局部排风罩设计教程

局部排风罩1、概述2、密闭罩3、柜式排风罩4、外部吸气罩5、热源上部接受式排风罩6、槽边排风7、吹吸式排罩返回局部排风罩的作用是捕集有害物，控制污染气流的运动，防止有害物向室内空气扩散。局部排风罩控制有害物的效果主要取决于排风罩的结构参数、排风罩吸口的风流运动规律和排风量等三个因素。基本要求①掌握局部排风罩的类型、结构原理、特点和用途②掌握各种局部排风罩的结构参数和排风量的计算方法③掌握局部排风罩吸气口的气流运动规律④掌握控制风速法的应用第1节概述一、局部排风罩的分类二、局部排风罩的设计原则返回本章一、局部排风罩的分类按照工作原理的不同，局部排风罩可分为以下几种类型。1、密闭罩把有害物源全部密闭在罩内，从罩外吸入空气，使罩内保持负压。它只需要较小的排风量就能对有害物进行有效控制。用于除尘系统的密闭罩也称防尘密闭罩。密闭罩防尘密闭罩风管密闭罩检修门圆盘给料器返回2、柜式排风罩(通风柜)柜式排风罩的结构与密闭罩相似，只是罩的一面全部敞开。大型的室式通风柜，操作人员可直接进入柜内工作，适用于喷漆、粉状物料装袋等。侧吸式外部吸气罩3、外部吸气罩由于工艺条件限制，生产设备不能密闭时，可采用外部吸气罩。它是利用排风气流的作用，在有害物散发地点造成一定的吸入速度，使有害物吸入罩内。这类排风罩统称外部吸气罩。按照吸气气流运动方向的不同，分为上吸式、侧吸式和下吸式。4、接受式排风罩有些生产过程或设备本身会产生或诱导一定的气流运动，如高温热源上部的对流气流等。对这类情况，只需把排风罩设在污染气流前方，有害物会随气流直接进入罩内，这类排风罩称为接受罩。5、吹吸式排风罩吹吸式排风罩是利用射流能量密集、速度衰减慢，而吸气气流速度衰减快的特点。把两者结合起来，使有害物得到有效控制的一种方法。它具有风量小，控制效果好，抗干扰能力强，不影响工艺操作等特点。二、局部排风罩的设计原则①在可能条件下，应当首先考虑密闭罩，将有害物局限于较小空间内，节省风量。②尽可能靠近和包围有害物源，减小其吸气范围，便于捕集和控制。③被污染的吸入气流不能通过人的呼吸区。设计时要充分考虑操作人员的位置和活动范围。④排风罩的吸气气流方向应尽可能与污染气流运动方向一致。⑤排风罩应结构简单、造价低，便于制作安装和拆卸维修。⑥排风罩的设置不能妨碍操作和检修。⑦尽可能消除或减小罩口附近的干扰气流影响。返回第2节密闭罩一、工作原理二、密闭罩的形式三、排风口位置的确定四、排风量的计算返回本章一、工作原理工作原理密闭罩是把有害物源密闭起来，割断生产过程中造成的一次尘化气流和室内二次气流的联系，再利用抽风在罩内造成一定的负压，保证在一些操作孔、观察孔或缝隙处从外向里进风，防止粉尘等有害物向外逸出。特点排风量小，控制有害物的效果好，不受环境气流影响，但影响操作，主要用于有害物危害较大，控制要求高的场合。返回二、密闭罩的形式按照密闭罩和工艺设备的配置关系，防尘密闭罩可分为三种形式。1、局部密闭罩将设备产尘地点局部密闭，工艺设备露在外面的密闭罩。容积较小，适用于产尘气流速度小，瞬时增压不大，且集中、连续扬尘的地点。圆盘给料器密闭罩风管密闭罩检修门圆盘给料器返回2、整体密闭罩将产生粉尘的设备或地点大部分密闭，设备的传动部分留在外面的密闭罩。其特点是密闭罩本身为独立整体，易于密闭。这种密闭方式适用于具有振动的设备或产尘气流速度较大的产尘地点，如振动筛等。圆筒筛密闭罩图3-9密闭小室1振动筛2小室排风口3卸料口4排风口5密闭小室6提升机口3、大容积密闭罩将产生粉尘的设备或地点进行全部封闭的密闭罩。它的特点是罩内容积大，可以缓冲含尘气流，减小局部正压。这种密闭方式适用于多点产尘、阵发性产生和产尘气流速度大的设备或地点，如多交料点的胶带机转运点等。通过罩上的观察孔能监视设备的运行，维修设备在罩内进行。缺点是占地面积大，材料消耗多。三、排风口位置的确定尘源密闭后，要防止粉尘外逸，还需进行排风，以消除罩内正压。1、排风口位置确定原则①排风口应设在罩内压力较高部位，有利于消除罩内正压。