第1节 集气罩精选文档.ppt

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1、第1节 集气罩本讲稿第一页，共三十二页学习要求学习要求了解局部排气净化系统的组成及其设计内容了解局部排气净化系统的组成及其设计内容了解局部排气净化系统的组成及其设计内容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掌握集气罩的集气机理掌握集气罩的集气机理掌握集气罩的集气机理;熟悉集气罩的选型和设计熟悉集气罩的选型和设计熟悉集气罩的选型和设计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熟悉管道系统的设计内容及其计算;本讲稿第二页，共三十二页6.1 集气罩集气罩本讲稿第三页，共三十二页6.1.1 局部排气净化系统的组成局部排气净化系统的组成图图图图6.1.16.1.1 局部

2、排气净化系统示意图局部排气净化系统示意图局部排气净化系统示意图局部排气净化系统示意图本讲稿第四页，共三十二页6.1.1 局部排气净化系统的设计内容局部排气净化系统的设计内容图图图图6.1.16.1.1 局部排气净化系统示意图局部排气净化系统示意图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的设计集气罩的设计净化设备的设计净化设备的设计管道系统的设计管道系统的设计烟囱的设计烟囱的设计风机的选择风机的选择本讲稿第五页，共三十二页6.1.2 集气罩集气罩集气罩的集气机理集气罩的集气机理集气罩的基本类型集气罩的基本类型集气罩的性能参数及设计集气罩的性能参数及设计本讲稿第六页，共三十二页6.1.2

3、.1 集气机理集气机理（1）吸入气流）吸入气流吸气口吸气时，吸气口附近形成负压，周围空气从四面吸气口吸气时，吸气口附近形成负压，周围空气从四面吸气口吸气时，吸气口附近形成负压，周围空气从四面吸气口吸气时，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。八方流向吸气口，形成吸入气流或汇流。八方流向吸气口，形成吸入气流或汇流。八方流向吸气口，形成吸入气流或汇流。假设假设当吸气口面积很小时，可视为点汇流；当吸气口面积很小时，可视为点汇流；当吸气口面积很小时，可视为点汇流；当吸气口面积很小时，可视为点汇流；假定流动没有阻力；假定流动没有阻力；假定流动没有阻力；假定流动没有阻力；吸

4、气口外气流流线是以吸气口为中心的径向线；吸气口外气流流线是以吸气口为中心的径向线；吸气口外气流流线是以吸气口为中心的径向线；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。等速面是以吸气口为球心的球面。等速面是以吸气口为球心的球面。等速面是以吸气口为球心的球面。本讲稿第七页，共三十二页6.1.2.1 集气机理集气机理（1）吸入气流）吸入气流图图图图7.2.17.2.1 点汇气流流动情况（无挡板）点汇气流流动情况（无挡板）点汇气流流动情况（无挡板）点汇气流流动情况（无挡板）显然，设计集气罩时，尽显然，设计集气罩时，尽量减少吸气口到污染源的量减少吸气口到污染源的距离。距离。

5、本讲稿第八页，共三十二页6.1.2.1 集气机理集气机理（1）吸入气流）吸入气流图图图图6.2.26.2.2 点汇气流流动情况（有挡板）点汇气流流动情况（有挡板）点汇气流流动情况（有挡板）点汇气流流动情况（有挡板）可见，在相同的距离上，可见，在相同的距离上，有挡板的吸气速度比无挡有挡板的吸气速度比无挡板的大一倍。因此，设计板的大一倍。因此，设计集气罩时，尽量减少吸气集气罩时，尽量减少吸气范围。范围。本讲稿第九页，共三十二页6.1.2.1 集气机理集气机理（2）吹出气流）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空气从孔口吹出，在空间形成的气流称为吹出气流或空空气从孔口吹出，在空间

6、形成的气流称为吹出气流或空空气从孔口吹出，在空间形成的气流称为吹出气流或空气射流。气射流。气射流。气射流。分类分类按孔口形状按孔口形状按孔口形状按孔口形状按约束条件按约束条件按约束条件按约束条件等温射流等温射流等温射流等温射流和非等温射流和非等温射流和非等温射流和非等温射流按动力按动力按动力按动力圆射流圆射流圆射流圆射流、矩形射流和条缝射流、矩形射流和条缝射流、矩形射流和条缝射流、矩形射流和条缝射流自由射流自由射流自由射流自由射流和受限射流和受限射流和受限射流和受限射流按温度差按温度差按温度差按温度差机械射流和热射流机械射流和热射流机械射流和热射流机械射流和热射流本讲稿第十页，共三十二页6.1

