除尘系统吸尘罩设计.ppt

第 13章 集气罩 教学内容 : 1净化系统的组成及基本内容 2 集气罩的集气机理 3集气罩的基本类型 4集气罩性能参数及计算 5集气罩设计的方法 第 13章 集气罩 1教学要求 要求了解集气罩的集气类型， 理解和掌握集气罩的集气机理 掌握集气罩的设计方法。 2、教学重点 重点集气罩的集气机理及设计方法 3、教学难点 集气罩的设计方法 第 13章 集气罩 空气污染物在车间的扩散机理是污染物依附于 气流运动而扩散的。对于生产过程散发到车间 空气中的污染物，只要控制住室内二次气流的 运动，就可以控制污染物的扩散和飞扬，从而 达到改善车间内外空气环境质量 的目的。这就 是采用局部排气通风方法控制空气污染物扩散 的依据 。控制空气污染物在车间内外扩散的局 部通风方法，简单地说，就是在局部污染源设 置集气罩 ，把污染空气搜集起来并经净化后排 至室外 ，这是生产车间控制污染的最有效 、 最常用的方法 1净化系统的组成及系统设计的基本内容 一 .局部排气净化系统的组成 图 13-1 局部排气净化系统示意图 1、集气罩； 2、排风管； 3、净化设备； 4、风； 5、烟囱； 一 .局部排气净化系统的组成 (1) 集气罩 :集气罩是用来捕集污染空气的，其性能对 净化系统 的技术经济指标有直接的影响。由于污染源 设备结构和生产操作工艺的不同、集气罩的形式是多 种多样的。 (2)风管 :在净化系统中用以输送气流的管道称为风管， 通过风管使 系统的设备和部件连成一个整体。 (3)净化设备 :为了防止大气污染 ，当排气中污染物含 量超过排放标准时，必须采用净化设备进行处理，达 到排放标准后 ，才能排人大气。 (4)通风机 :通风机是系统中气体流动的动力。为了防 止通风机 的磨损和腐蚀 ，通常把风机设在净化装备 的后面。 (5)烟 囱 : 烟囱是净化系统的排气装置。由于净化后 的烟气 中仍含有一定量的污染物。这些污染物在大气 中扩散、稀释，并最终沉降到地面。为了保证污染物 的地面浓度 . 二 .局部排气净化系统设计的基本内容 1、捕集装置设计 2、净化系统的选择或设计 (1)选择依据 a.污染物的种类与性质； b.处理量； c.净化效率； d.净化系统的环境 、 经济及社会效益 。 (2)一般程序 a.工程调查； b.确定净化程度； 二、 局部排气净化系统设计的基本内容 c.选择合理的净化工艺； d.选择适当的净化装置，确定合理的净化系统配置； e.确定净化系统运行参数和技术经济指标。 (3)除尘系统与装置的选择 (4)吸收系统与装置的选择 (5)吸附系统与吸附装置的选择 (6)净化装置的费用 设备投资费 运行费用 总费用 3.管道系统的设计 4.排放烟囱设计 2 集气罩的集气机理 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 :一种是吸气口气流的 吸人流动，一种是吹气口气流的吹出流动。 一 .吸 入 气流 一个敞开的管口是最简单的吸气口。当吸气管吸气时， 在吸气管口附近形成负压，周围空气从四面八方流向 吸气口。当吸气口面积较小时 ，可视为 “点汇”。 假定流动没有阻力，在吸气口外气流流动的流线是以 吸气口为中心的径向线，等速面是以吸气点为球心 的 球面。如图 13一 2 所示 。 图 13-2点汇气流流动情况 一 .吸入气流 1.外部吸气罩罩口气流流动规律 a.速度分布 : 等速面的形式确定其分布 规律 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 （见图 13- 2a） ，假设点汇吸风量为 Q， 等速面的半径为 r1、 r2，相应气流速度 为 u1、 u2，由于通过每个等速面的风量 相等，则有 Q = 4 r12u1 = 4 r22u2 (13-1) 于是： u1/u2 = (r2/r1)2 (13-2) 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。 