第10章 集气罩

1、 采用局部排气通风方法控制空气污染物扩散的依据：空气采用局部排气通风方法控制空气污染物扩散的依据：空气 污染物在车间的扩散是污染物依附于气流运动而扩散的，污染物在车间的扩散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而达到改善车间内外空气环境质量 的目的。的目的。 控制污染物扩散的局部通风方法，就是在局部污染源设置控制污染物扩散的局部通风方法，就是在局部污染源设置 集气罩集

2、气罩 ，把污染空气搜集起来并经净化后排至室外。，把污染空气搜集起来并经净化后排至室外。 ： l净化系统的组成及基本内容净化系统的组成及基本内容 l集气罩的集气机理集气罩的集气机理 l集气罩的基本类型集气罩的基本类型 l集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算 l集气罩设计的方法集气罩设计的方法 ：集气罩的集气机理及设计方法：集气罩的集气机理及设计方法 污染源控制装置：集气罩、排风管道污染源控制装置：集气罩、排风管道 控制污染源，并将其导入净化装置中。控制污染源，并将其导入净化装置中。 烟气除尘及净化装置：净化设备烟气除尘及净化装置：净化设备 由不同台数和组合形式组成。由不同台数和组合形式组成。

3、 烟气最终处理装置：风机和烟囱烟气最终处理装置：风机和烟囱 局部排气净化系统示意图：局部排气净化系统示意图： 集气罩：用以捕集污染气流集气罩：用以捕集污染气流，其性能对净化系统，其性能对净化系统 的技术经济指标的技术经济指标 有直接的影响。污染源设备结构和生产操作工艺的不同、集气罩的有直接的影响。污染源设备结构和生产操作工艺的不同、集气罩的 形式多种多样。形式多种多样。 风管：用以输送气流的管道。通过风管使系统的设备和部件联成一风管：用以输送气流的管道。通过风管使系统的设备和部件联成一 个整体。个整体。 净化设备：防止大气污染。采用净化设备进行处理，达到排放标准净化设备：防止大气污染。采用净化

4、设备进行处理，达到排放标准 后后 ，才能排入大气。，才能排入大气。 通风机：系统中气体流动的动力设备，为了防止通风机的磨损和腐通风机：系统中气体流动的动力设备，为了防止通风机的磨损和腐 蚀，通常把风机设在净化设备的后面。蚀，通常把风机设在净化设备的后面。 烟囱：排气装置。必须具有一定的高度，使污染物在大气中稀释、烟囱：排气装置。必须具有一定的高度，使污染物在大气中稀释、 扩散或沉降，从而保证地面浓度不超过环境空气质量标准。扩散或沉降，从而保证地面浓度不超过环境空气质量标准。 其他：根据处理对象不同其他：根据处理对象不同( (如含尘气体、有毒高温易燃易爆气体等如含尘气体、有毒高温易燃易爆气体等)

5、 ) 还应增设必要的设备，如清灰孔、冷却装置、余热利用装置、防爆还应增设必要的设备，如清灰孔、冷却装置、余热利用装置、防爆 装置、消音器、各种阀门仪表等。装置、消音器、各种阀门仪表等。 ：包括集气罩的结构形式、安装位置及性能参：包括集气罩的结构形式、安装位置及性能参 数等数等。 ：污染物的种类与性质；处理量；净化效率；净：污染物的种类与性质；处理量；净化效率；净 化系统的环境、经济及社会效益。化系统的环境、经济及社会效益。 ：设备投资费；运行费用；总费用：设备投资费；运行费用；总费用 ： 其选择和设计一般分其选择和设计一般分5 5个步骤。个步骤。 ：搜集资料，全面考虑影响设备系能的各种因素；：

6、搜集资料，全面考虑影响设备系能的各种因素； b.b. 根据排放标准和生产要求，根据排放标准和生产要求，； c.c. 根据污染物性质（组成、含量、温度、湿度等）和操作条根据污染物性质（组成、含量、温度、湿度等）和操作条 件确定件确定（吸收、吸附或除尘等）和（吸收、吸附或除尘等）和（几（几 级处理、是否预冷或预热、调湿及吸收剂或吸附剂选择），级处理、是否预冷或预热、调湿及吸收剂或吸附剂选择）， 在此基础上，决定净化设备的选择范围。在此基础上，决定净化设备的选择范围。 d.d. 对设备的技术指标和经济指标进行全面比较，对设备的技术指标和经济指标进行全面比较， ； ，设计应满足其排放，设计应满足其排放

7、 浓度达到当地排放标准的要求。浓度达到当地排放标准的要求。 （详见（详见第十一章第十一章） ：主要包括管道布置、管：主要包括管道布置、管 道内气体流速的确定、管径选择、压力损失计算及通风机选择道内气体流速的确定、管径选择、压力损失计算及通风机选择 等。等。 （详见第四章）：包括结构尺寸及工艺参数（详见第四章）：包括结构尺寸及工艺参数 （烟囱高度、内径、排气速度等）的设计。（烟囱高度、内径、排气速度等）的设计。 ： 如除尘系统的清灰孔、高温烟气的冷却装置、余热利用装置及如除尘系统的清灰孔、高温烟气的冷却装置、余热利用装置及 满足钢材热胀冷缩的管道补偿器，输送易燃易爆气体时所设的满足钢材热胀冷缩的

