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  第六章 局部排气净化系统 学习要求 ● 了解局部排气净化系统的组成及其设计内容; ● 掌握集气罩的集气机理; ● 熟悉集气罩的选型和设计; ● 熟悉管道系统的设计内容及其计算; 6.1 集气罩 6.1.1 局部排气净化系统的组成 集 气 罩 管 道 集 气 罩 烟囱 管道 管道 净化设备 风机 图6.1.1 局部排气净化系统示意图 6.1.1 局部排气净化系统的设计内容 ● 集气罩的设计 ● 净化设备的设计 ● 管道系统的设计 ● 风机的选择 ● 烟囱的设计 风机 集 气 罩 管道 集 气 罩 管 道 烟囱 管道 净化设备 图6.1.1 局部排气净化系统示意图 6.1.2 集气罩 集气罩的集气机理 集气罩的基本类型 集气罩的性能参数及设计 6.1.2.1 集气机理 (1)吸入气流 ● 吸气口吸气时,吸气口附近形成负压,周围空气 从四面八方流向吸气口,形成吸入气流或汇流。 假设 当吸气口面积很小时,可视为点汇流; 假定流动没有阻力; 吸气口外气流流线是以吸气口为中心的径向线; 等速面是以吸气口为球心的球面。 6.1.2.1 集气机理 (1)吸入气流 气流流线 ? r2 ? ? ?? ? ? 2 ? r1 ? ? 2 显然,设计集气罩时, 尽量减少吸气口到污染 源的距离。 图7.2.1 点汇气流流动情况(无挡板) 6.1.2.1 集气机理 (1)吸入气流 等速面 r3 r4 Q ? 2?r32?3 ? 2?r42?4 Q ? 4?r ? ? 4?r ? 2 1 1 2 2 2 可见,在相同的距离上, 有挡板的吸气速度比无 挡板的大一倍。因此, 设计集气罩时,尽量减 少吸气范围。 图6.2.2 点汇气流流动情况(有挡板) 6.1.2.1 集气机理 (2)吹出气流 ● 空气从孔口吹出,在空间形成的气流称为吹出气 流或空气射流。 分类 按孔口形状 圆射流、矩形射流和条缝射流 按约束条件 按温度差 按动力 自由射流和受限射流 等温射流和非等温射流 机械射流和热射流 6.1.2.1 集气机理 (2)吹出气流 图6.2.3 等温自由圆射流结构示意图 图中R0为圆形吹气口半径,R为圆射流断面半径。 假设吹气口速度是完全均匀的,射流边界为圆锥面。 圆锥的顶点M称为极点,圆锥半顶角?称射流扩散角。 6.1.2.1 集气机理 (2)吹出气流 图6.2.3 等温自由圆射流结构示意图 射流中保持原出口速度?0的部分称为射流核心(AOD)。 射流中速度小于?0的部分称为射流主体(OACFDO)。 射流核心消失的BOE断面称为过渡断面。 6.1.2.1 集气机理 (2)吹出气流 图6.2.3 等温自由圆射流结构示意图 出口断面至过渡断面称为起始段,过渡面后称主体段。 将图示用于扁射流的断面结构时,用半高度b0代替R0。 同样用b表示射流断面的半高度。 6.1.2.1 集气机理 (2)吹出气流 等温自由圆射流的一般特征: ①射流边缘有卷吸周围空气的作用,主要由于湍流 动量交换所致; ②由于射流边缘的卷吸作用,射流断面不断扩大, 射流流量不断增加; ③射流核心段呈锥形不断缩小,365bet。核心段后射流速度 逐渐下降; ④射流中静压和周围静止空气的压强相同; ⑤射流各断面的速度分布相似,动量相等。 6.1.2.2 集气罩的基本类型 (1)密闭罩 ● 密闭罩是利用罩子把污染源局部或整体密闭起来, 使污染物的扩散被限制在很小的密闭空间内,通过 动力设备的抽气,使罩内保持负压,罩外空气经罩 上缝隙流入罩内,以达到防止污染物外逸的目的。 密闭罩的特点 所需排风量最小,控制效果最好,且不受室内 横向气流的干扰。 6.1.2.2 集气罩的基本类型 (1)密闭罩 图6.2.4 密闭罩 6.1.2.2 集气罩的基本类型 (2)排气柜 ● 排气柜也叫半密闭罩,是在密闭罩上开有较大的操 作孔,通过操作孔吸入大量的气流来控制污染物的 外逸。 排气柜的特点 所需排风量比密闭罩大,比其他型式集气罩小, 控制效果好。 6.1.2.2 集气罩的基本类型 (2)排气柜 图6.2.5 排气柜 6.1.2.2 集气罩的基本类型 (3)外部集气罩 这类集气罩通称为外部集气罩。 外部集气罩的特点 外部集气罩的吸气方向一般与污染气流运动方 向不一致,需要较大风量才能控制污染气流的 扩散,而且容易受室内横向气流的干扰,导致 捕集效率较低。 ● 依靠罩口外吸气流的运动,把污染物全部吸入罩内, 6.1.2.2 集气罩的基本类型 (3)外部集气罩 图6.2.6 外部集气罩 6.1.2.2 集气罩的基本类型 (4)接受式集气罩 ● 某些生产过程或设备本身会产生或诱导气流运动,并带 动污染物一起运动,如加热或惯性作用。接受式集气罩 即沿污染气流流线方向设置吸气罩口,污染气流便可借 助自身的流动能量进入罩口。 