1、第八章第八章 集气罩、管道和风机集气罩、管道和风机 主要内容主要内容 通风净化系统通风净化系统 集气置的原理及类型集气置的原理及类型 通风系统的基本计算通风系统的基本计算 风机和电机的选择风机和电机的选择8集气罩、通风管道和通风机1一、通风净化系统一、通风净化系统1 1、局部净化系统的组成、局部净化系统的组成8集气罩、通风管道和风机2局部排气净化系统示意图局部排气净化系统示意图1.1.集气罩；集气罩；2.2.净化装置；净化装置；3.3.风管；风管；4.4.引风机；引风机；5.5.污染源；污染源；6.6.工作台工作台2 2局部净化系统的分类局部净化系统的分类（1 1）局部送风）局部送风 以一定速
2、度将空气直接送到指定地点的通风方式。以一定速度将空气直接送到指定地点的通风方式。将符合卫生要求的空气送到人的有限活动区域，包括空气将符合卫生要求的空气送到人的有限活动区域，包括空气淋浴和空气幕等。淋浴和空气幕等。适用：适用：集中产生强烈辐射热或有毒气体的工业厂房。集中产生强烈辐射热或有毒气体的工业厂房。8集气罩、通风管道和通风机3（2 2）局部排风）局部排风 在散发有害物质的局部地点设置排风罩捕集有害物质在散发有害物质的局部地点设置排风罩捕集有害物质并将其排至室外。并将其排至室外。在污染源处将污染物捕集起来，经净化设备净化后排在污染源处将污染物捕集起来，经净化设备净化后排到大气环境中。到大气环
3、境中。生产车间生产车间控制局部空气污染最有效、最常用的方法。控制局部空气污染最有效、最常用的方法。二、集气罩的原理及类型 集气罩气流流动的基本理论 集气罩汇集污染物，是一种流体动力学捕集，因此要对集气罩合理设计，必须要了解吸气罩罩口的气流流动规律。集气罩口气流流动方式有两种:吸入流吸入流 吹出流吹出流 41、集气罩的原理图图13-2点汇气流流动情况点汇气流流动情况 将吸气口近似视为一个点汇，等速面是以将吸气口近似视为一个点汇，等速面是以该点为中心的球面，假设点汇吸风量为该点为中心的球面，假设点汇吸风量为Q Q，等速面的半径为等速面的半径为r r1 1、r r2 2，相应气流速度为，相应气流速度
4、为u u1 1、u u2 2，由于通过每个等速面的风量相等，则有：，由于通过每个等速面的风量相等，则有：Q=4rQ=4r1 12 2v v1 1=4r=4r2 22 2v v2 2于是：于是：v v1 1/v/v2 2=(r=(r2 2/r/r1 1)2 2 表明吸气口外气流速度衰减很快，应尽表明吸气口外气流速度衰减很快，应尽量减少罩口至污染源的距离。量减少罩口至污染源的距离。5空气从管口喷出，在空间形成的一股气流称为空气射流空气从管口喷出，在空间形成的一股气流称为空气射流.(1)(1)空气射流的一般特性。如图所示，空气射流的一般特性。如图所示，管口速度假设是完全均匀的。管口速度假设是完全均匀
5、的。M M 为射流极点，射流中保持原出口速为射流极点，射流中保持原出口速度度 v v。的部分称为射流核心，速度小于。的部分称为射流核心，速度小于v v。的部分称为射流主体，射。的部分称为射流主体，射流核心消失的断面流核心消失的断面 BOEBOE称为过渡断面，出口断面至过渡面称为起始称为过渡断面，出口断面至过渡面称为起始段，过渡断面以后称为主体段。段，过渡断面以后称为主体段。6（2）等温自由圆射流的一般特性）等温自由圆射流的一般特性:射流边缘有卷吸周围空气的作用，这主要是由于紊流动量交射流边缘有卷吸周围空气的作用，这主要是由于紊流动量交换引起的。换引起的。由于射流边缘的卷吸作用，射流断面不断扩大