8、管道补偿器，输送易燃易爆气体时所设的 防爆装置，用于调节系统风量和压力平衡的各种阀门，用于测防爆装置，用于调节系统风量和压力平衡的各种阀门，用于测 量系统内各种参数的测量仪表、控制仪器和测孔，用于支撑和量系统内各种参数的测量仪表、控制仪器和测孔，用于支撑和 固定管道、设备的支架，用于降低风机噪声的消音装置等。固定管道、设备的支架，用于降低风机噪声的消音装置等。 集气罩是烟气净化系统污染源的收集装置，是一种流体动力集气罩是烟气净化系统污染源的收集装置，是一种流体动力 学捕集学捕集 ，可将粉尘及气体污染源导入净化系统，同时防止其，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，

9、造成污染。向生产车间及大气扩散，造成污染。 吸气口气流的吸入流动吸气口气流的吸入流动 吹气口气流的吹出流动吹气口气流的吹出流动 一个敞开的管口是最简单的吸气口，当吸气时，在吸气口附近形成一个敞开的管口是最简单的吸气口，当吸气时，在吸气口附近形成 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。当负压，周围空气从四面八方流向吸气口，形成吸入气流或汇流。当 吸气口面积很小时，可视为点汇流。吸气口面积很小时，可视为点汇流。 图图 点汇气流流动情况点汇气流流动情况 假定流动没有阻力，在吸气口外气流假定流动没有阻力，在吸气口外气流 流动的流线是以吸气口为中心的径向流动的流线是以吸气口为中心的径向

10、 线，等速面是以吸气口为球心的球面，线，等速面是以吸气口为球心的球面， 如图所示。如图所示。 吸气管吸气时，在吸气管口附近形成吸气管吸气时，在吸气管口附近形成 负压，周围空气从四面流向吸气口。负压，周围空气从四面流向吸气口。 当吸气口面积较小时当吸气口面积较小时 ，可视为，可视为 “ “点点 汇汇”。 若在吸气口的四周加上挡板，如图若在吸气口的四周加上挡板，如图b b所所 示，吸气范围减少一半，其等速面为示，吸气范围减少一半，其等速面为 半球面。半球面。 实际上，吸气口是有一定大小的，气体流动也是有阻力的。所以，吸气实际上，吸气口是有一定大小的，气体流动也是有阻力的。所以，吸气 区气体流动的等

11、速面不是球面而是椭球面。区气体流动的等速面不是球面而是椭球面。 吸气口气流速度分布特点：吸气口气流速度分布特点： 在吸气口附近的等速面近似与吸气口平行，随离吸气口距离在吸气口附近的等速面近似与吸气口平行，随离吸气口距离x x的增大，的增大， 逐渐变成椭圆面，而在逐渐变成椭圆面，而在1 1倍吸气口直径倍吸气口直径d d处已接近为球面。因此，当处已接近为球面。因此，当x/d x/d 1 1时，可近似当作点汇，吸气量时，可近似当作点汇，吸气量q q可按式可按式1 1、3 3计算。当计算。当x/dx/d1 1时，应根时，应根 据有关气流衰减公式计算。据有关气流衰减公式计算。 吸气口气流速度衰减较快。如

12、图所示，当吸气口气流速度衰减较快。如图所示，当x/dx/d1 1时，该点气流速度已时，该点气流速度已 大约降至吸气口流速的大约降至吸气口流速的7.5%7.5%。 对于结构一定的吸气口，不论对于结构一定的吸气口，不论 吸气口风速大小，其等速面形状吸气口风速大小，其等速面形状 大致相同。而吸气口结构形式不大致相同。而吸气口结构形式不 同，其气流衰减规律则不同。同，其气流衰减规律则不同。 图图 四周无边圆形吸气口的速度分布四周无边圆形吸气口的速度分布 图图 四周有边圆形吸图气口的速度分布图四周有边圆形吸图气口的速度分布图 l空气从孔口吹出，在空间形成的气流称为吹出气流或射流。空气从孔口吹出，在空间形

13、成的气流称为吹出气流或射流。 l喷吹孔可以是圆形、矩形和扁矩形（长短边之比大于喷吹孔可以是圆形、矩形和扁矩形（长短边之比大于10:110:1）。按孔）。按孔 口形状可以将射流分为圆射流、矩形射流和扁射流（条缝射流）；口形状可以将射流分为圆射流、矩形射流和扁射流（条缝射流）； l据空间界壁对射流的约束条件，射流可分为自由射流（吹向无限空据空间界壁对射流的约束条件，射流可分为自由射流（吹向无限空 间）和受限射流（吹向有限空间）；间）和受限射流（吹向有限空间）； l按射流温度与周围空气温度是否相等，可分为等温射流和非等温射按射流温度与周围空气温度是否相等，可分为等温射流和非等温射 流；流； l据射流

14、产生的动力，还可将射流分为机械射流和热射流。据射流产生的动力，还可将射流分为机械射流和热射流。 l圆射流可向上下左右扩散，扁射流只能向条缝吹出口两侧方向扩散，圆射流可向上下左右扩散，扁射流只能向条缝吹出口两侧方向扩散， 方形吹出口及长宽比接近方形吹出口及长宽比接近1 1的矩形风口喷出的矩形射流，在距离大的矩形风口喷出的矩形射流，在距离大 于于1010倍吹出口直径（面积的平方根）后，射流断面几乎成为圆形。倍吹出口直径（面积的平方根）后，射流断面几乎成为圆形。 l非等温射流，由于热浮力的作用，射流轴线将产生弯曲。射流温度非等温射流，由于热浮力的作用，射流轴线将产生弯曲。射流温度 高于室内空气温度时

15、，轴线向上弯曲，反之轴线向下弯曲。高于室内空气温度时，轴线向上弯曲，反之轴线向下弯曲。 1 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；）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。的流量。 2 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）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，其作用范围较气口的距离的平方成反比。所以，吸气口能量衰减很快，