图6.2.7 接受式集气罩 6.1.2.2 集气罩的基本类型 (5)吹吸式集气罩 ● 当外部集气罩与污染源距离较大,单纯依靠罩口的抽吸 作用往往无法控制污染物的扩散,需要在外部集气罩的 对面设置吹气口,将污染气流吹向外部集气罩的吸气口, 以提高控制效果。 图6.2.8 吹吸式集气罩 6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计 (1)性能参数 ● 排风量的计算--控制速度法 控制点:从污染源散发的 污染物的扩散速度减小到 零的位置。 扩散距离P:污染源中心 到控制点的距离。 控制距离x:控制点到罩 口的距离。 控制速度?x:集气罩在控 制点所造成的能吸走污染 物的最小吸气速度。 图6.2.9 控制速度法 6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计 (1)性能参数 ● 排风量的计算--控制速度法 控制速度的大小根据经验确定,如表7.2.1。 表6.2.1 污染源的控制速度 6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计 (1)性能参数 ● 排风量的计算--控制速度法 对于无边的圆形或矩形(宽长比大于或等于0.2): ?0 10x 2 ? A ? ?x A ?0 10x 2 ? A ? 0.75 ?x A Q ?? 0A ? ?x (10x 2 ? A) 对于有边的圆形或矩形(宽长比大于或等于0.2): Q ?? 0A ? 0.75 ?x (10x2 ? A) 式中:?0,?x-分别为吸入口平均风速和控制速度,m/s; x-控制距离,m; A-吸气口的横断面积,m2。 6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计 (1)性能参数 ● 排风量的计算--流量比法 基本思路:把集气罩的排风量Q看作是污染气流 量Q1和罩口周围吸入空气量Q2之和。 Q ? Q1 ? Q2 ? Q1 (1 ? Q2 / Q1 ) ? Q1 (1 ? K ) 保证污染物不逸出罩外的最小K值称为临界流量 比或极限流量比。 KV ? (Q2 / Q1 )limit 这种依据KV值计算集气罩排风量Q的设计方法即 为流量比法(P519-P521)。 6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计 (1)性能参数 ● 压力损失的确定 集气罩的压力损失一般为压力损失系数与连接直 管中动压的乘积。 ?P ? ? ? P ? ?? ??2 2 ?? 1 ? 2 ?1 对于结构形状一定的集气罩,压力损失系数和流 量系数为常数,且能相互求取。 6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计 (1)性能参数 ● 压力损失 的确定 表6.2.2 集气罩的流量系数和压力损失系数 6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计 (2)集气罩的设计 ● 设计内容 结构选型和性能参数计算 ● 设计原则 用最小的排风量达到最大的控制效果。 ● 设计要求 P522。 密闭罩的设计 吹吸式集气罩的设计 外部集气罩的设计 槽边集气罩的设计 接受式集气罩的设计 6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计 (2)集气罩的设计--槽边集气罩的设计 ● 槽边集气罩的结构形式 平口式:吸气范围大,排风量大。 条缝式:吸气范围小,排风量小。 高截面(E≥250mm) √ 低截面(E250mm) 单侧:B≤700mm。 双侧:B700mm。 等高条缝:f/F≤0.3(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型)。 楔形条缝:f/F0.3。 6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计 (2)集气罩的设计--槽边集气罩的设计 ● 条缝式槽边集气罩排风量计算 高截面单侧排风: 低截面单侧排风: 高截面双侧排风: 低截面双侧排风: 高截面环形排风: 低截面环形排风: Q ? 2?x AB(B / A) 0.2 Q ? 3?x AB(B / A)0.2 Q ? 2?x AB( B / 2 A)0.2 Q ? 3?x AB( B / 2 A)0.2 Q ? 1.57?x D 2 Q ? 2.36?x D2 6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计 (2)集气罩的设计--槽边集气罩的设计 ● 槽边集气罩局部阻力计算 ?P ? ? ? ?? 2 2 0

2020-10-11 00:35