7、.2.1 集气机理集气机理图图图图6.2.36.2.3 等温自由圆射流结构示意图等温自由圆射流结构示意图等温自由圆射流结构示意图等温自由圆射流结构示意图（2）吹出气流）吹出气流图中图中R0为圆形吹气口半径，为圆形吹气口半径，R为圆射流断面半径。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。假设吹气口速度是完全均匀的，射流边界为圆锥面。圆锥的顶点圆锥的顶点M称为极点，圆锥半顶角称为极点，圆锥半顶角 称射流扩散角称射流扩散角。本讲稿第十一页，共三十二页6.1.2.1 集气机理集气机理图图图图6.2.36.2.3 等温自由圆射流结构示意图等温自由圆射流结构示意图等温自由圆射流结构示

8、意图等温自由圆射流结构示意图（2）吹出气流）吹出气流射流中保持原出口速度射流中保持原出口速度 0的部分称为射流核心的部分称为射流核心(AOD)。射流中速度小于射流中速度小于 0的部分称为射流主体的部分称为射流主体(OACFDO)。射流核心消失的射流核心消失的BOE断面称为过渡断面。断面称为过渡断面。本讲稿第十二页，共三十二页6.1.2.1 集气机理集气机理图图图图6.2.36.2.3 等温自由圆射流结构示意图等温自由圆射流结构示意图等温自由圆射流结构示意图等温自由圆射流结构示意图（2）吹出气流）吹出气流出口断面至过渡断面称为起始段，过渡面后称主体段。出口断面至过渡断面称为起始段，过渡面后称主体

9、段。将图示用于扁射流的断面结构时，用半高度将图示用于扁射流的断面结构时，用半高度b0代替代替R0。同样用同样用b表示射流断面的半高度。表示射流断面的半高度。本讲稿第十三页，共三十二页6.1.2.1 集气机理集气机理（2）吹出气流）吹出气流等温自由圆射流的一般特征：等温自由圆射流的一般特征：射流边缘有卷吸周围空气的作用，主要由于湍流动量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；交换所致；由于射流边缘的卷吸作用，射流断面不断扩大，射流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；流量不断增加；射流核心段呈锥形不断缩小，核心段后射流速度逐渐射流核心段呈锥形不断缩小，核心段

10、后射流速度逐渐下降；下降；射流中静压和周围静止空气的压强相同；射流中静压和周围静止空气的压强相同；射流各断面的速度分布相似，动量相等。射流各断面的速度分布相似，动量相等。本讲稿第十四页，共三十二页6.1.2.2 集气罩的基本类型集气罩的基本类型（1）密闭罩）密闭罩密闭罩是利用罩子把污染源局部或整体密闭起来，使密闭罩是利用罩子把污染源局部或整体密闭起来，使密闭罩是利用罩子把污染源局部或整体密闭起来，使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，通过动力污染物的扩散被限制在很小的密闭空间内，通过动力污染物的扩散被限制在很小的密闭空间内，通过动力污染物的扩散被

11、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设备的抽气，使罩内保持负压，罩外空气经罩上缝隙设备的抽气，使罩内保持负压，罩外空气经罩上缝隙设备的抽气，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。流入罩内，以达到防止污染物外逸的目的。流入罩内，以达到防止污染物外逸的目的。流入罩内，以达到防止污染物外逸的目的。密闭罩的特点密闭罩的特点密闭罩的特点密闭罩的特点所需排风量最小，控制效果最好，且不受室内横向所需排风量最小，控制效果最好，且不受室内横向所需排风量最小，控制效果最好，且不受室内横向所需排风量最小，控制效果最好，且不受室内横向气流的干