16、其作用范围较 小。小。 吹出气流在较远处仍能保吹出气流在较远处仍能保 持其能量密度，吸入气流持其能量密度，吸入气流 则在离吸气口不远处其能则在离吸气口不远处其能 量密度就急剧下降。这亦量密度就急剧下降。这亦 表明，吹出气流的控制能表明，吹出气流的控制能 力大，而吸入气流则有利力大，而吸入气流则有利 于接受。于接受。 吹出气流在较远处仍能保持其能量密度，吸入气流则在离吸气口不远处吹出气流在较远处仍能保持其能量密度，吸入气流则在离吸气口不远处 其能量密度就急剧下降。这亦表明，吹出气流的控制能力大，而吸入气其能量密度就急剧下降。这亦表明，吹出气流的控制能力大，而吸入气 流则有利于接受。因此，可以利用

17、吹出气流作为动力，把污染物输送到流则有利于接受。因此，可以利用吹出气流作为动力，把污染物输送到 吸气口再捕集，或者利用吹出气流阻挡、控制污染物的扩散，这种把吹吸气口再捕集，或者利用吹出气流阻挡、控制污染物的扩散，这种把吹 气和吸气结合起来的集气方式称为气和吸气结合起来的集气方式称为吹吸气流吹吸气流。 由两股气流组合而成的气由两股气流组合而成的气 流。在集气罩设计中，利流。在集气罩设计中，利 用吹出气流与吸入气流联用吹出气流与吸入气流联 合作用来提高所需合作用来提高所需“控制控制 风速风速”的形成，称为吹吸的形成，称为吹吸 式集气罩。式集气罩。 吸气式吸气式 吹吸式吹吸式 按集气罩与污染源的相对

18、位置及适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：用范围，吸气式集气罩分为： 密闭密闭 罩、排气柜、外部集气罩、接受式罩、排气柜、外部集气罩、接受式 集气罩等集气罩等 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。室内气流干扰，设计中应优先选用。 按照按照结构形式分为：结构形式分为： l局部密闭罩局部密闭罩 特点：体积小，材料消耗少，操作与检修方便；特点：体积

19、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。适用：产尘点固定、产尘气流速度较小且连续产尘的地点。 l整体密闭罩整体密闭罩 特点：容积大，密闭性好。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。适用：多点尘源、携气流速大或有振动的产尘设备。 l大容积密闭罩大容积密闭罩 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。内进行。 适用：多点源、阵发性、气流速度大的设备和污染源。适用：多点源、阵发性、气流速度大的设备和污染源。 布置要求布置要求 l设置必要的

20、观察窗，操作门和检修门。设置必要的观察窗，操作门和检修门。 l罩内应保持一定的均衡负压。罩内应保持一定的均衡负压。 l尽量避开扬尘中心，防止大量物料随气流带至罩口被吸走。尽量避开扬尘中心，防止大量物料随气流带至罩口被吸走。 l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。密闭罩容积，吸风点设于罩子顶部最高点。 罩内风量罩内风量q q（m m3 3/s/s）可由下式获得：可由下式获得： q=qq=q1 1+q+q2 2+q+q3 3+q+q4 4+q+q5 5-q-q6 6 q q1 1- -被

21、运动物料带入罩内的诱导空气量；被运动物料带入罩内的诱导空气量；q q2 2- -由罩密闭不严处吸入由罩密闭不严处吸入 的空气量；的空气量；q q3 3- -由化学反应，受热膨胀，水分蒸发等产生的气体由化学反应，受热膨胀，水分蒸发等产生的气体 量量； q q4 4- -由于设备运转而鼓入罩内的空气量；由于设备运转而鼓入罩内的空气量；q q5 5- -被压实的物料所被压实的物料所 排挤出的空气量；排挤出的空气量；q q6 6- -随物料排出所带走的烟气量。随物料排出所带走的烟气量。 实际中常根据经验数据和有关手册来确定。实际中常根据经验数据和有关手册来确定。 结构形式结构形式 a a、排气口在操作

22、口对面、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。操作口气流分布较均匀，有害气体外逸的可能性较小。 b b、排气口设在柜顶、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，操作口上部形成较大进气流速，而下部进气流速较小， 气柜气柜 内易形成涡流，可能造成有害气体外逸内易形成涡流，可能造成有害气体外逸 c c、在对面和顶部同时设置排气口、在对面和顶部同时设置排气口 布置要求：尽量避开门窗和其它进风口。布置要求：尽量避开门窗和其它进风口。 排气柜的排气量可按下式计算：排气柜的排气量可按下式计算：q =q = 0 0a a0 0 q -q -排气量；排气量；

23、 0 0- -操作口的平均吸气速度，一般选用操作口的平均吸气速度，一般选用0.50.51.5m/s1.5m/s， 对危害性大的烟气，取较大值；对危害性大的烟气，取较大值；a a0 0- -操作口的面积；操作口的面积；-安全系安全系 数，一般情况下介于数，一般情况下介于1.051.05 1.101.10。 图图 整体密闭罩整体密闭罩图图 大容积密闭罩大容积密闭罩 图图 局部密闭罩局部密闭罩 图图 排气柜排气柜 a. a.排气点设于下部的排排气点设于下部的排 气柜气柜 b. b.排气点设于上部的排排气点设于上部的排 气柜气柜 c. c.上下部均设排气点的上下部均设排气点的 排气柜排气柜 通过罩的抽