例如在皮带转运点，当物料落差＞1m时，排风口应设在下部皮带处。落差小于1m时，物料诱导的空气量较小，可在上部设置排风口。转落点的密闭抽风转运皮带渐缩管遮尘帘缓冲箱溜槽至风机＞1m受料皮带渐缩管密闭罩转运皮带两侧挡板受料皮带＜1m橡皮遮尘帘返回斗式提升机输送冷料时，应把排风口设在下部受料点；输送物料温度在1500C以上时，因热压作用需在上部排风所示；物料温度为50~1500C时，需上、下同时排风。提升机的密闭抽风渐缩管斗式提升机检修门料管料管斗式提升机渐缩管检修门②粉状物料下落时，避免在飞溅区内有孔口和缝隙，或者设置宽大的密闭罩，使尘化气流到达罩壁上的孔口前，速度大大地减弱，因此，在皮带运输机上排风口至卸料溜槽的距离至少应保持300~500mm。③为尽量减少把粉状物料吸入排风系统，排风口不应设在气流含尘高的部位或飞溅区内，排风口风速不宜过高，通常采用下列数值：筛落的极细粉尘v＝0.4~0.6m/s粉碎或磨碎的细粉v＜2m/s粗颗粒物料v＜3m/s物料的飞溅2、影响罩内正压形成的主要因素(1)机械设备运动有转运部件的机械，如圆筒筛在工作过程中高速转动时，会带动周围空气一起运动，造成一次尘化气流。高速气流与罩壁发生碰撞时，把自身的动压转化为静压，使罩内压力升高。(2)物料运动物料的落差较大时，高速下落的物料诱导周围空气一起从上部罩口进入下部皮带密闭罩，使罩内压力升高。(3)罩内外温度差提升机提升高度较小、输送冷料时，主要在下部的物料受料点造成正压。当提升机输送热的物料时，提升机机壳类似于一根垂直风管，热气流带着粉尘由下向上运动，在上部形成较高的热压。四、排风量的计算计算密闭罩的排风量时，保证罩内负压状态下，满足罩内进、出风量平衡，即L＝L1＋L2＋L3＋L4式中L—密闭罩的排风量，m3/s；L1—物料下落时带入罩内的诱导空气量，m3/s；L2—从孔口或不严密缝隙吸入的空气量，m3/s；L3—因工艺需要鼓入罩内的空气量，m3/s；L4—生产过程中因受热使空气膨胀，或水分蒸发所增加的空气量，m3/s。返回上述各项中，L3取决于工艺设备配置，只有少量自带鼓风机的设备，如混砂机等才需要考虑。L4在工艺过程发热量大，物料含水率高时才需考虑，如水泥厂的转筒烘干机。因此，对于大多数情况，排风量为L＝L1＋L2由于不同设备工作特点，罩的结构形式以及尘化气流运动规律各不相同，难以用一个统一的公式计算L1和L2。目前大都采用经验数据，可参考采暖通风设计手册选取。第3节柜式排风罩(通风柜)一、工作原理二、柜式排风罩的形式三、柜式排风罩排风量计算返回本章一、工作原理将散发有害物的工艺装置置于柜内，操作过程在柜内进行，排风罩上设有开闭的操作孔和观察孔。为了防止由于罩内机械设备的扰动、化学反应或热源的热压以及室内横向气流的干扰等原因引起的有害物逸出，必须对柜式排风罩进行抽风，使罩内形成负压。由于工艺操作的需要，罩的一面可全部敞开。小型通风柜用于化学实验室，小件喷漆。大型的通风柜，操作人员在柜内工作，主要用于大件喷漆、粉料装袋等。柜式排风罩工作原理返回二、柜式排风罩的形式按排风形式划分，柜式排风罩有以下四种形式。1、上部排风柜式排风罩当通风柜内产生的有害气体密度比空气小，或通风柜内有发热体时，即有害物的温度比周围空气温度高时(热过程)，可选用上部排风通风柜，热过程使柜内热气流要向上浮升。返回调节门排风条缝(排气点)下部排风柜式排风罩2、下部排风柜式排风罩当通风柜内无发热体，且产生的有害气体密度比空气大，即有害物的温度比周围空气温度低时(冷过程)，可选用下部排风通风柜，如果像热过程，在上部排风，有害气体就会从下部逸出。风量调节板操作口风量调节板3、上、下联合排风柜式排风罩当通风柜内既有发热体，又产生密度大小不等的有害气体时，即发热量不稳定时，可选用上、下联合排风。在柜内上、下部均设置排气口，并装设风量调节板，以便调节上、下部排风量的比例。