局部排风罩设计

2.4 接受罩某些生产过程或设备本身会产生或诱导一定的气流运动，而这种气流运动的方向是固定的，我们只需把排风罩设在污染气流前方，让其直接进入罩内排出即可，这类排风罩称为接受罩。顾名思义，接受罩只起接受作用，污染气流的运动是生产过程本身造成的，而不是由于罩口的抽吸作用造成的。图2-10是接受罩的示意图。接受罩的排风量取决于所接受的污染空气量的大小，它的断面尺寸不应小于罩口处污染气流的尺寸。2.4.1 热源上部的热射流接受罩接受的气流可分为两类：粒状物料高速运动时所诱导的空气流动(如砂轮机等)、热源上部的热射流两类。前者影响因素较多，多由经验公式确定。后者可分为生产设备本身散发的热烟气（如炼钢炉散发的高温烟气）、高温设备表面对流散热时形成的热射流。通常生产设备本身散发的热烟气由实测确定，因而我们着重分析设备表面对流散热时形成的热射流。 热射流的形态如图2-11示。热设备将热量通过对流散热传给相邻空气，周围空气受热上升，形成热射流。我们可以把它看成是从一个假想点源以一定角度扩散上升的气流，根据其变化规律，可以按以下方法确定热射流在不同高度的流量、断面直径等。在的范围内，在不同高度上热射流的流量 m3s （2-3）式中 热源的对流散热量，kJ/s m （2-4）式中 热源至计算断面的距离，m 热源水平投影的直径或长边尺寸，m。对热射流观察发现，在离热源表面处射流发生收缩(通常在以下)，在收缩断面上流速最大，随后上升气流逐渐缓慢扩大。近似认为热射流收缩断面至热源的距离=1.33B（为热源的水平投影面积），收缩断面上的流量按下式计算 ms （2-5）热源的对流散热量 J/s （2-6）热源的对流放热面积，m 热源表面与周围空气的温度差，对流放热系数，=At，J/ms式中 系数，对于水平散热面1.7，垂直散热面1.13， 在某一高度上热射流的断面直径 m （3-7）2.4.2 罩口尺寸的确定理论上只要接受罩的排风量、断面尺寸等于罩口断面上热射流的流量、尺寸，污染气流就会被全部排除。实际上由于横向气流的影响，放射流会发生偏转，可能溢向室内，且接受罩的安装高度越大，横向气流的影响越重，因此需适当加大罩口尺寸和排风量。 热源上部接受罩可根据安装高度的不同分成两大类：低悬罩()，高悬罩（）。为热源的水平投影面积，对于垂直面取热源顶部的射流断面积(热射流的起始角为50)。 1低悬罩(时)： (I)对横向气流影响小的场合，排风罩口尺寸应比热源尺寸扩大150200mm； (2)若横向气流影响较大，按下式确定圆形 m 矩形 m m式中 罩口直径，m； 、罩口尺寸，m； 、热源水平投影尺寸，m2. 高悬罩（） 高悬罩的罩口尺寸按式确定，均采用圆形，直接用表示。2.4.3 热源上部接受罩的排风量1、低悬罩 （2-8） ms收缩断面上的热射流流量，ms罩口的扩大面积，即罩口面积减去热射流的断面积，m；扩大面积上空气的吸入速度，ms。2、高悬罩 （2-9）式中 罩口断面上热射流流量，ms 同式（2-8）例2-1 某金属熔化炉，炉内金属温度为600，周围空气温度为20，散热面为水平面，直径m，在热设备上方0.5m处设接受罩，计算其排风量，确定罩口尺寸。解 由于，该罩为低悬罩 J/s ms罩口断面直径 mm取 m/s排风量 ms2.5 外部罩外部吸气罩是通过罩口的抽吸作用在距离吸气口最远的有害物散发点(即控制点)上造成适当的空气流动，从而把有害物吸入罩内，见图2-12。控制点的空气运动速度为控制风速(也称吸入速度)。罩口要控制扩散的有害物，需要造成必须的控制风速，为此要研究罩口风量、罩口至控制点的距离与控制风速之间的变化规律。