24、吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起来的集通过罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起来的集 气罩。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。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、槽边吸气罩常见形式：顶吸罩、侧面吸罩、底吸罩、槽边吸气罩 定义：接受由生产过程（如热过程、机械运动过程）中产生或诱定义：接受由生产过程（如热过程、机械运动过程）中产生或诱 导出来的污染气流的一种排气罩。导出来的污染气流的一种排气罩。 特点：罩口外的气流运动不是由于罩子的抽吸作用

25、，而是由于生特点：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。产本身过程产生。 类型类型: a.: a.低悬罩低悬罩( (罩口高度罩口高度1.5a1.5a1.5a1/2 1/2) ) a- a-热设备的水平投影面积。热设备的水平投影面积。 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 气罩的对面设置一吹气口，从而形成一层空气幕阻止污染物的散气罩的对面设置一吹气口，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。逸，同时也诱导污染气流一起向排气罩流动。 特点：采用气幕抑制污染物扩

26、散，具有气量小，抗干扰能力强，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。不影响工艺操作、效果好的特点。 适用：在槽、台宽度较大（适用：在槽、台宽度较大（2m2m）的工作槽上，采用此类排气）的工作槽上，采用此类排气 罩控制污染物的扩散，效果较佳。罩控制污染物的扩散，效果较佳。 吹吸式排气罩设计时注意事项吹吸式排气罩设计时注意事项 a.a. 防止吹气射流产生弯曲；防止吹气射流产生弯曲； b.b. 条缝口宽度速度：高条缝口宽度速度：高h h2 257mm57mm，以防吹气口堵塞，吹气，以防吹气口堵塞，吹气 射流初速度射流初速度 2 21012m/s101

27、2m/s。 c.c. 吹气罩排气量：一般为吹气射流末端速度的吹气罩排气量：一般为吹气射流末端速度的1.11.251.11.25倍。倍。 d.d. 吹气口高度。吹气口高度。 作用：可有效地抑制污染物扩散。作用：可有效地抑制污染物扩散。 应用：应用： a.a. 当接受罩悬挂较高时，用吹气射流阻挡横向气流。当接受罩悬挂较高时，用吹气射流阻挡横向气流。 b.b. 采用气幕控制破碎机料坑的扬尘。采用气幕控制破碎机料坑的扬尘。 c.c. 采用气幕控制整个车间的污染源。采用气幕控制整个车间的污染源。 表示集气罩性能的主要技术指标为排风量和压损。表示集气罩性能的主要技术指标为排风量和压损。 集气罩排风量集气罩

28、排风量q(mq(m3 3/s)/s)，可以通过实测罩口的平均吸气速度，可以通过实测罩口的平均吸气速度 0 0 (m/s) (m/s) 和罩口面积和罩口面积a a0 0(m(m2 2) )确定：确定：q= q= 0 0 a a0 0 (m(m3 3/s)/s) 也可以通过实测连接罩口上的平均吸气速度也可以通过实测连接罩口上的平均吸气速度 (m/s) (m/s) ，气流动，气流动 压压p pd d(pa)(pa)或静压或静压p ps s(pa)(pa)及其管道断面积及其管道断面积a (ma (m2 2) )按下式确定：按下式确定： q= q= a a =a(2/=a(2/ ) ) p pd d 1

29、/2 1/2 (m (m3 3/s) /s) 或或q=q= a(2/a(2/ ) ) p ps s 1/2 1/2 (m (m3 3/s)/s) 气体密度，气体密度，kg/mkg/m3 3； - -集气罩的流量系数集气罩的流量系数 l 控制速度法：指在罩口前污染物扩散方向的任意点上均能控制速度法：指在罩口前污染物扩散方向的任意点上均能 使污染物随吸入气流流入罩内并随其捕集所必须的最小吸使污染物随吸入气流流入罩内并随其捕集所必须的最小吸 气速度。再根据不同型式集气罩的气流衰减规律求罩口上气速度。再根据不同型式集气罩的气流衰减规律求罩口上 气流速度气流速度a a0 0 ，已知罩口面积后，即可求得，

30、已知罩口面积后，即可求得 q= q= 0 0 a a0 0 。 l 流量比法流量比法 把集气罩排风量把集气罩排风量q q3 3看作是污染气流量看作是污染气流量q q1 1和从罩口周围吸入室和从罩口周围吸入室 内空气量内空气量q q2 2之和，即：之和，即：q q3 3=q=q1 1+q+q2 2=q=q1 1(1+q(1+q2 2/q/q1 1)=q)=q1 1(1+k)(1+k) k kv v=(q=(q2 2/q/q1 1) )limit limit k k：为流量比；：为流量比；k kv v：通过实验求出，与污染物发生量无关，只：通过实验求出，与污染物发生量无关，只 与污染源和集气罩的相

31、对尺寸有关。与污染源和集气罩的相对尺寸有关。 压损一般表示为压力损失系数与连接直管中动压压损一般表示为压力损失系数与连接直管中动压p pd d的乘积：的乘积： 由于集气罩罩口处于大气中，所以该处的全压等于零，因而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：集气罩的压力损失写为： p=0p=0p=p= (p(pd d-p-ps s)=|p)=|ps s| |p pd d = =（ （ p pd d / |p/ |ps s| | ）1/2 1/2 =1/=1/（ 1 1 ）1/2 1/2 ：流量系数；：流量系数； ：压力损失系数：压力损失系数 2 2 d pp a.

