集气罩解析课件

1、 第十三章 集气罩 本章内容1. 净化系统的组成及系统设计的主要内容2. 集气罩的集气机理3. 集气罩的类型和设计原则4. 冷过程集气罩的设计和计算5. 其他类型集气罩的设计方法 第一节 净化系统的组成 及系统设计的主要内容一.净化系统 1.组成集气罩风管净化设备风机烟囱辅助设施 2. 除尘器的配置 1）单级 2）多级：综合考虑技术和经济因素 第一级： 重力降尘室，惯性除尘器，旋风除尘器，重力喷雾塔 第二级：袋式除尘器，文丘里洗涤除尘器，电除尘器 3系统布置形式 1）就地式：直接坐落在产尘设备上或附近 2）分散式：几个相邻产尘点合为一个系统 3）集中式：全车间或全厂为一个系统净化系统二.局部排

2、气系统设计的基本内容 1.集气罩： 结构形式、安装位置、性能参数 2.净化设备选择和设计： 经济、合理、成熟、达标 3.管道系统设计： 管道布置、流速确定、管径选择、压力损失计算、通风机选择 4.排放烟囱： 结构尺寸、工艺参数（烟囱高度、出口直径、排气速度）净化系统第二节 集气罩的集气机理一.吸入气流： 1.点汇流的流动情况吸气口面积很小；流动没有阻力通过各等速面的流量相等，并且等于吸气口的流量点汇流外某一点的流速与该点至吸气口距离平方成反比。尽量减少罩口到污染源的距离。若吸气口四周加挡板，吸气范围减少一半，有利于增强控制效果吸气流谱图四周无边圆形吸气口速度分布图四周有边圆形吸气口速度分布图宽

3、长比为1：2的矩形吸气口的速度分布2.吸气口气流分布的基本特点：在吸气口附近的等速面近似与吸气口平行，随距吸气口距离的x增大，逐渐变成椭圆面，而在1倍吸气口直径d处已接近为球面。吸气口气流速度衰减较快。对于结构一定的吸气口，不论吸气口风速大小，其等速面形状大致相同；吸气口结构形式不同，则其气流衰减规律不同。集气罩的集气机理二.吹出气流（射流） 1.喷嘴形式：圆形、矩形、扁矩形（长短边比大于10） 2.分类：按孔口形状： 圆射流、矩形射流、扁射流（条缝射流）按空间界壁对射流的约束条件： 自由射流、受限射流按射流温度与周围空气温度是否相等： 等温射流、非等温射流按射流产生的动力来源： 机械射流、热

4、射流集气罩的集气机理 3.一般特性圆射流可向上下左右扩散；扁射流只向条缝吹出口两侧方向扩散；方形吹出口及长宽接近1的矩形风口喷出的矩形射流，在距离大于10倍吹出口直径后，射流断面几乎成为圆形。由于热浮力的作用，非等温射流的轴线将产生弯曲。射流温度高于室内空气温度时，轴线向上弯曲，反之轴线向下弯曲。集气罩的集气机理 吹气口半径R0、圆射流断面半径R、极点m、扩散角、射流核心段、射流起始段长度S0、轴心速度Vm、断面流量Qx、断面平均速度Vx。 用扁矩形吹气口半高度b0代替R0，上图也可表示扁射流的结构4.等温圆射流结构示意图集气罩的集气机理三.吸入气流与吹出气流的差异集气罩的集气机理吸入气流与吹

5、出气流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。射流轴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气流口的距离平方成反比。吸气口能量衰减快，其作用范围较小。吹出气流的控制能力大；吸入气流有利于接受。利用吹出气流把污染物输送到吸气口，或利用吹出气流阻挡、控制污染物的扩散四.吹吸气流吹吸气流的形状 以抵抗侧风和侧压能力大，动力消耗小综合评价，C图流动形式好。第三节. 集气罩的类型和设计原则类型密闭罩排气柜外部集气罩接受式集气罩吹吸式集气罩一.密闭罩1.局部密闭罩适于污染气流速度较小，且连续散发2.整体密闭