6、，射流量随射由于射流边缘的卷吸作用，射流断面不断扩大，射流量随射流长度增加而增大。流长度增加而增大。射流核心段呈锥形不断缩小。射流核心段呈锥形不断缩小。核心段以后，射流速度逐渐下降。核心段以后，射流速度逐渐下降。射流中的静压与周围静止空气的压强相同。射流中的静压与周围静止空气的压强相同。射流各断面动量相等。射流各断面动量相等。7（1）吹出气流吹出气流由于卷吸作用由于卷吸作用,沿射流方向流量不断增加沿射流方向流量不断增加,射流呈锥形；射流呈锥形；吸入气流吸入气流的等速面为椭球面的等速面为椭球面,通过各等速面的流量相等通过各等速面的流量相等,并等于吸并等于吸入口的流量。入口的流量。（2）射流线上的
7、速度基本上与射程成反比）射流线上的速度基本上与射程成反比,而吸气区内气流速度与距而吸气区内气流速度与距吸气口的距离的平方成反比。所以吸气口的距离的平方成反比。所以,吸气口能量衰减很快吸气口能量衰减很快,其作用范其作用范围较小。围较小。89 4）吹吸气流是两股气流组合而成的合成气流。在集气罩设计中，利用吹出气流与吸入气流联合作用来提高所需“控制风速”，称为吹吸式集气罩。二、集气罩二、集气罩2 2、集气罩的类型集气罩的类型 按罩口气流流动方式：按罩口气流流动方式：吸气式集气罩吸气式集气罩 吹吸式集气罩吹吸式集气罩 按集气罩与污染源的相对位置及使用范围按集气罩与污染源的相对位置及使用范围密闭罩密闭罩
8、排气柜排气柜外部集气罩外部集气罩接受式集气罩接受式集气罩。8集气罩、通风管道和通风机101 1）密闭罩）密闭罩作用原理：作用原理：污染物的扩散限制在很小的密闭空间内，仅在必须留出开口吸入若干室内空气，使罩内保持一定负压，防止污染物外逸。特点特点：所需排风量最小，控制效果最好，不受室内横向气流干扰。按围挡范围和结构特点分类：局部密闭罩、整体密闭罩。局部密闭罩特点：局部密闭罩特点：容积比较小，工艺设备大部分露在罩外，方容积比较小，工艺设备大部分露在罩外，方便操作和设备检修。便操作和设备检修。适用：适用：污染气流速度较小，且连续散发的地点；污染气流速度较小，且连续散发的地点；整体密闭罩特点：整体密闭
9、罩特点：容积较大，污染源全部或大部分密闭起来，容积较大，污染源全部或大部分密闭起来，只把设备需要经常观察和维护部分留在罩外，罩本身基本上成只把设备需要经常观察和维护部分留在罩外，罩本身基本上成为独立整体，容易做到严密。为独立整体，容易做到严密。适用：适用：有振动且气流速度较大的场合；有振动且气流速度较大的场合；8集气罩、通风管道和通风机118集气罩、通风管道和通风机122 2）排气柜排气柜 又称箱式集气罩。又称箱式集气罩。生产操作的需要，在生产操作的需要，在罩上开有较大操作孔。罩上开有较大操作孔。操作时，通过孔口吸操作时，通过孔口吸入的气流来控制污染入的气流来控制污染物外逸。物外逸。3.3.）
10、外部集气罩）外部集气罩使用条件：使用条件：工艺条工艺条件的限制，无法对件的限制，无法对污染源进行密闭。污染源进行密闭。外部集气罩依靠罩外部集气罩依靠罩口外吸入气流的运口外吸入气流的运动而实现捕集污染动而实现捕集污染物。物。8集气罩、通风管道和通风机13（a a）上部集气罩；（）上部集气罩；（b b）下部集气罩；）下部集气罩；（c c）侧吸罩；（）侧吸罩；（d d）槽边集气罩）槽边集气罩4.4.）接受式接受式 集气罩集气罩 集气罩设在集气罩设在污染气流前污染气流前方，有害物方，有害物会随气流直会随气流直接进入罩内接进入罩内。8集气罩、通风管道和通风机14（a a）热源上部伞形接受罩）热源上部伞形