32、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。在最小的范围内，以便防止横向气流的干扰，减少排气量。 b.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。利用污染气流的初始动能。 c.c. 在保证控制污染的条件下，尽量减少集气罩的开口面积，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；以减少排风量； d.d. 集气罩的吸气气流不允许经过人的呼吸区再进入罩内；集气罩的吸气气流不允许经

33、过人的呼吸区再进入罩内； e.e. 集气罩的结构不应妨碍人工操作和设备检修。集气罩的结构不应妨碍人工操作和设备检修。 结构形式：局部密闭罩；整体密闭罩；大容积密闭罩结构形式：局部密闭罩；整体密闭罩；大容积密闭罩 布置要求布置要求 l设置必要的观察窗、操作门和检修门设置必要的观察窗、操作门和检修门 l罩内应保持一定的均衡负压罩内应保持一定的均衡负压 l尽量避开扬尘中心，防止大量物料随气流带至罩口被吸走尽量避开扬尘中心，防止大量物料随气流带至罩口被吸走 l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

34、点密闭罩容积，吸风点设于罩子顶部最高点 密闭罩的排气量计算密闭罩的排气量计算 l按开口或缝隙处空气吸入速度按开口或缝隙处空气吸入速度 0 0 计算：计算：q=fq=f0 0 0 0 l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： q=kd q=kd 结构形式结构形式 l罩在操作口对面罩在操作口对面 l柜在操作口顶部柜在操作口顶部 l在对面和顶部同时设置排气口在对面和顶部同时设置排气口 排气柜的排气量计算排气柜的排气量计算 排气柜的排气量排气柜的排气量 可按下式计算：可按下式计算： q =q = 0 0a a0 0 q q：排气量；：排气量；u u0 0：操作口的平均吸气速度，一般选

35、用：操作口的平均吸气速度，一般选用0.50.5 1.5m/s1.5m/s，对危害性大的烟气，取较大值；，对危害性大的烟气，取较大值；a a0 0：操作口的面：操作口的面 积；积； ：安全系数，一般情况下介于：安全系数，一般情况下介于1.051.05 1.101.10。 注意事项：注意事项： 遵循吸捕原则，即通过建立吸捕气流，其流速足以克服各方向二次气遵循吸捕原则，即通过建立吸捕气流，其流速足以克服各方向二次气 流的速度而把污染物带入罩内，并按所需吸捕速度计算吸风量。流的速度而把污染物带入罩内，并按所需吸捕速度计算吸风量。 吸捕速度应大于最不利控制点的横穿或背向气流速度。吸捕速度不能吸捕速度应大

36、于最不利控制点的横穿或背向气流速度。吸捕速度不能 小于小于0.75m/s0.75m/s，一般在，一般在0.250.251 m/s1 m/s之间选用。之间选用。 气流速度：吸捕速度为克服各种背向、横向气流，使罩前任意一点的气流速度：吸捕速度为克服各种背向、横向气流，使罩前任意一点的 污染物均能吸入罩内的速度。污染物均能吸入罩内的速度。 l罩口速度是使被吸捕的污染物进入罩内所应具有的罩口截面速度。罩口速度是使被吸捕的污染物进入罩内所应具有的罩口截面速度。 l空腔速度是罩腔或抽气室内的气流速度。空腔速度是罩腔或抽气室内的气流速度。 l缝口速度指条缝罩开缝处具有的气流速度。为使缝口速度均匀，空缝口速度

37、指条缝罩开缝处具有的气流速度。为使缝口速度均匀，空 腔速度应小于缝口速度的腔速度应小于缝口速度的1/21/2。 l管道速度是连接管的截面风速。管道速度是连接管的截面风速。 l运载速度是将吸进罩内的尘粒输送走的最低速度。运载速度是将吸进罩内的尘粒输送走的最低速度。 l管道速度应大于最大尘粒的运载速度。管道速度应大于最大尘粒的运载速度。 吸风量的计算吸风量的计算 罩口为圆形或矩形（宽长比罩口为圆形或矩形（宽长比b/l0.2b/l0.2），沿罩子轴线的气流速度），沿罩子轴线的气流速度 衰减公式为衰减公式为 于是：于是： 0 0- -罩口气流速度，罩口气流速度，m/sm/s；u ux x- -控制点的

38、控制速度；控制点的控制速度；x- x-罩口到控制点罩口到控制点 的距离，的距离，m m；a a0 0- -罩口面积，罩口面积，m m2 2；c-c-系数，与外部吸气罩的结构、系数，与外部吸气罩的结构、 形状和布置情况有关。形状和布置情况有关。 外部吸气罩吸风量公式：外部吸气罩吸风量公式：q = q = 0 0 a a0 0 于是可采用下述吸风量公式：于是可采用下述吸风量公式： x x- -最不利控制点的吸捕速度；吸捕速度取决于尘化情况和二次气最不利控制点的吸捕速度；吸捕速度取决于尘化情况和二次气 流强弱；流强弱；a ax x- -最不利控制点的等速面积；等速面积取决于罩口形式。最不利控制点的等

39、速面积；等速面积取决于罩口形式。 2 00 0 (10) x cxa a 2 0 0 0 (10) x cxa a 2 0 (10) xx qcxaqa或 类型类型: : l低悬罩低悬罩( (罩口高度罩口高度1.5a1.5a1.5a1/2 1/2) ) 设计计算设计计算 l热射流计算热射流计算 l排气量计算排气量计算 吹吸式排气罩的工作原理吹吸式排气罩的工作原理 吹吸式排气罩的设计计算吹吸式排气罩的设计计算 气幕及其作用气幕及其作用 管道布置与设计是环境工程设计中一个重要的组成部分。在对净化管道布置与设计是环境工程设计中一个重要的组成部分。在对净化 装置及管道进行配置和设计计算后，才能合理的选

