第四章通风设施课件.ppt
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- 第四 通风 设施 课件
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1、第四章 通风设施通风设施 本章学习目标:1了解吸入口和吹出口气流运动规律。了解吸入口和吹出口气流运动规律。2掌握掌握集气罩基本类型与工作原理。集气罩基本类型与工作原理。3掌握掌握集气罩需要风量的计算方法。集气罩需要风量的计算方法。4掌握掌握风筒种类及其连接件的相关知识。风筒种类及其连接件的相关知识。5掌握掌握地面建筑全面通风设施的相关知地面建筑全面通风设施的相关知识。识。6了解地下全面通风构筑物的相关知识。了解地下全面通风构筑物的相关知识。第四章 通风设施 第一节第一节 吸入口与吹出口气流运动规律吸入口与吹出口气流运动规律 第二节第二节 集气罩基本类型与工作原理(重点)集气罩基本类型与工作原理
2、(重点)第三节第三节 集气罩需要风量计算(重点)集气罩需要风量计算(重点)第四节第四节 风筒及其连接件(重点)风筒及其连接件(重点)第五节第五节 地面建筑全面通风设施(重点)地面建筑全面通风设施(重点)第六节第六节 地下全面通风构筑物地下全面通风构筑物一、吸入口气流一、吸入口气流运动规律运动规律 根据流体力学,位于自由空间的点汇吸气口(图根据流体力学,位于自由空间的点汇吸气口(图4-la)的吸气量)的吸气量Q的计算公式为:的计算公式为:22112244Qr vr v(4-1)21221/(/)vvrr(4-2)如吸气口四周加上挡板,即如图如吸气口四周加上挡板,即如图4-lb所示的平壁,所示的平
3、壁,吸气气流受到限制,吸气范围仅半个等速球面,它吸气气流受到限制,吸气范围仅半个等速球面,它的吸气量计算公式为:的吸气量计算公式为:22112222Qr vr v(4-3)对于四周无法兰边的圆形吸气口有:对于四周无法兰边的圆形吸气口有:2010 xvxFvF(4-4)(4-5)20100.75()xvxFvF对于四周有法兰边的圆形吸气口有:对于四周有法兰边的圆形吸气口有:根据试验结果,吸气口气流速度分布还具有以下特点:根据试验结果,吸气口气流速度分布还具有以下特点:在吸气口附近的等速面近似与吸气口平行,式在吸气口附近的等速面近似与吸气口平行,式(4-4)和式()和式(4-5)仅适用于)仅适用于
4、x1.5D0的场合,当的场合,当xl.5D0时,实际的速度衰减要比计算值大;时,实际的速度衰减要比计算值大;吸气口气流速度衰减较快,吸气口气流速度衰减较快,x/D0=1处气流速度已处气流速度已约降至吸气口流速的约降至吸气口流速的7.5%;对于结构一定的吸气口,其等速面形状大致相同,对于结构一定的吸气口,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。而吸气口结构形式不同,其气流衰减规律则不同。二、二、吹出口气流运动规律吹出口气流运动规律 射流:空气从孔口吹出,在空间形成的一股气流射流:空气从孔口吹出,在空间形成的一股气流称为吹出气流或射流。称为吹出气流或射流。射流的分类:射流
5、的分类:按孔口及射流形状:圆射流、矩形射流和扁射按孔口及射流形状:圆射流、矩形射流和扁射流(条缝射流);流(条缝射流);据空间界壁对射流的约束条件:自由射流(吹据空间界壁对射流的约束条件:自由射流(吹向无限空间)和受限射流(吹向有限空间);向无限空间)和受限射流(吹向有限空间);按射流温度与周围空气温度是否相等:等温射按射流温度与周围空气温度是否相等:等温射流和非等温射流;流和非等温射流;据射流产生的动力:机械射流和热射流。据射流产生的动力:机械射流和热射流。1自由等温射流自由等温射流 自由等温射流具有如下特点:自由等温射流具有如下特点:(1)紊流射流会引发射流流体微团间的横向动量交)紊流射流