2.5.1吸气口的气流运动规律1、点汇吸气口根据流体力学，位于自由空间的点汇吸气口2-13的排风量为 （2-10）式中 ，点1和点2的空气流速，m/s； ，点1和点2至吸气口的距离，m。吸气口在平壁上，吸气气流受到限制，吸气范围仅半个球面，它的排风量为 （2-11） 由公式可以看出，吸气口外某一点的空气流速与该点至吸气口距离的平方成反比，而且它是随吸气口吸气范围的减小而增大的，因此设计时罩口应尽量靠近有害物源，并设法减小其吸气范围。2、圆形或矩形吸气口工程上应用的吸气口都有一定的几何形状、一定的尺寸，它们的吸气口外气流运动规律和点汇吸气口有所不同。目前还很难从理论上准确解释出各种吸气口的流速分布，一般借助实验测得各种吸气口的流速分布图，而后借助此图推出所需排风量的计算公式。图2-14就是通过实验求得四周无法兰边和四周有法兰边的圆形吸气口的速度分布图。两图的实验结果可用式(2-12)和式(2-13)表示。对于无边的圆形或矩形(宽长比不小于1：3)吸气口有 （2-12） 对于有边的圆形或矩形(宽长比不小于I：3)吸气口有 （ 2-13） 式中 吸气口的平均流速m/s； 控制点的吸人速度，m/s； 控制点至吸气口的距离，m； 吸气口面积，m。式(2-12)和式(2-13)仅适用于x1.5d的场合,当x1.5d时，实际的速度衰减要比计算值大。2.5.2 外部吸气罩排风量的确定1、控制风速的确定控制风速值与工艺过程和室内气流运动情况有关，一般通过实测求得。若缺乏现场实测的数据，设计时可参考表2-4确定。表2-4 控制点的控制风速污染物放散情况最小控制风速举例以轻微的速度放散到相当平静的空气中0.250.5槽内液体的蒸发；气体或烟从敞口容器中外逸以较低的初速度放散到尚属平静的空气中0.51.0喷漆室内喷漆；断续的倾倒有尘屑的干物料到容器中；焊接以较大的速度放散出来，或是放散到空气运动迅速的区域12.5在小喷漆室内用高力喷漆；快速装袋或装桶；往运输机上给料以高速放散出来，或是放散到空气运动很迅速地区域2.510磨削；重破碎；滚筒清理2、排风量的确定(1)前面无障碍的自由吸气罩圆形或矩形的吸气口 圆形无边 m3/s 四周有边 m3/s （2-14） 工作台侧吸罩 四周无边 m3/s 四周有边 m3/s （2-15） 式中 实际排风罩的罩口面积，m。 公式(2-14)和式(2-15适用于：的场合 宽长比(b1)13的条缝形吸气口，其排风量按下式计算 自由悬挂无法兰边时 m/s （2-16）自由悬挂有法兰边或无法兰边设在工作台上时 m/s （2-17）有法兰边设在工作台上时 m/s （2-18） 式中，条缝口长度， m。 (2)前面有障碍时的外部吸气罩排风罩如果设在工艺设备上方，出于设备的限制，气流只能从侧面流入罩内。上吸式排风罩的尺寸及安装位置按图确定。为了避免横向气流的影响，要求尽可能小于或等于(罩口长边尺寸)。前面有障碍的罩口尺寸可按下式确定 m （3-19） m （3-20）式中 ，罩口长、短边尺寸，m、污染源长、短边尺寸，m； 罩口距污染源的距离，m。排风量可按下式计算 m/s （3-21）排风罩口敞开面的周长，m；边缘控制点的控制风速， m/s；安全系数，通常 以上确定外部吸气罩排风量的计算方法称为控制风速法。这种方法仅适用于冷过程。 例2-2有一浸漆槽槽面尺寸为 m，为排除有机溶剂蒸气，在其上方设排风罩，罩口至槽口面m，罩的一个长边设有固定挡板，计算排风罩排风量。解 根据表取m/s，则罩口尺寸长边m短边 m罩口敞开面周长 m根据公式有 m/s 设计外部吸气罩时在结构上应注意以下问题： 1为了减少横向气流的影响和罩口的