第13章集气罩

第十三章第十三章集气罩集气罩l净化系统的组成及系统设计的基本内容净化系统的组成及系统设计的基本内容l集气罩的集气机理集气罩的集气机理l集气罩的基本类型及其设计计算集气罩的基本类型及其设计计算第一节第一节净化系统的组成及系净化系统的组成及系统设计的基本内容统设计的基本内容局部排气净化系统的组成局部排气净化系统的组成设计的基本内容设计的基本内容捕集装置的设计；捕集装置的设计；净化设备选择和设计；净化设备选择和设计；管道系统设计；管道系统设计；排放烟囱的设计。排放烟囱的设计。第二节第二节集气罩的集气机理集气罩的集气机理吸入气流吸入气流吹出气流（射流）吹出气流（射流）吸入气流吸入气流1）速度分布）速度分布将将吸吸气气口口近近似似视视为为一一个个点点汇汇，等等速速面面是是以该点为中心的球面以该点为中心的球面r1r2r2速度分布速度分布假假设设点点汇汇吸吸风风量量为为Q，等等速速面面的的半半径径为为r1、r2，相相应应气气流流速速度度为为u1、u2，由由于于通过每个等速面的风量相等，则有通过每个等速面的风量相等，则有Q=4r12u1=4r22u2于是：于是：u1/u2=(r2/r1)2表明吸气口外气流速度衰减很快，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。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）罩口的设置位置对气流分布的影响如果吸气口设在墙上，其吸气量为如果吸气口设在墙上，其吸气量为Q=2r12u1=2r22u2(1)吸气速度相同时，同一距离上吸气速度相同时，同一距离上Q（悬悬空空设设置置的的吸吸气气口口）=2Q（有有一一面面阻阻挡挡的吸气口）的吸气口）(2)吸风量相同时，同一距离上吸风量相同时，同一距离上u（有有一一面面阻阻挡挡的的吸吸气气口口）=2u（悬悬空空设设置置的的吸气口）吸气口）r1r23）吸风罩的形式对气流速度分布的影响）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，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。实际等速面为椭圆形。吹出气流（射流）吹出气流（射流）按孔口形状分：圆、矩形、扁按孔口形状分：圆、矩形、扁按空间约束：自由、受限按空间约束：自由、受限按温度：等温、非等温按温度：等温、非等温按动力：机械流、热流按动力：机械流、热流等温圆射流结构示意等温圆射流结构示意吸入气流与吹出气流的区别：吸入气流与吹出气流的区别：吹出气流流量不断增加，锥形；吹出气流流量不断增加，锥形；吸入气流流量相等，椭球面。吸入气流流量相等，椭球面。射流轴线速度与射程成反比；射流轴线速度与射程成反比；吸入气流速度与距离的平方成反比。吸入气流速度与距离的平方成反比。吹吸气流吹吸气流容易受侧流侧压的影响容易受侧流侧压的影响 动力消耗大动力消耗大噪声大噪声大 较好较好 第三节第三节集气罩的基本类型及集气罩的基本类型及其设计计算其设计计算密闭罩密闭罩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吹吸式集气罩吹吸式集气罩排风量排风量排风量排风量压力损失压力损失压力损失压力损失控制速度：控制速度：在罩口前污染物扩散方向的任意点上均在罩口前污染物扩散方向的任意点上均能使污染物随吸入气流流入罩内并将其能使污染物随吸入气流流入罩内并将其捕集所必须的最小吸气速度。捕集所必须的最小吸气速度。控制距离控制距离控制速度控制速度一、密闭罩一、密闭罩v定义定义将将污污染染源源的的局局部部或或整整体体密密闭闭起起来来，在在罩罩内内保保持持一定负压，可防止污染物的任意扩散。一定负压，可防止污染物的任意扩散。v特点特点所所需需排排风风量量最最小小，控控制制效效果果最最好好，且且不不受受室室内气流干扰，设计中应优先选用。内气流干扰，设计中应优先选用。v结构形式结构形式局部密闭罩、局部密闭罩、整体密闭罩、大容积密闭罩整体密闭罩、大容积密闭罩局部密闭罩局部密闭罩特特点点：体体积积小小，材材料料消消耗耗少少，操操作作与与检检修方便；修方便；适用：产尘点固定、产尘气流速度较小适用：产尘点固定、产尘气流速度较小且连续产尘的地点且连续产尘的地点整体密闭罩整体密闭罩特点：容积大，特点：容积大，密闭性好。