6、会引发射流流体微团间的横向动量交换、热量交换或质量交换,从而形成湍流射流边界换、热量交换或质量交换,从而形成湍流射流边界层,使得射流速度逐渐下降,射流断面不断扩大。层,使得射流速度逐渐下降,射流断面不断扩大。(2)全流场或局部流场气流参数彼此间保持一种相)全流场或局部流场气流参数彼此间保持一种相仿的关系,边界层的外边界及其初始段上的内边界仿的关系,边界层的外边界及其初始段上的内边界一般都是斜直线,而参数在横截面上的分布彼此间一般都是斜直线,而参数在横截面上的分布彼此间呈无因次相似。呈无因次相似。(3)与吸气口相比,轴向流速衰减慢,流场中横向)与吸气口相比,轴向流速衰减慢,流场中横向流速分布可被
7、忽略。由于射流的喷射成束的特性,流速分布可被忽略。由于射流的喷射成束的特性,流场中的轴向分速要比横向分速大得多,所以,射流场中的轴向分速要比横向分速大得多,所以,射流分析计算中,一般都将流场中的横向分速忽略掉,流分析计算中,一般都将流场中的横向分速忽略掉,也即射流的轴向速度即被视为射流的总速度。也即射流的轴向速度即被视为射流的总速度。(4)射流各断面动量相等,射流中的静压与周围空)射流各断面动量相等,射流中的静压与周围空气的压强相等。气的压强相等。等温自由紊流圆射流轴心速度等温自由紊流圆射流轴心速度vx、射流断面直径、射流断面直径dx、射流扩张角射流扩张角的公式为:的公式为:00000.48;
8、6.8(0.147);tan3.40.147xxvdxxvddd(4-6)而等温自由紊流扁射流轴心速度而等温自由紊流扁射流轴心速度vx、射流断面宽度、射流断面宽度dx、射流扩张角射流扩张角的公式的公式00001.2;2.44(0.41);tan2.440.41xxvdxxvddd(4-7)送风口紊流系数送风口紊流系数 2附壁受限射流附壁受限射流 附壁射流中,一般用无因次距离来判断射流运动。附壁射流中,一般用无因次距离来判断射流运动。无因次距离定义为:无因次距离定义为:00nnxxxxSS或(4-8)第四章 通风设施 第一节第一节 吸入口与吹出口气流运动规律吸入口与吹出口气流运动规律 第二节第二
9、节 集气罩基本类型与工作原理(重点)集气罩基本类型与工作原理(重点)第三节第三节 集气罩需要风量计算(重点)集气罩需要风量计算(重点)第四节第四节 风筒及其连接件(重点)风筒及其连接件(重点)第五节第五节 地面建筑全面通风设施(重点)地面建筑全面通风设施(重点)第六节第六节 地下全面通风构筑物地下全面通风构筑物一、全密闭罩一、全密闭罩 全密闭罩是把有害物源全部密闭在罩内,隔断生产全密闭罩是把有害物源全部密闭在罩内,隔断生产过程中产生的有害物与作业场所二次气流的联系,过程中产生的有害物与作业场所二次气流的联系,以防止粉尘等有害物随气流传播到其他部位。以防止粉尘等有害物随气流传播到其他部位。负压负
10、压全密闭罩的形式又较多,可分为以下三类:全密闭罩的形式又较多,可分为以下三类:(1)局部密闭罩。)局部密闭罩。(2)整体密闭罩。)整体密闭罩。(3)大容积密闭罩。)大容积密闭罩。二、半密闭罩和二、半密闭罩和柜式集气罩柜式集气罩 三、外部集气罩三、外部集气罩 四、接受式集气罩四、接受式集气罩 热射流收缩断面至热源的距离,热射流收缩断面至热源的距离,(Ap为为热源的水平投影面积)时,热源的对流散热量热源的水平投影面积)时,热源的对流散热量Q的的计算公式为:计算公式为:01.5pHA4/3rQASt(4-9)收缩断面上的流量:收缩断面上的流量:1/33/200.167LQB(4-10)在在H/B=0
11、.97.4范围内,不同高度上热射流的流量范围内,不同高度上热射流的流量Lz为:为:1/33/20.04ZLQZ Z=H+1.26B 在某一高度上热射流的断面直径在某一高度上热射流的断面直径Dz:Dz=0.36H+B(4-11)五、吹吸式集气罩五、吹吸式集气罩 第四章 通风设施 第一节第一节 吸入口与吹出口气流运动规律吸入口与吹出口气流运动规律 第二节第二节 集气罩基本类型与工作原理(重点)集气罩基本类型与工作原理(重点)第三节第三节 集气罩需要风量计算(重点)集气罩需要风量计算(重点)第四节第四节 风筒及其连接件(重点)风筒及其连接件(重点)第五节第五节 地面建筑全面通风设施(重点)地面建筑全