上下同时排风的通风柜4、送(吹)吸混合式柜式排风罩这类柜式排风罩依靠送风或吹风与抽吸风的共同作用控制有害物的逸出。送吸式柜式排风罩送风式通风柜的排风量，有70％左右由上部送风口采用室外空气供给，其余30％从室内流人罩内。在需要供热(冷)的房间内，设置送风式排风柜可节能60％左右。送吸式柜式排风罩吹吸式柜式排风罩吹吸式柜式排风罩吹吸联合工作的通风柜，可以隔断室内干扰气流，防止柜内形成局部涡流，使有害物得到较好控制。三、柜式排风罩排风量计算排风量应满足孔口吸入风速达到控制风速的要求。排风量L按下式计算：L＝L1+vFβm3/s式中L1—柜内有害气体散发量，m3/s；v—工作孔上的控制风速，m/s；F—工作孔及缝隙的面积，m2；β—安全系数，β＝1.1~1.2。工作孔上的控制风速v选取：对化学实验室用的通风柜，v可按表3-1(教材31页)选取；对某些特定的工艺过程，控制风速v可参照表3-2(教材32页)确定。注意：通风柜上的工作孔的速度分布对其控制效果有很大影响，速度分布要均匀，若不速度分布不均匀，有害气体会从吸入速度低的地方逸入室内。返回第4节外部吸气罩一、工作原理二、吸气口的气流运动规律三、用控制风速法计算排风量四、流量比法计算排风量返回本章一、工作原理外部吸气罩是通过罩口的抽吸作用，在距吸气口最远的有害物散发点(即控制点)上造成一定的气流速度，有效的把有害物吸入罩内，加以捕集。罩口要控制扩散的有害物，需要造成必须的控制风速vx，为此要研究罩口风量L、罩口至控制点的距离x与控制风速vx之间的变化规律。外部吸气罩xvx返回风速控制法认为，当排风罩抽吸时，为保证有害物全部吸入罩内，必须在距离吸气口最远的有害物散发点(控制点)上造成适当的空气流动。控制点的空气运动速度称为控制风速，也就是指正好克服该尘源散发粉尘的扩散力再加上适当的安全系数的风速。只有当排风罩在该尘源点造成的风速大于控制风速时，才能使粉尘吸入罩内。xvx由上式可见，点汇外某点的流速与该点至吸气口距离的平方成反比，这表明吸气口外气流速度衰减很快。应尽量减少罩口至有害物散发点的距离。二、吸气口的气流运动规律1、点汇气流从四周流向该点时，其流线是以该点为中心的径向线，等速面是以该点为中心的球面。假设点汇吸风量为L，等速面的半径为r1、r2，相应气流速度为v1、v2，由于通过每个等速面的风量相等，则有22112244Lrvrv(1)21221vrvr即r1r2等速面自由的吸气口受限的吸气口返回比较式(1)、式(2)可知，在同样距离上造成同样的吸气速度，即达到同样的控制效果时，自由的吸气口所需的吸气量要比受限的吸气量大一倍。或者说同样的吸风量，有一面遮挡的点汇比悬空设置的点汇，在同样的距离上造成的吸风速度要大一倍。若在吸气口的四周加上挡板，如图所示，吸气范围减少一半，其等速面为半球面，则吸气口的排风量为：22112222Lrvrv(2)22112244Lrvrv(1)受限的吸气口2、实际气流实际上，吸气区气体流动的等速面不是球面而是椭球面。根据实验数据，绘制了吸气区内气流流线和速度分布，直观地表现了吸气速度和相对距离的关系。如图为圆形和矩形吸气口的吸气流谱，横坐标是x/d（x为某点距吸气口的距离，d为吸气直径），等速面的速度值是以吸气口流速v0的百分数表示的。四周无边四周有边矩形吸气口00.51.0x/d等速面d00.51.0x/d吸气口气流速度分布的特点：①吸气口附近的等速面近似与吸气口平行，随离吸气口距离x的增大，逐渐变成椭圆面，而在1倍吸气口直径d处已接近为球面。因此，当x/d＞1时可近似当作点汇，吸气量L可按式(1)、式(2)计算。当x/d＜1时，根据实际测得的气流速度衰减公式计算。②吸气口气流速度衰减较快，当x/d＝1时，该点气流速度已大约降至吸气口流速的7.5%，如果d＝0.5m，x＝0.5m。③对于结构一定的吸气口，不论吸气口风速大小如何，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。三、用控制风速法计算排风量