2.罩口的设置位置对气流分布的影响 如果吸气口设在墙上，如图 13 2b所示 ,吸气范围减少 一半 ,其等速面为半球面 ,则吸气口的吸气量为 Q=2 r12u1=2 r22u2 (13-3) 比较式 (13-1)(13-3)， 可见： （ 1） 吸气速度相同时 ， 同一距离上 Q （ 悬空设置的 吸气口 ） = 2 Q （ 有一面阻挡的吸气口 ） （ 2） 吸风量相同时 ， 同一距离上 u（ 有一面阻挡的 吸气口 ） = 2 u（ 悬空设置的吸气口 ） 3.吸风罩的形式对气流速度分布的影响 有边的吸风口比无边的吸风口流速衰减慢 ， 实际等 速面为椭圆形 。 一 .吸入气流 二 .吹出气流 空气从管口喷出，在空间形成的一股气流称为空气射 . (1)空气射流的一般特性。如图 13一 3所示，这是等温圆射流的 示意图。管口速度假设是完全均匀的。 M 为射流极点，射流中保 持原出口速度 v。的部分称为射流核心，速度小于 v。的部分称 为射流主体，射流核心消失的断面 BOE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。 等温自由圆射流的一般特性为 : 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。 M R 0 图 射流结构示意图 二 .吹出气流 表 13 1等温圆射流和扁射流主体参数计算公式 三、吸入气流与 吹出气流 （ 1）吹出气流由于卷吸作用 ,沿射流方向流量不断增 加 ,射流呈锥形； 吸入气流的等速面为椭球面 ,通过各等速面的流量相等 , 并等于吸入口的流量。 （ 2）射流线上的速度基本上与射程成反比 ,而吸气区 内气流速度与距吸气口的距离的平方成反比。所以 ,吸 气口能量衰减很快 ,其作用范围较小。 四、吹吸气流 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”的形成 ， 称为吸入式 集气罩 . 3 集气罩的基本类型 集气罩：是烟气净化系统污染源的收集装置，可将粉 尘及气体污染源导入净化系统，同时防止其向生产 车间及大气扩散，造成污染。 形式： （ 1） 按罩口气流流动方式分为：吸气式和吹吸式； （ 2） 按集气罩与污染源的相对位置及适用范围 ， 吸气式集气罩分为： 密闭罩、排气柜、外部集气罩、 接受式集气罩等。 3 集气罩的基本类型 一 .密闭罩 定义：将污染源的局部或整体密闭起来，在罩内 保持一定负压，可防止污染物的任意扩散。 特点：所需排风量最小，控制效果最好，且不受 室内气流干扰，设计中应优先选用。 结构形式：局部密闭罩、 整体密闭罩、大容积密 闭罩 1.局部密闭罩 特点：体积小 ， 材料消耗少 ， 操作与检修方便； 适用：产尘点固定 、 产尘气流速度较小且连续产 尘的地点 。 2.整体密闭罩 特点：容积大，密闭性好。 适用：多点尘源、携气流速大或有振动的产尘设备。 3.大容积密闭罩 特点：容积大，可缓冲产尘气流，减少局部正压，设备检修可在罩 内进行。 适用：多点源、阵发性、气流速度大的设备和 污 染源 。 一 .密闭罩 大容积密闭罩 半密闭罩 4.布置要求 a.设置必要的观察窗、操作门和检修门； b.罩内应保持一定的均衡负压 ， 避免烟尘逸出； c.尽量避开扬尘中心 ,防止大量物料随气流带至罩口被吸走； d.处理热物料时 ， 应考虑热压对气流运动的影响 ， 通常适当加 大密闭罩容积 ， 吸风点设于罩子顶部最高点 。 一 .密闭罩 局部密闭罩 整体密闭罩 二 .排气柜 排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行。 1. 结构形式 a、排气口在操作口对面 操作口气流分布较均匀，有害气体外逸的可能 性较小。 b、排气口设在柜顶 操作口上部形成较大进气流速，而下部进气流 速较小， 气柜内易形成涡流，可能造成有害气 体外逸 c、在对面和顶部同时设置排气口 2. 