密闭性好。适用：多点尘适用：多点尘源、携气流速源、携气流速大或有振动的大或有振动的产尘设备。产尘设备。大容积密闭罩大容积密闭罩特点：容积大，特点：容积大，可缓冲产尘气流，可缓冲产尘气流，减少局部正压，减少局部正压，设备检修可在罩设备检修可在罩内进行。内进行。适用：多点源、适用：多点源、阵发性、气流速阵发性、气流速度大的设备和污度大的设备和污染源。染源。u布置要求布置要求尽可能将污染源密闭，尽可能将污染源密闭，设置必要的观察设置必要的观察窗、操作门和检修门，但尺寸应尽量小窗、操作门和检修门，但尺寸应尽量小化；化；罩罩内内应应保保持持一一定定的的均均衡衡负负压压，避避免免烟烟尘尘逸出；逸出；尽尽量量避避开开扬扬尘尘中中心心,防防止止大大量量物物料料随随气气流带至罩口被吸走；流带至罩口被吸走；处处理理热热物物料料时时，适适当当加加大大密密闭闭罩罩容容积积，吸风点设于罩子顶部最高点。吸风点设于罩子顶部最高点。密闭罩排风量的确定密闭罩排风量的确定Q=Q1+Q2式中：式中：Q1-被运动物料带入罩内的诱导空气量；被运动物料带入罩内的诱导空气量；Q2-由罩密闭不严处吸入的空气量；由罩密闭不严处吸入的空气量；1）按开口处空气的吸入速度计算：按开口处空气的吸入速度计算：排风量排风量Q=F0v0F0开口或缝隙处的总面积，开口或缝隙处的总面积，m3；v0空气吸入速度，空气吸入速度，m/s2）按经验公式确定排风量：按经验公式确定排风量：二二.排气柜排气柜排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行。排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行。1.1.结构形式结构形式结构形式结构形式A、排气口在操作口对面、排气口在操作口对面操操作作口口气气流流分分布布较较均均匀匀，有有害害气气体体外外逸逸的的可可能能性较小。性较小。B、排气口设在柜顶、排气口设在柜顶操操作作口口上上部部形形成成较较大大进进气气流流速速，而而下下部部进进气气流流速速较较小小，气气柜柜内内易易形形成成涡涡流流，可可能能造造成成有有害害气体外逸气体外逸C、在对面和顶部同时设置排气口、在对面和顶部同时设置排气口2.2.布置要求：布置要求：布置要求：布置要求：尽量避开门窗和其它进风口。尽量避开门窗和其它进风口。三、外部集气罩三、外部集气罩v定义定义：通通过过罩罩的的抽抽吸吸作作用用，在在污污染染源源附附近近把把污污染染物物全全部部吸收起来的集气罩。吸收起来的集气罩。v特点：特点：结结构构简简单单，制制造造方方便便；但但所所需需排排风风量量较较大大，且且易易受室内横向气流的干扰，捕集效率较低。受室内横向气流的干扰，捕集效率较低。v常见形式常见形式:顶吸罩、侧面吸罩、底吸罩、槽边吸气罩顶吸罩、侧面吸罩、底吸罩、槽边吸气罩外部集气罩外部集气罩:槽边吸气罩结构形式槽边吸气罩结构形式罩口形式：罩口形式：由于末端风速小、靠近风机端风速大。由于末端风速小、靠近风机端风速大。外部集气罩的设计外部集气罩的设计1）排风量确定）排风量确定现场操作情况和污染物散发情况现场操作情况和污染物散发情况罩罩型型、罩罩口口尺尺寸寸、控控制制距距离离、控控制制速速度（表度（表13-2、13-3）气流速度衰减公式吸入速度气流速度衰减公式吸入速度排风量排风量圆形或矩形侧吸罩圆形或矩形侧吸罩（宽长比（宽长比B/L0.2）式中：式中：u0-罩口气流速度，罩口气流速度，m/s；ux-控制点的控制速度；控制点的控制速度；x-罩口到控制点的距离，罩口到控制点的距离，m；A0-罩口面积，罩口面积，m2；C-系数，与外部吸气罩的结构、形状和布置情况有关。系数，与外部吸气罩的结构、形状和布置情况有关。C=1C=0.75吸风量公式吸风量公式 Vx2、外部吸气罩设计的注意事项：外部吸气罩设计的注意事项：为为提提高高控控制制效效果果，罩罩口口可可加加设设法法兰兰边边、靠靠墙墙布布置置或或周周围围加活动挡板。加活动挡板。