12、扰。气流的干扰。气流的干扰。气流的干扰。本讲稿第十五页，共三十二页6.1.2.2 集气罩的基本类型集气罩的基本类型（1）密闭罩）密闭罩图图图图6.2.46.2.4 密闭罩密闭罩密闭罩密闭罩本讲稿第十六页，共三十二页6.1.2.2 集气罩的基本类型集气罩的基本类型（2）排气柜）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，排气柜也叫半密闭罩，是在密闭罩上开有较大的操作孔，排气柜也叫半密闭罩，是在密闭罩上开有较大的操作孔，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。通过操作孔吸入大量的气流来控制污染物的外逸。通过操作孔吸入大量的气流来控制

13、污染物的外逸。通过操作孔吸入大量的气流来控制污染物的外逸。排气柜的特点排气柜的特点排气柜的特点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，控制效所需排风量比密闭罩大，比其他型式集气罩小，控制效所需排风量比密闭罩大，比其他型式集气罩小，控制效所需排风量比密闭罩大，比其他型式集气罩小，控制效果好。果好。果好。果好。本讲稿第十七页，共三十二页6.1.2.2 集气罩的基本类型集气罩的基本类型图图图图6.2.56.2.5 排气柜排气柜排气柜排气柜（2）排气柜）排气柜本讲稿第十八页，共三十二页6.1.2.2 集气罩的基本类型集气罩的基本类型（3）外部集气罩）外部集气罩依靠罩口外吸气流的运动，把污

14、染物全部吸入罩内，依靠罩口外吸气流的运动，把污染物全部吸入罩内，依靠罩口外吸气流的运动，把污染物全部吸入罩内，依靠罩口外吸气流的运动，把污染物全部吸入罩内，这类集气罩通称为外部集气罩。这类集气罩通称为外部集气罩。这类集气罩通称为外部集气罩。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特点外部集气罩的特点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，外部集气罩的吸气方向一般与污染气流运动方向不一致，外部集气罩的吸气方向一般与污染气流运动方向不一致，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，而且容易受室需要较大风量才能控制

15、污染气流的扩散，而且容易受室需要较大风量才能控制污染气流的扩散，而且容易受室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。内横向气流的干扰，导致捕集效率较低。内横向气流的干扰，导致捕集效率较低。内横向气流的干扰，导致捕集效率较低。本讲稿第十九页，共三十二页6.1.2.2 集气罩的基本类型集气罩的基本类型图图图图6.2.66.2.6 外部集气罩外部集气罩外部集气罩外部集气罩（3）外部集气罩）外部集气罩本讲稿第二十页，共三十二页6.1.2.2 集气罩的基本类型集气罩的基本类型图图图图6.2.76.2.7 接受式集气罩接受式集气罩接受式集气罩接受式集气罩（4）接

16、受式集气罩）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，并带动某些生产过程或设备本身会产生或诱导气流运动，并带动某些生产过程或设备本身会产生或诱导气流运动，并带动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物一起运动，如加热或惯性作用。接受式集气罩即沿污染物一起运动，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污染气流流线方向设置吸气罩口，污染气流便可借助自身污染气流流线方向设置吸气罩口，污染气流便可借助自身污染气流流线方向设置吸气罩

17、口，污染气流便可借助自身的流动能量进入罩口。的流动能量进入罩口。的流动能量进入罩口。的流动能量进入罩口。本讲稿第二十一页，共三十二页6.1.2.2 集气罩的基本类型集气罩的基本类型（5）吹吸式集气罩）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往无法控制

18、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。口，将污染气流吹向外部集气罩的吸气口，以提高控制效果。口，将污染气流吹向外部集气罩的吸气口，以提高控制效果。口，将污染气流吹向外部集气罩的吸气口，以提高控制效果。图图图图6.2.86.2.8 吹吸式集气罩吹吸式集气罩吹吸式集气罩吹吸式集气罩本讲稿第二十二页，共三十二页6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计集气罩的性能参数及设计（1）性能参数）性能参数排风量的计算排风量的计算排风量的计算排风量的计算控制速度法控制速度法控制速度法控制速度法控制点：控制点：控制点：控制点：从污染源散发的污从污染源散发的