12、面通风设施(重点)第六节第六节 地下全面通风构筑物地下全面通风构筑物一、集气罩需要风量一、集气罩需要风量计算方法计算方法 1控制速度法控制速度法2流量比法流量比法 流量比法的基本思路是把集气罩的排风量流量比法的基本思路是把集气罩的排风量Q3看做是看做是污染气流量污染气流量Qi和从罩口周围吸人室内空气量和从罩口周围吸人室内空气量Q2之和,之和,即:即:3121211(1/)(1)VQQQQQQQK(3-8)流量比流量比二、密闭罩吸风量计算二、密闭罩吸风量计算 全密闭罩的需要风量全密闭罩的需要风量Qmb,一般由两部分组成,一,一般由两部分组成,一部分是由运动物料带人罩内的诱导空气量(如物料部分是由
13、运动物料带人罩内的诱导空气量(如物料输送)或工艺设备供给的空气量(如有鼓风装置的输送)或工艺设备供给的空气量(如有鼓风装置的混砂机),另一部分是为消除内正压并保持一定负混砂机),另一部分是为消除内正压并保持一定负压所需经孔口或不严密缝隙吸人的空气量,即:压所需经孔口或不严密缝隙吸人的空气量,即:(4-13)12mbmbmbQQQ(2)按经验公式或数据确定排风量。)按经验公式或数据确定排风量。Qmb=KD(4-15)在工程中常用以下两种方法来确定排风量:在工程中常用以下两种方法来确定排风量:(1)按开口或缝隙处空气的吸入速度)按开口或缝隙处空气的吸入速度v0计算。计算。(4-14)00mbQv
14、F 2半密闭罩和柜式集气罩半密闭罩和柜式集气罩1ggggQLv S K(4-16)吸风口的速度分布对其控制效果有很大影响,速度吸风口的速度分布对其控制效果有很大影响,速度分布不均匀,污染气流会从吸人速度低的部位逸入分布不均匀,污染气流会从吸人速度低的部位逸入室内。吸风口上的吸人速度一般为室内。吸风口上的吸人速度一般为0.250.75 m/s,也可按表也可按表4 1、4-2及相关手册确定。及相关手册确定。三、外部集气罩三、外部集气罩吸风量计算吸风量计算 1圆形或准圆形侧吸式集气罩圆形或准圆形侧吸式集气罩根据公式(根据公式(4-4)及()及(4-5),圆形或宽长比大于),圆形或宽长比大于0.2的的
15、矩形侧吸式集气罩需要风量按下式计算:矩形侧吸式集气罩需要风量按下式计算:2(10)wbxQxF v20.75(10)wbxQxF v21(10)2wbxQxF v四周无边:四周无边:四周有边:四周有边:(4-17)(4-18)(4-19)对于设在工作台上的外部罩,其排风量:对于设在工作台上的外部罩,其排风量:2条缝罩条缝罩 条缝罩是指宽长比小于条缝罩是指宽长比小于0.2的矩形侧吸式集气罩,其的矩形侧吸式集气罩,其需要风量按下式计算:需要风量按下式计算:(4-20)wbttxQk L xv条缝开口长度条缝开口长度控制距离控制距离控制风速控制风速 3槽边吸气罩槽边吸气罩(4-21)(1)高截面单侧
16、吸风)高截面单侧吸风(2)低截面单侧吸风)低截面单侧吸风(3)高截面双侧吸风(总风量)高截面双侧吸风(总风量)(4)低截面双侧吸风(总风量)低截面双侧吸风(总风量)(5)高截面环形吸风)高截面环形吸风(6)低截面环形吸风)低截面环形吸风0.22()cxBQv ABA0.23()cxBQv ABA0.22()2cxBQv ABA(4-22)(4-23)0.23()2cxBQv ABA(4-24)21.57cxQv D(4-25)(4-26)22.36cxQv D四、热源上部接受罩四、热源上部接受罩吸风量计算吸风量计算 低悬罩需要风量按下式计算:低悬罩需要风量按下式计算:0rQLv F(4-27)
17、高悬罩吸风罩需要风量按下式计算:高悬罩吸风罩需要风量按下式计算:rzQLv F (4-28)罩口断面上热射流流量罩口断面上热射流流量收缩断面上的流量收缩断面上的流量罩口的扩大面积罩口的扩大面积五、吹吸式集气罩五、吹吸式集气罩风量计算风量计算 1临界断面法临界断面法 临界断面法认为,吹吸气口之间必然在一个射流和临界断面法认为,吹吸气口之间必然在一个射流和扩流控制能力皆最弱的断面,即临界断面,吹吸气扩流控制能力皆最弱的断面,即临界断面,吹吸气流的临界断面一般发生在流的临界断面一般发生在x/B=0.60.8之间。之间。(1)临界断面位置)临界断面位置(2)吹气口吹风量)吹气口吹风量(3)吹气口宽度)
