【2017年整理】第13章 集气罩.pdf

第十三章集气罩废气排放控制系统清灰孔、冷却装置、余热利用装置、管道补偿器、防爆装置、阀门、消音装置、支架等§ 1 净化系统组成及系统设计内容净化设备选择的程序：1. 工程调查2. 根据排放标准和要求，计算达到的要求3. 根据污染物性质和操作条件确定净化方法和流程4. 对设备的技术指标和经济指标进行全面的比较，选定5. 确定净化设备的型号规格及运行参数集气罩罩口气流运动方式两种，一种是吸气口的吸入流动；另一种是吹气口的吹出流动一、吸入气流当吸气管吸气时，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§ 2 集气罩的集气原理点汇流，假定没有阻力；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Q=4π r12v1= 4π r22v2v1/v2=(r2/r1)2Q=2π r12v1= 2π r22v2吸气口不是点，气流运动有阻力，实际为椭球面吸入气流速度分布的特点：„ 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 x的增大，逐渐变成 椭圆面 ，而在1倍吸气口直径 d处已经接近为 球面 当 x/d>1时，可近似当作汇点当 x/d<1时，应根据有关气流衰减公式计算。

„ 吸气口气流速度 衰减较快 x/d=1, 7.5%„ 对于结构一定的吸气口，无论吸气口风速大小，其等速面形状大致相同而吸气口结构形式不同，其气流衰减规律不同二、吹出气流气体从孔口吹出，在空间形成的气流称为吹出气流，或射流按 孔口的几何形状 射流分为：圆射流、矩形射流和扁矩形射流；按 空间壁面对射流的约束条件 ，分自由射流和受限射流；按 气体温度与周围空气温度是否相等 ，分等温和非等温射流；按 射流产生的动力 ，分为机械射流和热射流极点扩散角主体段α射流核心段 过渡断面a：湍流系数„ 射流边缘有卷吸周围空气的作用，这主要是由于湍流动量交换引起的„ 由于射流边缘卷吸作用，射流断面不断扩大，扩散角约为15-20度射流流量随射流长度增加而加大„ 射流核心段呈锥形不断缩小„ 核心段以后，射流速度逐渐下降， 射流各断面的速度不同„ 射流中的静压与周围静止空气的压强相同„ 射流各断面动量相等等温自由射流特征射流卷吸周围空气示意图三、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，称为吹吸式集气罩 § 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一、密闭罩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 污染源大容积密闭罩 半密闭罩局部密闭罩 整体密闭罩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排风量的确定„ 原则是要保证罩内各点都处于负压，保证从罩子开口及不严格缝隙处均匀地吸入一部分室内空气„ 适当的排风量应保证密闭罩内的负压不小于 5-12Pa„ 开口或缝隙处空气吸入速度 v0计算： m3/h„„ 一般取 v0=0.5-1.5m/s 00vFQ =二、排气柜1. 结构形式a、下部排风柜式罩适用于通风柜内无发热体，产生的有害气体密度比空气大的情况b、上部排风柜式罩适用于通风柜内有发热体，产生的有害气体密度比空气小的情况c、联合排风柜式罩当通风柜内既有发热体，又产生密度不等的有害气体时，应采用联合排风柜式罩，即在柜内上下部均设置排气点2. 布置要求：尽量避开门窗和其它进风口。

排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行三、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、槽边吸气罩外部集气罩设计注意问题„ 在不妨碍工艺操作的前提下，罩口应尽可能靠近污染物发生源，以减少横向气流的干扰；„ 为提高集气罩控制效果，减少无效气流吸入，罩口应加设法兰边；„ 为保证罩口吸气速度均匀，集气罩的扩张角 α 不应大于 60度；„ 当罩口尺寸较大，难以满足上述要求时，应采取适当措施，以确保集气罩的集气效果包括：„ 把大排风罩分隔成若干个小排风罩；„ 在罩内设挡板；„ 在罩口上设条缝口；„ 在罩口设气流分布板排风量的确定„ 多用控制速度法计算„ 圆形或矩形 (宽长比大于 0.2)侧吸罩0020/)10(/ AAxCvvx+=C：与集气罩结构形状和设置情况有关的系数前面无障碍，四周无边的侧吸罩取 C=1；操作台上的侧吸罩取C=0.75；前面无障碍，有边的侧吸罩取C=0.75x：控制距离，m xvAxCQ )10(02+=m3/sx小于等于 1.5dC=1C=0.75题 13-1„ 有一圆形的外部集气罩，罩口直径D=25cm，要在罩口轴线距离为 0.2m处造成 0.5m/s的吸气速度，试计算该集气罩的排风量。

解：采用四周无边的侧吸罩，取 C=1，则采用四周有边的侧吸罩，取 C=0.75则结论： 罩子四周加边后，减少了无效气流的吸入，排风量可节省 25%) () smQ /225.05.025.042.010322=×⎥⎦⎤⎢⎣⎡+×=π() () smQ /169.05.025.042.01075.0322=×⎥⎦⎤⎢⎣⎡+××=π四、接受式排气罩定义：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a-热源上部伞形接受罩； b-砂轮机接受罩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五、吹吸式排气罩和空气幕1.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槽子吹吸式排气罩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.空气幕及其应用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§ 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(m3/s) ，可以通过实测罩口的平均吸气速度 v0(m/s) 和罩口面积 A0(m2)确定。

Q= v0 A0(m3/s) „ 通过实测连接罩口上的平均吸气速度v (m/s) ，气流动压 Pd(Pa)或静压 PS(Pa)及其管道断面积A(m2)按下式确定Q= vA =A[(2/ρ ) Pd]1/2(m3/S) Q=φ A[(2/ρ )PS]1/2(m3/S)式中 : ρ —气体密度， kg/m3φ --集气罩的流量系数 ;φ =(Pd/ |Ps|)1/2例：„ 根据现场测定，某外部集气罩连接管直径 D=400mm，实测罩口吸气速度为1m/s，罩口面积为 1m2，假定气体密度为1.2kg/m3，试确定管中的动压为多少？答案： Pd=38Pa2.排风量的计算（ 1）控制速度法适用于污染物发生量较小的冷过程外部集气罩设计 2）流量比法按罩口污染气流与吸气气流的流线合成准确求取排风量„ 把集气罩排风量 Q3看作是 污染气流量 Q1和从 罩口周围吸入室内空气量 Q2之和 ,即„ Q3=Q1+Q2=Q1(1+Q2/Q1)=Q1(1+K)„ KV=(Q2/Q1)limit„ K--为流量比„ KV –临界流量比，实验求出，与污染物发生量无关，只与污染源和集气罩的相对尺寸有关„ 二、压力损失的确定„ 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△ P=0-P=-(Pd+Ps)=|Ps|-Pdφ =（ Pd/ |Ps| ）1/2φ =1/（ 1+ξ）1/2Φ ---流量系数ξ ---压力损失系数22ρυξ=Δp设计时应注意：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在最小的范围内，以便防止横向气流的干扰，减少排气量。

b.集气罩的吸气方向尽可能与污染气流运动方向一致，充分利用污染气流的初始动能c.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d.集气罩的吸气气流不允许经过人的呼吸区再进入罩内e.集气罩的结构不应妨碍人工操作和设备检修§ 5 集气罩的设计方法。