,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,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 集气罩教学内容:,1,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1教学要求,2,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,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,3,1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；,1净化系统的组成及系统设计的基本内容一.局部排气净,4,一.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.,一.局部排气净化系统的组成,5,二.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 1、捕集装置设计,6,二、,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,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；,7,2 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。,2 集气罩的集气机理集气罩气流流动的基本理论,8,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r,1,、r,2,，相应气流速度为u,1,、u,2,，由于通过每个等速面的风量相等，则有,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。,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,9,2.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132b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=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。,一.吸入气流,2.罩口的设置位置对气流分布的影响一.吸入气流,10,二.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.吹出气流空气从管口喷出，在空间形成的一股气流称为空气射.,11,二.吹出气流,二.吹出气流,12,表131等温圆射流和扁射流主体参数计算公式,表131等温圆射流和扁射流主体参数计算公式,13,三、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.,三、吸入气流与吹出气流,14,3 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 集气罩的基本类型集气罩：是烟气净化系统污染源的收集装置,15,3 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。,3 集气罩的基本类型一.密闭罩定义：将污,16,2.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,2.整体密闭罩一.密闭罩大容积密闭罩半密闭罩,17,4.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,4.布置要求一.密闭罩局部密闭罩整体密闭罩,18,二.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。,二.排气柜排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行。,19,三.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,三.外部吸(集、排)气罩定义:通过罩的抽吸作用，在污染,20,四.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,四.接受式排气罩 1.定义：接受由生产过程（如热过程、机械运,21,2.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,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,22,6.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,6.设计计算 排气量计算四.接受式排气罩,23,五.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,五.吹吸式排气罩及空气幕 1.吹吸式排气罩的工作原理图 槽,24,2.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,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,25,4.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.气幕及其应用五.吹吸式排气罩及空气幕,26,4,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