19、污从污染源散发的污从污染源散发的污染物的扩散速度减小到零的染物的扩散速度减小到零的染物的扩散速度减小到零的染物的扩散速度减小到零的位置。位置。位置。位置。图图图图6.2.96.2.9 控制速度法控制速度法控制速度法控制速度法扩散距离扩散距离扩散距离扩散距离P P P P：污染源中心到控污染源中心到控污染源中心到控污染源中心到控制点的距离。制点的距离。制点的距离。制点的距离。控制距离控制距离控制距离控制距离x x x x：控制点到罩口控制点到罩口控制点到罩口控制点到罩口的距离。的距离。的距离。的距离。控制速度控制速度控制速度控制速度 x x x x：集气罩在控制点集气罩在控制点集气罩在控制点集气

20、罩在控制点所造成的能吸走污染物的最小所造成的能吸走污染物的最小所造成的能吸走污染物的最小所造成的能吸走污染物的最小吸气速度。吸气速度。吸气速度。吸气速度。本讲稿第二十三页，共三十二页6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计集气罩的性能参数及设计（1）性能参数）性能参数排风量的计算排风量的计算排风量的计算排风量的计算控制速度法控制速度法控制速度法控制速度法控制速度的大小根据经验确定，如表控制速度的大小根据经验确定，如表控制速度的大小根据经验确定，如表控制速度的大小根据经验确定，如表7.2.17.2.1。表表表表6.2.1 6.2.1 污染源的控制速度污染源的控制速度污染源的控制速度污染源的控制速度

21、本讲稿第二十四页，共三十二页6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计集气罩的性能参数及设计（1）性能参数）性能参数排风量的计算排风量的计算排风量的计算排风量的计算控制速度法控制速度法控制速度法控制速度法对于无边的圆形或矩形对于无边的圆形或矩形对于无边的圆形或矩形对于无边的圆形或矩形(宽长比大于或等于宽长比大于或等于宽长比大于或等于宽长比大于或等于0.2)0.2)0.2)0.2)：对于有边的圆形或矩形对于有边的圆形或矩形对于有边的圆形或矩形对于有边的圆形或矩形(宽长比大于或等于宽长比大于或等于宽长比大于或等于宽长比大于或等于0.2)0.2)0.2)0.2)：式中：式中：式中：式中：0 0 0 0,

22、x x x x分别为吸入口平均风速和控制速度分别为吸入口平均风速和控制速度分别为吸入口平均风速和控制速度分别为吸入口平均风速和控制速度,m/s;x,m/s;x,m/s;x,m/s;x控控控控制距离制距离制距离制距离,m;A,m;A,m;A,m;A吸气口的横断面积吸气口的横断面积吸气口的横断面积吸气口的横断面积,m,m,m,m2 2 2 2。本讲稿第二十五页，共三十二页6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计集气罩的性能参数及设计（1）性能参数）性能参数排风量的计算排风量的计算排风量的计算排风量的计算流量比法流量比法流量比法流量比法基本思路：基本思路：基本思路：基本思路：把集气罩的排风量把集气罩的

23、排风量把集气罩的排风量把集气罩的排风量Q Q Q Q看作是污染气流量看作是污染气流量看作是污染气流量看作是污染气流量Q Q Q Q1 1 1 1和罩口周围吸入空气量和罩口周围吸入空气量和罩口周围吸入空气量和罩口周围吸入空气量Q Q Q Q2 2 2 2之和。之和。之和。之和。保证污染物不逸出罩外的最小保证污染物不逸出罩外的最小保证污染物不逸出罩外的最小保证污染物不逸出罩外的最小K K K K值称为临界流量比值称为临界流量比值称为临界流量比值称为临界流量比或极限流量比。或极限流量比。或极限流量比。或极限流量比。这种依据这种依据这种依据这种依据K K K KV V V V值计算集气罩排风量值计算集

24、气罩排风量值计算集气罩排风量值计算集气罩排风量Q Q Q Q的设计方法即为流的设计方法即为流的设计方法即为流的设计方法即为流量比法（量比法（量比法（量比法（P P P P519519519519-P-P-P-P521521521521）。）。）。）。本讲稿第二十六页，共三十二页6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计集气罩的性能参数及设计（1）性能参数）性能参数压力损失的确定压力损失的确定压力损失的确定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集气罩的压力损失一般为压力损失系数与连接直管中集气罩的压力损失一般为压力损失系数与连接直管中集气罩的压力损失一般为压力损失系数与连接直管