6、罩一般适用于有振动，且气流速度较大3.大容积密闭罩适用于多点、阵发性、污染气流速度大集气罩的类型二.排气柜a 排气点设于下部的排气柜b 排气点设于上部的排气柜c 上下均设排气点的排气柜集气罩的类型三.外部集气罩a 上部集气罩b 下部集气罩c 侧吸罩d 槽边集气罩集气罩的类型四.接受式集气罩a 热源上方接受罩 b 砂轮机接受罩本身产生诱导气流，并带动污染物一起运动集气罩的类型五.吹吸式集气罩集气罩的类型集气罩的类型集气罩的类型集气罩的类型集气罩的类型六.集气罩的设计原则集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物扩散限制在最小范围内，以防止横向气流影响，减少排风量集气罩的吸气方向尽可能与污染气流运动

7、方向一致，充分利用污染气流的初始动能；尽量减少密闭集气罩的开口面积，以减少排风量；集气罩的吸气气流不允许先经过工人的呼吸区再进入罩内；集气罩的结构不应妨碍工人操作和设备检修一般伞形罩的罩口面积一般不应小于有害物扩散区的水平面积，侧吸罩的罩口长度不应小于有害物扩散区的边长，当有害物扩散区很宽时，则可做成多个侧吸罩集气罩的设计原则伞形罩和侧吸罩上的排风管，应尽量设置在有害物扩散区的中心，罩口面积与排风管面积之比最大可为16：1，喇叭形侧吸罩的长度应为管道直径的3倍，以保证侧吸罩吸风均匀；侧吸罩的罩口一般均应有边，以防止罩口背后的气流形成涡流，从而减少罩口有效面积；边宽应与罩口直径或边长相等，但不应

8、超过150mm。（有边罩口的排风量可较无边罩口减少2030）在保证气流分布均匀和不妨碍操作的情况下，侧吸罩的罩口面积应尽量加大，以降低罩口速度和压力损失，扩大排风罩的吸气区域；为保证排风罩的排风均匀，可以采用多个吸风口、加挡板、加条缝、加分层板、采用条缝口等措施。伞形罩的截面和形状应尽可能与有害物扩散区的水平投影相似；伞形罩的开口角度宜等于或小于90，最大不应大于120。为减小伞形罩的高度，对边长较长的矩形伞形罩，可将长边分段设置，使其分割成多个小罩；伞形罩应设罩裙（垂直边），罩裙高度为排除热气体或潮湿性气体时，应在伞形罩罩裙内部设置檐沟，并设置有连接排水管的接口集气罩的设计原则第四节 冷过程

9、集气罩的设计和计算一冷气流上部伞形罩的外形尺寸 h：罩口距产尘源的距离 根据实际设备需要确定为避免横向气流干扰，要求其距离污染源高度h尽可能小于0.3倍的罩口长边尺寸L h2：罩口边 h20.25h1：由角度和L确定 圆锥夹角一般600L：罩口长 La+(20.4) hB：罩口宽 Bb+(20.4) h a、b为产尘源的长和宽60伞形罩设计计算二.污染源的控制速度 1.控制速度：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，并将其捕集所必须的最小吸气速度。 2.控制点及控制距离伞形罩设计计算2.控制速度选择原则按有害物散发条件选择控制速度按周围气流情况及有害气体的危害性选择控

10、制速度对于某些特定作业的吸入速度按有害物危害性及排气罩形式选择控制速度因外界干扰气流影响对控制速度增加修正伞形罩设计计算污染物产生状况举例控制速度/ms-1以轻微的速度放散到相当平静的空气中蒸汽的蒸发，气体或烟从敞口容器中外逸0.250.5以轻微的速度放散到尚属平静的空气中喷漆室内喷漆，断续的倾倒有尘屑的干物料到容器中，焊接0.51.0以相当大的速度放散出来，或放散到空气运动迅速的区域翻砂、脱模、高速皮带运输机的转运点、混合、装袋或装箱1.02.5以高速放散出来，或放散到空气运动迅速的区域磨床，重破碎机，在岩石表面工作，砂轮机，喷砂，热落砂机2.5103.按有害物散发条件选择控制速度伞形罩设计