40、择设计净化系统装置及管道进行配置和设计计算后，才能合理的选择设计净化系统 的通风机、泵及电动机，以及进行运行控制设计等。管道布置与设的通风机、泵及电动机，以及进行运行控制设计等。管道布置与设 计是在完成设备平、立面布置之后进行的一项工作。计是在完成设备平、立面布置之后进行的一项工作。 管道布置与设计的主要内容包括：管道布置与设计的主要内容包括： a.a. 管道材质、管径的选择与计算；管道材质、管径的选择与计算； b.b. 管道支架的设计；管道支架的设计； c.c. 管道布置图管道布置图( (配管图配管图) )； d.d. 管道投资概算；管道投资概算； e.e. 施工说明施工说明。 污染物混合可

41、能引起燃烧和爆炸；污染物混合可能引起燃烧和爆炸； 不同温度气体混合引起管道内结露；不同温度气体混合引起管道内结露； 不同污染物混合影响回收利用。不同污染物混合影响回收利用。 符合处理工艺流程的要求，并能满足处理的要求；符合处理工艺流程的要求，并能满足处理的要求； 便于操作管理，并能保证安全运行；便于操作管理，并能保证安全运行； 便于管道的安装和维护；便于管道的安装和维护； 要求管道整齐美观，标志明显，并尽量节约材料和投资要求管道整齐美观，标志明显，并尽量节约材料和投资 a.a. 输送易燃、易爆物料时，管道中应设安全阀、防爆阀、阻火器、输送易燃、易爆物料时，管道中应设安全阀、防爆阀、阻火器、 水

42、封，且远离人们经常工作和生活的区域；水封，且远离人们经常工作和生活的区域； b.b.腐蚀性物料的管道不要安装在通道的上方，在管束中应设置于下腐蚀性物料的管道不要安装在通道的上方，在管束中应设置于下 方或外侧；方或外侧； c.c. 冷热管道尽量避开，一般是热管道在上，冷管道在下方。冷热管道尽量避开，一般是热管道在上，冷管道在下方。 a.a. 管道要尽量明装架空，尽量减少管道暗装的长度；管道要尽量明装架空，尽量减少管道暗装的长度； b.b.管道尽量成行平行敷设，走直线，靠墙布置，减少交叉和拐弯；管道尽量成行平行敷设，走直线，靠墙布置，减少交叉和拐弯； c.c. 管道与梁、柱、墙、设备及其他管道之间

43、留出距离，如管道距墙管道与梁、柱、墙、设备及其他管道之间留出距离，如管道距墙 应不小于应不小于150150200 mm200 mm； d.d. 阀门位置要便于操作和维修，阀门、法兰应尽量错开，以减小间阀门位置要便于操作和维修，阀门、法兰应尽量错开，以减小间 距。距。 a.a. 通过人行横道的管道与地面的净距离要大于通过人行横道的管道与地面的净距离要大于2m2m； b.b. 通过公路的管道与道路的净距离要大于通过公路的管道与道路的净距离要大于4.5m4.5m； c.c. 通过铁路的管道与铁路的净距离要大于通过铁路的管道与铁路的净距离要大于6m6m； d.d. 高压电线下不宜架设管道。高压电线下不

44、宜架设管道。 a.a. 一般金属管道要注意防锈，同时用颜色表明管道的用途。一般金属管道要注意防锈，同时用颜色表明管道的用途。 b.b. 输送冷或热的流体，一般要注意保温，并要考虑热胀冷缩，输送冷或热的流体，一般要注意保温，并要考虑热胀冷缩， 尽量利用尽量利用 l l或或z z形管道，形管道，l l或或 z z形管道不足时架设时需在管道形管道不足时架设时需在管道 中增加膨胀器。中增加膨胀器。 a.a. 风管应垂直或倾斜布置，倾斜角不小于风管应垂直或倾斜布置，倾斜角不小于5555 ；如必须水平敷设，；如必须水平敷设， 要使管道内有足够的流速，保证在风管内不堆积尘。另外，要使管道内有足够的流速，保证

45、在风管内不堆积尘。另外， 在管道上要设置卸灰装置和清扫孔。在管道上要设置卸灰装置和清扫孔。 b.b. 不同性质的排气，如水蒸气和粉尘不能合用同一管道系统，不同性质的排气，如水蒸气和粉尘不能合用同一管道系统， 以免管道堵塞。以免管道堵塞。 c.c. 风管直径风管直径100mm100mm，调节风量可用斜插板阀，且向上开启。，调节风量可用斜插板阀，且向上开启。 d.d. 要考虑气流中物料对管道的磨损程度，选择管道的材料、管要考虑气流中物料对管道的磨损程度，选择管道的材料、管 内流速及弯头处的特殊处理方式与此有关。内流速及弯头处的特殊处理方式与此有关。 e.e. 高温烟气在进入除尘净化系统前，由于设备

46、材料和结构条件高温烟气在进入除尘净化系统前，由于设备材料和结构条件 所限，必须予以冷却降温。冷却降温：水冷（又分为直接水所限，必须予以冷却降温。冷却降温：水冷（又分为直接水 冷和间接水冷）；风（空气）冷（分为直接空冷和间接空冷和间接水冷）；风（空气）冷（分为直接空冷和间接空 冷）。除尘中常用间接水冷和间接风冷的方法。冷）。除尘中常用间接水冷和间接风冷的方法。 在管道系统配置基础上，确定管段的截面尺寸和阻力损失，求 出总流量和总阻力损失，并以此选择适当的风机或泵，配备电 动机。 设计步骤：设计步骤： 1. 1.确定吸风点及风量，选择净化装置，进行管道配置等；确定吸风点及风量，选择净化装置，进行管

