.0]1[13=?+?=+=L mK L L m 3/s

15.有一工业槽，长×宽为mm mm 15002000?，槽内溶液温度为常温，在槽上分别设置槽边排风罩及吹吸式排风罩，按控制风速法分别计算排风量。 【提示：①控制点的控制风速s m v /4.01=，②吹吸式排风罩的20/0=b H 】 【解】∵mm mm

B 7001500>=，

∴采用双侧槽边排风罩。

条缝式槽边排风罩的断面尺寸为mm mm 250250?， 且控制风速s m v /4.01=， 故总排风量为：

()

s AB L m A B /97.15.124.0223

2

.02

.01

4/5.12=?

???==??? ?? ν

10.某除尘系统在除尘器前气流中取样，测得气流中颗粒物的累计粒径分布如下： 粒径d c (μm) 2.0 3.0 5.0 7.0 10 25 (%)d ）（c φ 2 10 40 70 92 99.9

在对数概率纸上作图检查它是否符合对数正态分布，求出它的中位径d cj 及几何标准偏差j σ。 【解】：

如图所示，将数据在对数概率纸上表示（红色点细线描出），可见其粒径分布近似为一条直线，所以符合对数正态分布； 由图可查得，当D=50%时，d cj =5.5m μ，

∵ 9

.15cj 84.1j d d d d cj

=

=σ ∴45.15

.55.8j ==σ

11.有一两级除尘系统，系统风量为2.22m 3/s,工艺设备产尘量为22.2g/s ，除尘器的除尘效率分别为80%和95%，计算该系统的总效率和排放浓度。

【解】：除尘总效率））（（21111ηηη---==1-（1-80%）（1-95）=0.99, ∵

%100%10012

1121?-=?-=

G Ly G G G G η=0.99，

且G 1=22.2g/s, L=2.22m 3/s,

∴排放浓度y 2=G （1-0.99）/L=0.1g/m 3

12.有一两级除尘系统，第一级为旋风除尘器，第二级为电除尘器，处理一般的

工业颗粒物。已知起始的含尘浓度为15g/m 3,旋风除尘器效率为85%，为了达到排放标准50mg/m 3的要求，电除尘器的效率最少应是多少？ 【解】： ∵G 2=50mg/m 3=0.05g/m 3, G 1=15g/m 3, ∴由

%100121?-=

G G G η得997.01505

.0-15==η，

且））（（21111ηηη---=，∴

%

9885.01997

.0-1-1-1-1-

112=-==ηηη

13.某旋风除尘器在试验过程中测得下列数据： 粒径（m μ） 0-5 5-10 10-20 20-40

>40 分级效率（%） 实验粉尘的分组质量百分数（%）

70 14 92.5 17 96 25

99 23 100 21

求该除尘器的全效率。 【解】：全效率为：

1

21.099.023.096.025.0925.017.070.014.0)()(n

1

?+?+?+?+?=?=∑=c c i i c d d f d ηη =93%

14.在现场对某除尘器进行测定，测得数据如下： 除尘器进口含尘浓度： y 1=3200mg/m 3; 除尘器出口含尘浓度： y 2=480mg/m 3.

除尘器进口和出口管道内颗粒物的粒径分布如下表所示。

粒径（μm ） 0—5 5—10 10—20 20—40 >40 除尘器前（%） 除尘器后（%）

20 78

10 14

15 7.4

20 0.6

35 0

计算该除尘器的全效率和分级效率。 【解】全效率：

%

85%1002.348.02.3%100%100%1001

2

112113=?-=?-=?-=?=L L L L L L G G G G G y

y y η

分级效率：

∵%

100)()()(1

3

?=d G d G d c

c

c

η， ∴%

100)(d )

(d )(d )(1

1

2

2

1

1

?-=d y d y d y d c

c

c

c

φφφη， ∴ %5.41%100202.378

48.0202.31

=???-?=）（d c

η

%79%100102.31448.0102.32

=???-?=）

（d c

η

%6.92%100152.34.748.0152.33

=???-?=）

（d c

η

%6.99%100202.36.048.0202.34

=???-?=）

（d c

η

%100%100352.3048.0352.35

=???-?=）

（d c

η

19.对某除尘器测定后，取得以下数据：除尘器进口含尘浓度4g/m 3,除尘器处理风量L=5600m 3/h,除尘器进口处及灰斗中颗粒物的粒径分布如下表所示。

粒径范围（μm ） 0—5 5—10 10—20 20—40 40—60 >44 进口处d 1φ(%) 灰斗中d 3φ(%)

10.4 7.8

14 12.6

19.6 20

22.4 23.2

14 14.8

19.6 21.6

除尘器全效率η=90.8%。 计算：（1）除尘器分级效率

（2）除尘器出口处颗粒物的粒径分布； （3）除尘器的颗粒物排放量，kg/h 。

【解】（1）∵1

3

1

3

1

3

1

3

d )()(%100)()(φφη

ηηd d f d f d f d f G G d c

c

c

c

c

==?=）（

%

1.684.108

.7%8.90)(1

=?=d c

η

%7.81146

.12%8.90)(2

=?

=d c η %

7.926.1920

%8.90)(3=?=d c η

%0.944.222

.23%8.90)(4=?=d c

η %0.96148

.14%8.90)(5=?=d c

η %

1006.196

.21%8.90)(6=?=d c η；

(2）∵ G 1-G 2=G 3,

即)

(d )()d -(1-)(d 1

1

2

1

1

1

d G d G d G c

c

c

φηφφη=

∴

η

ηφφ-1]

)(-1)[(d )(d 1

2

d d d c c c =

∴

%

0.360.8%9-1%)

1.681(4.10)(d 1

2=-=

d c φ，

%

8.270.8%9-1%)

7.811(14)(d 22=-=

d c φ，

%6.150.8%9-1%)

7.921(6.19)(d 32=-=d c φ，

%6.140.8%9-1%)

0.941(4.22)(d 42=-=d c φ，

%0.60.8%9-1%)

0.961(14)(d 52=-=d c φ，

00.8%9-1)

11(4.10)(d 62=-=d c φ，

h kg L L y y G /06.2100045600908.0456*******

12=??-?=-=η

20.已知试验颗粒物的中位径d cj =10.5μm ，平均的几何标准偏差j σ=2.0，利用

对数概率纸求出该颗粒物的粒径分布。

【解】：∵

d d

d

d cj

cj j

9

.151

.84=

=σ

，

∴ 当d cj =10.5μm ，j σ=2.0时， 代入式中可求出

m m d d μμ25.5219.151.84==