25、中动压的乘积。动压的乘积。动压的乘积。动压的乘积。对于结构形状一定的集气罩，压力损失系数和流量对于结构形状一定的集气罩，压力损失系数和流量对于结构形状一定的集气罩，压力损失系数和流量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。系数为常数，且能相互求取。系数为常数，且能相互求取。系数为常数，且能相互求取。本讲稿第二十七页，共三十二页6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计集气罩的性能参数及设计（1）性能参数）性能参数压力损失压力损失压力损失压力损失的确定的确定的确定的确定表表表表6.2.26.2.2 集气罩的流量系数和压力损失系数集气罩的流量系数和压力损失系数集气罩的流量

26、系数和压力损失系数集气罩的流量系数和压力损失系数本讲稿第二十八页，共三十二页6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计集气罩的性能参数及设计（2）集气罩的设计）集气罩的设计设计内容设计内容设计内容设计内容结构选型和性能参数计算结构选型和性能参数计算结构选型和性能参数计算结构选型和性能参数计算设计原则设计原则设计原则设计原则用最小的排风量达到最大的控制效果。用最小的排风量达到最大的控制效果。用最小的排风量达到最大的控制效果。用最小的排风量达到最大的控制效果。设计要求设计要求设计要求设计要求P P P P522522522522。密闭罩的设计密闭罩的设计密闭罩的设计密闭罩的设计外部集气罩的设计外部集气

27、罩的设计外部集气罩的设计外部集气罩的设计槽边集气罩的设计槽边集气罩的设计槽边集气罩的设计槽边集气罩的设计接受式集气罩的设计接受式集气罩的设计接受式集气罩的设计接受式集气罩的设计吹吸式集气罩的设计吹吸式集气罩的设计吹吸式集气罩的设计吹吸式集气罩的设计本讲稿第二十九页，共三十二页6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计集气罩的性能参数及设计（2）集气罩的设计）集气罩的设计槽边集气罩的设计槽边集气罩的设计槽边集气罩的结构形式槽边集气罩的结构形式槽边集气罩的结构形式槽边集气罩的结构形式平口式：平口式：平口式：平口式：吸气范围大，排风量大。吸气范围大，排风量大。吸气范围大，排风量大。吸气范围大，排风量大。

28、条缝式：条缝式：条缝式：条缝式：吸气范围小，排风量小。吸气范围小，排风量小。吸气范围小，排风量小。吸气范围小，排风量小。高截面高截面高截面高截面(E250mm)(E250mm)(E250mm)(E250mm)低截面低截面低截面低截面(E250mm)(E250mm)(E250mm)(E700mmB700mmB700mmB700mm。等高条缝：等高条缝：等高条缝：等高条缝：f/F0.3f/F0.3f/F0.3f/F0.3（、型）。型）。型）。型）。楔形条缝：楔形条缝：楔形条缝：楔形条缝：f/F0.3f/F0.3f/F0.3f/F0.3。本讲稿第三十页，共三十二页6.1.2.3 集气罩的性能参数及设

29、计集气罩的性能参数及设计（2）集气罩的设计）集气罩的设计槽边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条缝式槽边集气罩排风量计算条缝式槽边集气罩排风量计算条缝式槽边集气罩排风量计算高截面单侧排风：高截面单侧排风：高截面单侧排风：高截面单侧排风：低截面单侧排风：低截面单侧排风：低截面单侧排风：低截面单侧排风：高截面双侧排风：高截面双侧排风：高截面双侧排风：高截面双侧排风：低截面双侧排风：低截面双侧排风：低截面双侧排风：低截面双侧排风：高截面环形排风：高截面环形排风：高截面环形排风：高截面环形排风：低截面环形排风：低截面环形排风：低截面环形排风：低截面环形排风：本讲稿第三十一页，共三十二页6.1.2.3 集气罩的性能参数及设计集气罩的性能参数及设计（2）集气罩的设计）集气罩的设计槽边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槽边集气罩局部阻力计算槽边集气罩局部阻力计算槽边集气罩局部阻力计算本讲稿第三十二页，共三十二页