18、吹气口宽度(4)吸气口吸风量)吸气口吸风量(5)吸气口宽度)吸气口宽度 x=KB 21LcccccvQK BA Bv21()LccvBK Bv2cxxLQK BA v3xBK B(4-29)(4-30)(4-31)(4-32)(4-33)2ACGIH法法 ACGIH法是美国联邦工业卫生委员会(法是美国联邦工业卫生委员会(ACGIH)推)推荐的计算方法,假设吹出气流的扩展角荐的计算方法,假设吹出气流的扩展角=10,条,条缝式吸风口的高度缝式吸风口的高度Ha按下式计算:按下式计算:tan0.18aHBB(4-34)吸风量:吸风量:1(18002750)cxyQS211cxcxcxQQkB吹风量:吹
19、风量:(4-35)(4-36)吹、吸风口间距吹、吸风口间距液面面积液面面积修正系数修正系数第四章 通风设施 第一节第一节 吸入口与吹出口气流运动规律吸入口与吹出口气流运动规律 第二节第二节 集气罩基本类型与工作原理(重点)集气罩基本类型与工作原理(重点)第三节第三节 集气罩需要风量计算(重点)集气罩需要风量计算(重点)第四节第四节 风筒及其连接件(重点)风筒及其连接件(重点)第五节第五节 地面建筑全面通风设施(重点)地面建筑全面通风设施(重点)第六节第六节 地下全面通风构筑物地下全面通风构筑物一、风筒一、风筒 风筒:是指用一定材料制成的一定断面形状风筒:是指用一定材料制成的一定断面形状的通风风
20、道,它也称为导风设施。对风筒的的通风风道,它也称为导风设施。对风筒的基本要求是基本要求是漏风小、风阻小、重量轻、拆装漏风小、风阻小、重量轻、拆装简便简便。工业通风中使用的风筒可分为刚性和柔性两工业通风中使用的风筒可分为刚性和柔性两大类。大类。1柔性风筒柔性风筒主要有胶布风筒、塑料风筒(塑料软管)、弹主要有胶布风筒、塑料风筒(塑料软管)、弹簧可伸缩胶布风筒、金属软质风筒(金属软管)、簧可伸缩胶布风筒、金属软质风筒(金属软管)、橡胶风筒(橡胶软管)几类。橡胶风筒(橡胶软管)几类。胶布风筒不能用作抽出式通风胶布风筒不能用作抽出式通风2刚性风筒(风管)刚性风筒(风管)刚性风筒一般由硬质材料制成,在各行
21、各业均有应刚性风筒一般由硬质材料制成,在各行各业均有应用,刚性风筒既可用于通风机的吸入段,又用于通用,刚性风筒既可用于通风机的吸入段,又用于通风机的压出段,地面工程一般称为通风管道,简称风机的压出段,地面工程一般称为通风管道,简称风管。风管。通风管道的断面形状有圆形、矩形、异形三种,异通风管道的断面形状有圆形、矩形、异形三种,异形风管还包括螺旋形风管、椭圆形风管。形风管还包括螺旋形风管、椭圆形风管。二、风筒连接及二、风筒连接及附属部件附属部件 1风筒连接部件风筒连接部件 风筒连接部件包括风筒接头、变径管、三通、四通、风筒连接部件包括风筒接头、变径管、三通、四通、弯头及与风机的连接件等。弯头及与
22、风机的连接件等。柔性风筒的接头方式有单反边接头、双反边接头、柔性风筒的接头方式有单反边接头、双反边接头、活三环多反边接头、螺圈接头等多种形式。活三环多反边接头、螺圈接头等多种形式。单反边接头、双反边接头连接方式简单,但漏风大,反边单反边接头、双反边接头连接方式简单,但漏风大,反边接头漏风较小,不易胀开,但局部风阻较大;接头漏风较小,不易胀开,但局部风阻较大;活三环多反边、螺圈接头漏风小、风阻小,但易胀开,拆活三环多反边、螺圈接头漏风小、风阻小,但易胀开,拆装比较麻烦,常在长距离通风时采用。装比较麻烦,常在长距离通风时采用。刚性风筒(风管)一般采用法兰盘连接。为保证法刚性风筒(风管)一般采用法兰
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