布置要求： 尽量避开门窗和其它进风口。 三 .外部吸 (集、排 )气罩 定义 : 通过罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起来的集气罩。 特点 :结构简单 ， 制造方便；但所需排风量较大 ， 且易受室内 横向气流的干扰 ， 捕集效率较低 。 常见形式 :顶吸罩 、 侧面吸罩 、 底吸罩 、 槽边吸气罩 图 13-14 外部吸气罩 a-顶吸罩； b-底吸罩； c-侧吸罩； d-槽边集气罩 四 .接受式排气罩 1.定义 ： 接受由生产过程（如热过程、机械运动过程） 产生或诱导出来的污染气流的一种排气罩。 (见补图 13-3) 补图 13-3 接受式排气罩 a-热源上部伞形接受罩； b-砂轮机接受罩 2.特点： 罩口外的气流运动不是由于罩子的抽吸作用，而 是由于生产本身过程产生。 3.类型 : a.低悬罩（罩口高度 1.5A1/2） A-热设备的水平投影面积。 4.低悬罩 : 其热射流量 = 热设备的水平投影面积上所产生的起始对 流热射流量。其计算式为： 若热射流量是由生产设备本身产出的，其起始流量主要 由实验测的。 5.高悬罩： 设热设备水平投影面的直径为 d，则热射流在距热设备 h 处的断面平均流速、断面直径和气流量可由经验式计算。 四 .接受式排气罩 6.设计计算 排气量计算 接受罩悬挂越高，横向气流对热射流的影响越大。因此 接受罩罩口面积需适当放大，相应地排气量应大于热射 流量。 7.低悬罩 实际罩口尺寸计算式 8.高悬罩 实际罩口尺寸计算式 9.实际排气量计算式 ： Q=Q+ uzA 式中： Q-罩口断面上热射流的流量； uz -罩口断面上热射流的平均流速； A -罩口的扩大面积 四 .接受式排气罩 五 .吹吸式排气罩及空气幕 1.吹吸式排气罩的工作原理 当外部吸气罩与污染源的距离较大时 ， 可以在外部吸气 罩的对面设置一吸气口 ， 从而形成一层空气幕阻止污染物 的散逸 ， 同时也诱导污染气流一起向排气罩流动 。 吹吸式排气罩的工作 情况 图 槽子吹吸式排气罩 2.特点： 采用气幕抑制污染物扩散，具有气量小，抗干扰能力强，不 影响工艺操作、效果好的特点。 3.吹吸式排气罩的设计计算 a.适用：在槽、台宽度较大（ 2m）的工作槽上，采用此 类排气罩控制污染物的扩散，效果较佳。 b.设计时注意事项 （ 1） 防止吹气射流产生弯曲； （ 2） 条缝口宽度速度； （ 3） 吹气罩排气量； （ 4） 吹气口高度 。 五 .吹吸式排气罩及空气幕 4.气幕及其应用 a.作用：可有效地抑制污染物扩散。 b.应用： （ 1）当接受罩悬挂较高时，用吹气射流阻挡横向 气流 （ 2）采用气幕控制破碎机料坑的扬尘 （ 3）采用气幕控制整个车间的污染源。 五 .吹吸式排气罩及空气幕 4集气罩性能参数及计算 一、排风量的确定 1.排风量的测定方法 集气罩 排风量 Q(m3/S) ，可以通过实测 罩口的平均吸气速度 0 (m/S) 和 罩口面积 A0（ m2） 确定 。 Q= 0 A0 (m3/S) 也可以通过实测连接 罩口上的平均吸气速度 (m/S) ，气流动压 Pd(Pa)或静压 PS(Pa)及其管道断面积 A （ m2） 按下式确定 。 Q= A =A【 (2/ ) Pd】 1/2 (m3/S) Q=A【 (2/ ) PS】 1/2 (m3/S) 式中 : 气体密度 ,kg/m3 -集气罩的流量系数 4集气罩性能参数及计算 2.排风量的计算 （ 1）控制速度法 （ 2）流量比法 把集气罩排风量 Q3看作是污染气流量 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+K) KV=(Q2/Q1)linit K-为流量比 KV提高实验求出 ,与污染物发生量无关 ,只与污 染源和集气罩的相对尺寸有关 . 4集气罩性能参数及计算 二、压力损失的确定 由于 集气罩罩口处于大气中 ,所以该处的全压等于零 . 