11、接受罩;（b b）砂轮机接受罩）砂轮机接受罩接受式集气罩接受式集气罩5.5.）吹吸式集气罩）吹吸式集气罩 依靠吹吸气流的综合作用来控制污染气流扩散的集气方式。依靠吹吸气流的综合作用来控制污染气流扩散的集气方式。8集气罩、通风管道和通风机152 2、集气罩参数、集气罩参数 排风量和压力损失。排风量和压力损失。1)1)集气罩排风量集气罩排风量 Q=A Q=A0 0V V0 0（m m3 3/s/s）0 0实测罩口上的平均吸气速度，实测罩口上的平均吸气速度，m/sm/s；A A0 0罩口面积，罩口面积，m m2 2。2)2)压力损失压力损失 压损系数与直管中的动压的乘积，即压损系数与直管中的动压的乘
12、积，即 P=P=P Pd d=2 2/2/2 压损系数；压损系数；P Pd d气流的动压，气流的动压，Pa Pa；气流的速度，气流的速度，m/sm/s。8集气罩、通风管道和通风机16三、三、通风管道系统的计算通风管道系统的计算计算目的：计算目的：确定管道直径和系统压力损失，并由系统的风量和总压力损失选择适当的风机和电机。计算步骤：计算步骤：（1 1）确定各吸气点位置和风量，气体净化装置、风机和其它部件的）确定各吸气点位置和风量，气体净化装置、风机和其它部件的 型号规格，风管材料等。型号规格，风管材料等。（2 2）根据现场实际情况布置管道，绘制管道系统轴测图，并进行管段编号，）根据现场实际情况布
13、置管道，绘制管道系统轴测图，并进行管段编号，标注长度和风量。标注长度和风量。（3 3）确定管道内的气体流速。）确定管道内的气体流速。（4 4）根据系统各管段的风量和选择流速确定管段断面尺寸。）根据系统各管段的风量和选择流速确定管段断面尺寸。（5 5）风管断面尺寸确定后，应按管内流速计算压损。）风管断面尺寸确定后，应按管内流速计算压损。（6 6）对并联管道进行压力平衡计算。）对并联管道进行压力平衡计算。（7 7）计算除尘系统的总压力损失（系统中最不利环路）。）计算除尘系统的总压力损失（系统中最不利环路）。（8 8）根据系统的总风量、总压损选择风机和电动机。）根据系统的总风量、总压损选择风机和电动
14、机。P560 P560 实例实例8集气罩、通风管道和通风机17四、四、选择风机和电机选择风机和电机1 1、通风机的类型、通风机的类型按按工作原理分类：工作原理分类：离心式通风机和轴流式通风机；离心式通风机和轴流式通风机；按按功能分类：功能分类：排尘通风机和防爆通风机、防腐蚀通风机等；排尘通风机和防爆通风机、防腐蚀通风机等；8集气罩、通风管道和通风机18根据输送气体的性质和风压范围，确定风机类型。根据输送气体的性质和风压范围，确定风机类型。输送输送清洁气体清洁气体，可选一般风机；，可选一般风机；输送输送含尘气体含尘气体，选用排尘风机；，选用排尘风机；输送输送腐蚀性或爆炸性气体腐蚀性或爆炸性气体，
15、选用防腐蚀或防爆炸通风机；，选用防腐蚀或防爆炸通风机；输送输送高温气体高温气体，选用引风机或耐高温风机。，选用引风机或耐高温风机。2 2、风机的风量和压力、风机的风量和压力 l）风机的风量）风机的风量 Q0=(1+K1)Q Q0:风机额定风量风机额定风量 K1:漏风安全系数漏风安全系数,一般管道一般管道00.1,除尘管道除尘管道0.10.15 )风机的压损风机的压损 K2:计算误差及漏风安全系数计算误差及漏风安全系数,一般管道一般管道0.10.15,除尘管道除尘管道0.150.2 PTTPPKPKP002020)1()1(3 3、配套电机的功率、配套电机的功率 K:K:电机备用系数电机备用系数,对引风机为对引风机为1.31.31 1:风机全压效率风机全压效率,可由风机性能表或手册查出可由风机性能表或手册查出,一般取一般取0.50.70.50.72 2:机械传动效率机械传动效率;直联为直联为1,1,联轴器传动为联轴器传动为0.98,0.98,三角带轴承传动三角带轴承传动0.950.95210010003600kPQNe