47、道配置等； 2. 2.绘制管道系统平面及高程布置图、轴侧图等；绘制管道系统平面及高程布置图、轴侧图等； 3. 3.选择管内流体流速；选择管内流体流速； 4. 4.确定管段截面尺寸；确定管段截面尺寸； 5. 5.计算管路阻损，确定最大阻损管路；计算管路阻损，确定最大阻损管路； 6. 6.对并联管路进行阻损平衡计算。对并联管路进行阻损平衡计算。 7. 7.计算系统总阻损，选择风机和电动机。计算系统总阻损，选择风机和电动机。 1、根据生产工艺确定吸风点及风量，选择净化装置，进行管 道配置，选择管道材料等。 (1)(1)钢管钢管 l钢管有铸铁管、硅铁管、镀锌管和无缝钢管。钢管有铸铁管、硅铁管、镀锌管和

48、无缝钢管。 (2)(2)有色金属管有色金属管 l有色金属管有铜管、铝管等。有色金属管有铜管、铝管等。 (3)(3)其他管道其他管道 l有搪瓷管、陶瓷管、有衬钢管、聚氯乙烯管、混凝土管、石有搪瓷管、陶瓷管、有衬钢管、聚氯乙烯管、混凝土管、石 棉压力管等。棉压力管等。 管常用作污水管，不能用于输送蒸汽及在有压力下输送爆炸性管常用作污水管，不能用于输送蒸汽及在有压力下输送爆炸性 与有毒气体。与有毒气体。 适用于输送公称压力适用于输送公称压力2.52.510105 5 pa pa 以下的腐蚀以下的腐蚀 性介质，高硅铁管能耐强酸，含钼的抗氯硅铁管可耐各种含量、温性介质，高硅铁管能耐强酸，含钼的抗氯硅铁管

49、可耐各种含量、温 度的盐酸。度的盐酸。 常用于给水、暖气、压缩空气、煤气、真空、低压蒸汽和凝常用于给水、暖气、压缩空气、煤气、真空、低压蒸汽和凝 液以及无腐蚀性物料的输送。其极限工作温度为液以及无腐蚀性物料的输送。其极限工作温度为175175，且不得用以，且不得用以 输送有爆炸性及毒性介质。它分为普通型输送有爆炸性及毒性介质。它分为普通型( (公称压力公称压力1mpa)1mpa)和加强和加强 型型( (公称压力公称压力1.6 1.6 mpampa) )两种。两种。 可用来输送有压力的物料如水蒸气、高压水、过热水等，可用来输送有压力的物料如水蒸气、高压水、过热水等， 还可输送可燃性的和有爆炸性或

50、有毒性的物料，其极限工作温度为还可输送可燃性的和有爆炸性或有毒性的物料，其极限工作温度为 435435。若输送强腐蚀性或高温介质。若输送强腐蚀性或高温介质(900950)(900950)则用合金钢或耐热则用合金钢或耐热 钢制成的无缝钢管，例如镍铬钢能耐硝酸与磷酸的腐蚀，但它不宜钢制成的无缝钢管，例如镍铬钢能耐硝酸与磷酸的腐蚀，但它不宜 输送具有还原性的介质。输送具有还原性的介质。 分黄铜管与紫铜管，多用作低温管道分黄铜管与紫铜管，多用作低温管道( (冷冻系统冷冻系统) )、仪表的、仪表的 测压管线或传送有压力的液体测压管线或传送有压力的液体( (油压系统、润滑系统油压系统、润滑系统) )的管道

51、。的管道。 当温度高于当温度高于250 250 时不宜在压力下工作。时不宜在压力下工作。 常用于浓硝酸、醋酸、甲酸等物料的输送，不能抗碱温度常用于浓硝酸、醋酸、甲酸等物料的输送，不能抗碱温度 大于大于160 160 时不宜在压力下使用，极限工作温度为时不宜在压力下使用，极限工作温度为200200。 有很好的耐腐蚀性，且来源广泛，价格便宜，有很好的耐腐蚀性，且来源广泛，价格便宜， 但有脆性，强度差，不耐温度剧变，常用作排除腐蚀性介质的但有脆性，强度差，不耐温度剧变，常用作排除腐蚀性介质的 下水管和通风管道。下水管和通风管道。 主要用于输送腐蚀性介质，由于有色金属较稀少且价主要用于输送腐蚀性介质，

52、由于有色金属较稀少且价 格较高，故可用衬里减少有色金属的用量。衬里的金属材料有格较高，故可用衬里减少有色金属的用量。衬里的金属材料有 铝、铅等，也可用非金属材料如搪瓷、玻璃、橡胶或塑料等做铝、铅等，也可用非金属材料如搪瓷、玻璃、橡胶或塑料等做 衬里材料。衬里材料。 对于任何含量的各种酸类、碱类和盐类都是稳定的，对于任何含量的各种酸类、碱类和盐类都是稳定的， 但对强氧化剂、芳香族碳氢化合物、氯化物及碳氧化物不稳定，但对强氧化剂、芳香族碳氢化合物、氯化物及碳氧化物不稳定， 可用来输送可用来输送6060以下的介质，也可用于输送以下的介质，也可用于输送00以下的液体。以下的液体。 常温下轻型管材的工作