因而集气罩的 压力损失写为 P=0 P= (Pd-Ps)=|Ps| Pd =（ Pd / |Ps| ） 1/2 =1/（ 1 ） 1/2 -流量系数 -压力损失系数 2 2 p 5集气罩的设计方法 a.集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物 的扩散限制在最小的范围内，以便防止横向气 流的干扰，减少排气量。 b.集气罩的吸气方向尽可能与污染气流运动方向 一致 ， 充分利用污染气流的初始动能 。 c.在保证控制污染的条件下 ， 尽量减少集气罩的 开口面积 ， 以减少排风量； d.集气罩的吸气气流不允许经过人的呼吸区再进 入罩内； e.集气罩的结构不应妨碍人工操作和设备检修。 5集气罩的设计方法 一、密闭罩 1. 结构形式 局部密闭罩 . 整体密闭罩 .大容积密闭罩 2. 布置要求 (1) 设置必要的观察窗 .操作门和检修门 (2) 罩内应保持一定的均衡副压 (3) 尽量避开扬尘中心 ,防止大量物料随气流带至罩口被 吸走 . (4) 处理热物料时 ,应考虑热压对气流运动的影响 ,常常 适当加大密闭罩容积 ,吸风点设于罩子顶部最高点 . 3.密闭罩的排气量计算 罩内风量 Q可由下式获得 :Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5-Q6 实际中常根据经验数据和有关手册来确定 . 2.排气柜的排气量计算 排气柜的排气量 可按下式计算： Q =u0A0 式中： Q -排气量； u0-操作口的平均吸气速度 ， 一般选用 0.5 1.5m/s， 对危 害性大的烟气 ， 取较大值； A0-操作口的面积； -安全系数 ， 一般情况下介于 1.05 1.10。 二 .排气柜 二、排气柜 1. 结构形式 A. 罩在操作口对面 B.柜在操作口顶部 C.在对面和顶部同时设置排气口 2.排气柜的排气量计算 排气柜的排气量 可按下式计算： Q =u0A0 式中： Q -排气量； u0-操作口的平均吸气速度 ， 一般选用 0.5 1.5m/s， 对危害 性大的烟气 ， 取较大值； A0-操作口的面积； -安全系数 ， 一般情况下介于 1.05 1.10。 5集气罩的设计方法 三、外部吸气罩 1.外部吸气罩常见形式 顶吸罩 .侧面吸罩 .底吸罩 .槽边吸气罩 2.外部吸气罩罩口气流流动规律 速度分布 : 等速面的形式确定其分布规律 3.外部吸气罩的设计计算 (遵循吸捕原则 ) (1) 注意事项 (2)气流速度 (吸捕速度见表 13-2) (3) 吸风量的计算 三、外部吸气罩 外部吸气罩的设计计算 吸风量的计算 罩口为圆形或矩形（宽长比 B/L0.2），沿罩子轴线的气 流速度衰减公式为 于是： 式中： u0-罩口气流速度 ， m/s； Ux-控制点的控制速度； x-罩口到控制点的距离 ， m； A0-罩口面积 ， m2； 外部吸气罩吸风量公式 Q = u0 A0 于是： 亦可采用下述吸风量公式 Q = ux Ax 式中： ox-最不利控制点的吸捕速度；吸捕速度取决于尘 化情况和二次气流强弱，其选择范围 见书 P324表 13-12。 Ax-最不利控制点的等速面积；等速面积取决于罩口形式。 几种常见罩形的吸风量计算公式 见书 P325表 13-13 三、外部吸气罩 四、接受式排气罩 1.类型 : a.低悬罩 (罩口高度 1.5A1/2) 2.设计计算 (1) 热射流计算 (2) 排气量计算 五、吹吸式集气罩的设计 1.吹吸式排气罩的工作原理 2.吹吸式排气罩的设计计算 3.气幕及其作用 第 13章 集气罩小结 1.了解净化系统的组成及系统设计的基本内容 2.理解集气罩的集气机理 3.掌握集气罩的集气类型 4.掌握集气罩的性能参数和计算 5.掌握集气罩的设计方法 本章重点集气罩的集气机理及设计方法 本章难点集气罩的设计方法 作业题 : P534 535 1、 3、 5