大气的相关知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,集 气 罩,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。,(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 。,(4),通风机,:,通风机是系统中气体流动的动力。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。,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,；,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。,二、,局部排气净化系统设计的基本内容,(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,a,集气罩汇集污染物，是一种流体动力学捕集。,b,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。,图,13-2,点汇气流流动情况,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,Q = 4r,1,2,u,1,= 4r,2,2,u,2,(13-1),于是：,u,1,/u,2,= (r,2,/r,1,),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，则吸气口的吸气量为,Q=2r,1,2,u,1,=2r,2,2,u,2,(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。,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,.,图 射流结构示意图,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。,密 闭 罩,局部密闭罩 整体密闭罩 大容积密闭罩,密 闭 罩,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,。,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。,局部密闭罩,整体密闭罩,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。,排气柜,排气柜,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,.,外部排气罩,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。,接受式排气罩,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,接受式排气罩,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,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(m,3,/S),，可以通过实测罩口的平均吸气速度,0,(m/S),和罩口面积,A,0,（,m,2,）,确定,。,Q=,0,A,0,(m,3,/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,P,d,(Pa,),或静压,P,S,(Pa,),及其管道断面积,A,（,m,2,）,按下式确定,。,式中,:,气体密度,kg/m,3,-,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,Q,3,=Q,1,+Q,2,=Q,1,(1+Q,2,/Q,1,)=Q,1,(1+K),K,V,=(Q,2,/Q,1,),linit,K-,为流量比,K,V,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=,(P,d,-P,s,)=,|,P,s,|,P,d,=,（,P,d,/,|,P,s,|,）,1/2,=1/,（,1,）,1/2,-,流量系数,-,压力损失系数,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负压,(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=Q,1,+Q,2,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 =u,0,A,0,式中：,Q -,排气量；,u,0,-,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；,A,0,-,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,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,四、接受式排气罩,1.,类型,:,a.,低悬罩,(,罩口高度,1.5A,1/2,),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,