53、压力不超过常温下轻型管材的工作压力不超过2.52.510105 5 pa pa，重型管材的工，重型管材的工 作压力不超过作压力不超过6 610105 5papa。该材料的优点是轻、抗腐蚀性能好、。该材料的优点是轻、抗腐蚀性能好、 易加工，但耐热性差。易加工，但耐热性差。 有普通、轻型和重型三种，主要用于排水。混凝土管有普通、轻型和重型三种，主要用于排水。混凝土管 制造容易，价格便宜，但不承压。制造容易，价格便宜，但不承压。 是输送有压力介质的管道。是输送有压力介质的管道。 2、绘制管道系统平面及高程布置图，必要时绘制轴侧图，进 行管段编号，标注长度和流量； 3 3、选择管内流体流速、选择管内流

54、体流速 原则：从技术和经济两方面来确定管内流速，以计算管径原则：从技术和经济两方面来确定管内流速，以计算管径 l当流量一定时，所选择的管内流速较高，则管径降低，材料消当流量一定时，所选择的管内流速较高，则管径降低，材料消 耗少，一次性投资减少。耗少，一次性投资减少。 l但是由于流速较高，压力损失也就较高，运行所需的动力消耗但是由于流速较高，压力损失也就较高，运行所需的动力消耗 增加，也就是运行费用增加，管道和设备磨损加大，噪声增加。增加，也就是运行费用增加，管道和设备磨损加大，噪声增加。 l反之，选择低流速所需的管径加大，材料消耗大，一次性投资反之，选择低流速所需的管径加大，材料消耗大，一次性

55、投资 增加，但压力损失小。增加，但压力损失小。 例：图中，例：图中，p p1 12 2 kgfkgf/cm/cm2 2200 200 kpakpa，p p2 21.5 1.5 kgfkgf/cm/cm2 2=150 =150 kpakpa，a a 与与b b的距离为的距离为200m200m，两点的压差为：，两点的压差为： p p1 1 p p2 2 50kpa50kpa，管道阻力，管道阻力 与压力差数值相等。与压力差数值相等。 两点阻力两点阻力( (压差压差)f)f阻 阻 f f阻 阻 l l cvcv2 2ll f f阻 阻： ：1 m1 m管长的阻力，管长的阻力，pa/mpa/m；c c：

56、阻力系数；：阻力系数；v v：流速，：流速，m/sm/s；l l： 管道长度，管道长度，m m。 由上式可以看出：由上式可以看出： 管道的阻力管道的阻力f f阻阻l l倍；倍； 管道的阻力管道的阻力f f阻阻 v v2 2； 当流速当流速v v相同，管段相同，管段l l相等时，管径相等时，管径d d越小，阻力越小，阻力f f越大。越大。 当管道的材料、输送的流体、温度、管径不变时，阻力系数当管道的材料、输送的流体、温度、管径不变时，阻力系数c c也也 不变。因此，管道直径越小，阻力越大，在选择流速时要选择较不变。因此，管道直径越小，阻力越大，在选择流速时要选择较 低的流速。低的流速。 流速确定

57、后，可根据处理的流体流量计算出管径流速确定后，可根据处理的流体流量计算出管径: : d d：管径，：管径，mmmm；q q：体积流量，：体积流量，m m3 3/h/h；g g：质量流量，：质量流量，kg/hkg/h； v v：平均流速，：平均流速，m/sm/s； ：流体密度，：流体密度，kg/mkg/m3 3。 对于除尘管道，为防止积尘，要求：对于除尘管道，为防止积尘，要求： l输送细小颗粒粉尘，输送细小颗粒粉尘，d80mmd80mm； l输送较粗粉尘，输送较粗粉尘， d100mm d100mm ； l输送粗粉尘，输送粗粉尘，d130mmd130mm。 18.8 q d v 1.88 g d

58、v ：管道直径的大小可用管道外径、内径或内外：管道直径的大小可用管道外径、内径或内外 径作为定性尺寸。径作为定性尺寸。 ：工程上将外径相同而实际内径相近：工程上将外径相同而实际内径相近( (不一定相等不一定相等) )的管的管 道用常用公称直径来表示其管道直径的大小，用道用常用公称直径来表示其管道直径的大小，用dgdg和和d dn n表示。表示。 如如108mm108mm4mm 4mm 和和108mm108mm6 mm6 mm无缝钢管，都称作公称直径无缝钢管，都称作公称直径 为为100mm100mm的钢管，但它们的内径分别是的钢管，但它们的内径分别是100mm100mm和和96mm96mm。公称

59、直。公称直 径的单位一般以径的单位一般以“mm”mm”计，如计，如dg100dg100，是指公称直径为，是指公称直径为100 mm100 mm 的管子；另一种是用英制单位的管子；另一种是用英制单位“吋吋”计，计，1 1吋约折合吋约折合25mm25mm， dg100dg100管子也称为管子也称为4 4吋管。吋管。 ：公称直径是管道、阀门和管件的特性参数，采用公称直：公称直径是管道、阀门和管件的特性参数，采用公称直 径可使管道、阀门和管件的联结参数统一，利于装管工程的标径可使管道、阀门和管件的联结参数统一，利于装管工程的标 准化。准化。 pph h- -上升管静压损，上升管静压损， pa pa ；

60、 ppu u - -动压阻损，动压阻损， pa pa ； ppl l - -摩擦阻损，摩擦阻损， pa pa ； ppm m - -局部阻损，局部阻损， pa pa ； ppi i - -净化装置阻损之和，净化装置阻损之和， pa pa - -局部压损系数；局部压损系数；- -摩擦压损系数；摩擦压损系数； - -平均流速；平均流速；l- l-直管段长度；直管段长度； -管道内气体密度；管道内气体密度； rs-rs-管道的水力半径。管道的水力半径。 imluh pppppp 2 2 42 2 lm s m v plr r v p 为了保证并联的各个管路能正常地运行，并联各个管路的压为了保证并联的