为保证吸气口速度均匀，集气罩的扩张角不为保证吸气口速度均匀，集气罩的扩张角不应大于应大于60，可将罩口分割或加设档板。，可将罩口分割或加设档板。四四.接受式集气罩接受式集气罩v定义：定义：接受由生产过程（如热过程、机接受由生产过程（如热过程、机械运动过程）中产生或诱导出来的污染械运动过程）中产生或诱导出来的污染气流的一种排气罩。气流的一种排气罩。v特点：特点：罩口外的气流运动不是由于罩子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的抽吸作用，而是由于生产本身过程产生。生。接受式集气罩接受式集气罩热源上部接受式集气罩的设计热源上部接受式集气罩的设计1、热射流量计算、热射流量计算a.低悬罩低悬罩（罩口高度（罩口高度H1.5A0.5）A-热设备的水平投影面积。热设备的水平投影面积。1)低悬罩热射流量低悬罩热射流量Q0=0.381(q HA2)1/3 q=0.0025t1.25Aq热源水平表面对流散热量；热源水平表面对流散热量；H罩口离热源水平面的距离；罩口离热源水平面的距离；A热源水平面投影面积；热源水平面投影面积；t热源水平表面与周围热源水平表面与周围空气温度差。空气温度差。2)高悬罩热射流量高悬罩热射流量Qz=8.07x10-2Z1.5q1/3Dz=0.45Z0.88vz=0.51Z-0.29q1/3Qz断面上热射流量；断面上热射流量；Dz断面上热射流横断面直径；断面上热射流横断面直径；vz断面上热射流平均速率。断面上热射流平均速率。3）热源具有一定尺寸）热源具有一定尺寸外延法外延法极点位于热源下极点位于热源下2d0处处Z=H+2d02、热源上部接受式集气罩的设计热源上部接受式集气罩的设计1）低悬罩）低悬罩罩口尺寸比热设备尺寸增加罩口尺寸比热设备尺寸增加150200mm排风量排风量Q=Q0+vF2）高悬罩）高悬罩罩口尺寸罩口尺寸D=Dz+0.8H排风量排风量Q=Qz+vFF罩口扩大的面积罩口扩大的面积v扩大的面积上空气的吸入速度扩大的面积上空气的吸入速度五、吹吸式集气罩五、吹吸式集气罩v吹吸式排气罩的工作原理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，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，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，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。同时也诱导污染气流一起向排气罩流动。v特点：特点：采用气幕抑制污染物扩散，具有气量小，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、效果抗干扰能力强，不影响工艺操作、效果好的特点。好的特点。吹吸式排气罩的工作情况吹吸式排气罩的工作情况吹吸式排气罩的设计计算吹吸式排气罩的设计计算v适用：在槽、台宽度较大（适用：在槽、台宽度较大（2m）的工的工作槽上，采用此类排气罩控制污染物的作槽上，采用此类排气罩控制污染物的扩散，效果较佳。扩散，效果较佳。v设计时注意事项设计时注意事项（1）防止吹气射流产生弯曲；）防止吹气射流产生弯曲；（2）条缝口宽度和速度；）条缝口宽度和速度；（3）吹气罩排气量；）吹气罩排气量；（4）吹气口高度。）吹气口高度。临界断面法临界断面法临界断面：吹吸气口之间存在的一个射流和临界断面：吹吸气口之间存在的一个射流和汇流控制能力皆最弱的断面。汇流控制能力皆最弱的断面。通常为：通常为：x/H=0.60.8之间。之间。计算公式计算公式临界断面位置：临界断面位置：x=KH吹气口吹风量：吹气口吹风量：Q1=K1HL1vL2/v1吹气口宽度：吹气口宽度：D1=K1H(vL/v1)2吸气口排风量：吸气口排风量：Q3=K2HL3vL吸气口宽度：吸气口宽度：D3=K3HH吹气口至吸气口的距离。吹气口至吸气口的距离。L1D1吹气口长度、宽度；吹气口长度、宽度；L3D3吸气口长度、宽度；吸气口长度、宽度；vL临界速度；临界速度；v1吹气口气流平均速度；吹气口气流平均速度；KK1K2K3系数。系数。