11、计算3.按周围气流情况及有害气体的危害性选择控制速度 控制速度（m/s）周围气流运动情况危害性小时危害性大时无气流或容易安装挡板的地方0.200.250.250.30中等程度气流的地方0.250.300.300.35较强气流或不安挡板的地方0.350.400.350.50强气流的地方0.51.0非常强气流的地方1.02.5伞形罩设计计算三.流量Q的计算 （m3/s）P：罩口周长，mh：罩口至污染源距离，mVx: 污染源控制速度，m/sK：考虑沿高度速度分布不均匀的安全系数，通常取1.4。伞形罩设计计算四.设有活动挡板的伞形罩 为提高效率，上部集气罩最好靠墙布置或在罩口四周加活动挡板伞形罩设计计

12、算五.罩口气流分布均匀的措施为保证罩口吸气速度均匀:a-集气罩扩张角不应大于60b-分成几个小罩可降低高度c-加挡板或气流分布板伞形罩设计计算第五节 其他类型集气罩的设计方法一.密闭罩 1.一般要求：尽可能将污染源密闭；密闭罩内应保持一定的均匀负压，避免污染物从罩上缝隙外逸；（负压一般不小于512Pa）吸风点位置不宜设在物料集中地点和飞溅区内，以避免把大量物料吸入到净化器中；处理热物料时，吸风点宜设在罩子顶部，同时时当加大罩子容积；设计密闭罩应不妨碍工艺生产操作和方便检修二.侧吸罩（圆形或矩形罩口） 1.沿罩口轴线的气流速度衰减公式：C：与集气罩的结构形状和设置情况有关的系数。前面无障碍，四周

13、无边的侧吸罩取C1；操作台上的侧吸罩取C0.75;前面无障碍，有边的侧吸罩取C0.75x：控制距离，mA0：罩口面积，m2V0：罩口吸入风速,m/s 2.排风量计算公式（m3/s）：密闭罩2.排风量的计算：组成：由运动物料带入的诱导空气、由开口或不严密缝隙吸入的空气计算：按开口或缝隙处空气的吸入速度v0和开口总面积F0计算（一般取v00.51.5m/s） QF0V0按经验公式或数据确定。从手册中查找。侧吸罩三.条缝罩（指宽长比W/L700mm 周边：见下图槽边集气罩的布置周边布置3.罩口形式槽边集气罩采用等高条缝，条缝口上气流速度不易均匀。其速度分布的均匀性和条缝面积f与吸气管截面F之比有关，

14、f/F越小，速度分布越均匀。f/F0.3时，可近似认为是均匀的；f/F0.3时，最好采用楔形条缝。h0:条缝口平均高度 f/F0.51.0条缝末端高度h11.3h01.4h0条缝始端高度h20.7h00.6h0楔形条缝口高度的确定槽边集气罩4.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（总风量）：低截面双侧排风（总风量）高截面周边环形排风低截面周边环形排风A: 槽长，mB: 槽宽，mD: 圆槽直径，mVx:控制速度，m/s 1.低悬罩 H热源上部集气罩3.罩口尺寸及排风量尺寸低悬罩：每边尺寸比热设备尺寸增加150200mm高悬罩：DDz0.8H (m)排风量（m3/s）低悬罩：高悬罩：Q 考虑横向气流影响的接受罩排风量F考虑横向气流影响罩口扩大的面积，v罩口扩大面积上空气的吸入速度，通常取0.50.75m/s。热源上部集气罩六.吹吸式集气罩的设计与计算1.临界断面法 临界断面的气流速度（临界速度）VL 一般取12m/s，并且要大于