单元 4 局部通风

单元4 局部通风

【知识点】 ：局部送、排风系统；密闭罩；局部排气装置；空气幕；局部淋浴。【学习目标】：掌握局部送、排风系统的组成；掌握防尘密闭罩的类型、适用范围、风量确定方法；掌握常见的局部排气装置的种类，了解其工作原理；理解吸气口气流运动规律；掌握外部吸气罩的类型、布置原则及排风量计算；掌握大门空气幕设计计算方法；了解局部淋浴系统的基本原理及组成。

通风的范围限制在有害物形成比较集中的地方，或是工作人员经常活动的局部地区的通风方式，称为局部通风。局部通风系统分为局部送风和局部排风两大类，它们都是利用局部气流，使工作地点不受有害物污染，以改善工作地点空气条件的。通风的范围限制在有害物形成比较集中的地方，或是工作人员经常活动的局部地区的通风方式，称为局部通风。局部通风系统分为局部送风和局部排风两大类，它们都是利用局部气流，使工作地点不受有害物污染，以改善工作地点空气条件的。

目录 局部送、排风系统 4.1 局部排气罩 4.2 密闭罩 4.3 外部吸气罩 4.4 空气幕 4.5 局部淋浴 4.6

4.1 局部送、排风系统 4.1.1局部送风系统组成向局部工作地点送风，保证工作区有良好的空气环境的方式，称局部送风。对于面积较大，工作地点比较固定，操作人员较少的生产车间，用全面通风的方式改善整个车间的空气环境，既困难哪又不经济。通常在这种情况下，就可以采用局部送风，形成对工作人员合适的局部空气环境。局部送风系统分为系统式和分散式两种。如图4.1是铸造车间局部送风系统图，空气经集中处理后送入局部工作区。分散式局部送风一般使用轴流风扇或喷雾风扇，采用室内再循环空气。

4.1 局部送、排风系统 4.1.2局部排风系统组成在局部工作地点安装的排除污浊气体的系统称局部排风。如图4.2所示，它是由以下几部分组成。（1）局部排风罩局部排风罩是用来捕捉有害物的。它的性能对局部排风系统的技术经济指标有直接影响。性能良好的局部排风罩，如密闭罩，只需要较小的风量就可以获得良好的工作效果。

4.1 局部送、排风系统 （2）风管通风系统中输送气体的管道称为风管，它把系统中的各种设备和部件连成了一个整体。为了提高系统的经济性，应合理选定风管中的气体流速，管路应力求短、直。风管通常用表面光滑的材料制作，如：薄钢板、玻璃钢管，有时也用混凝土、砖等材料。（3）净化设备为防止大气污染，当排出空气中有害物量超过排放标准时，必须用净化设备处理，达到排放标准后，排入大气。净化设备分除尘器和有害物净化装置两类。

4.1 局部送、排风系统 （4）风机风机向机械排风系统提供空气流动的动力。为防止风机的磨损和腐蚀，通常把它放在净化设备的后面。返回

4.2 局部排气罩 在生产车间设备局部排风罩的目的是要通过排风罩将有害物质在生产地点就地排除，来防止有害物质向室内扩散和传播。设计完善的局部排风罩能在不影响生产工艺和生产操作的前提下，即能够有效地防止有害物对人体的危害，使工作区有害物浓度不超过国家卫生标准的规定，又能大大减少通风量。

4.2 局部排气罩 4.2.1局部排气罩的分类局部排风罩得的形式很多，按其作用原理可分为以下几种基本类型：（1）密闭罩如图4.3所示，它把有害物质源全部密闭在罩内，在罩上设有工作孔①，以观察罩内工作情况，并从罩外吸入空气，罩内污染空气由风机②排出。（2）柜式排风罩（通风柜）如图4.4所示，它的结构形式与密闭罩相似，只是罩一侧可全部敞开或设操作孔。操作人员可以将手伸入罩内，或人直接进入罩内工作。

4.2 局部排气罩 （3）外部吸气罩如图4.5所示，由于工艺条件限制，生产设备不能密闭时，可把排风罩设在有害物源附近，依靠风机在罩口造成的抽吸作用，在有害物散发地点造成一定的气流运动，把有害物吸入罩内，这类排风罩统称为外部吸气罩。（4）接受式排风罩有些生产过程中或设备本身会产生或诱导一定的气流运动，带动有害物一起运动，如高温热源上部的对流气流、砂轮磨削时抛出的磨屑及大颗粒粉尘所诱导的气流等。对这种情况，应尽可能把排风罩设在污染气流前方，让它直接进入罩内。这类排风罩称为接受罩，见图4.6。

4.2 局部排气罩 （5）吹吸式排风罩由于生产条件的限制，有时外部吸气罩距有害物源较远，单纯依靠罩口的抽吸作用在有害物源附近造成一定的空气流动是困难的。在工程中,人们设想可以利用射流作为动力,把有害物输送到排风罩再由其排除,或者利用射流阻挡,控制有害物的扩散.这种把吹和吸结合起来的通风方法称为吹吸式通风。图4.7是吹吸式排风罩。

4.2 局部排气罩 4.2.2局部排气罩的工作原理（1）密闭罩它把有害物质源全部密闭在罩内，在罩上设有工作孔，从罩外吸入空气，罩内污染空气经风机排入上部排风口排出。它只需较小图的排风量就能在罩内造成一定的负压，能有效控制有害物的扩散，并且排风罩气流不受周围气流的影响。它的缺点是工人不能直接进入罩内检修设备，有的看不到罩内的工作情况。

4.2 局部排气罩 （2）外部吸气罩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。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Vx，为此要研究罩口风量L、罩口至控制点的距离与控制风速之间的变化规律。当污染气流的运动方向与罩口的吸气方向不一致时，需要较大的排风量。（3）接受式排风罩利用生产过程或设备本身会产生或诱导一定的气流运动，而且这种气流运动的方向是固定的，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，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。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。

4.2 局部排气罩 （4）吹吸式排风罩它利用射流能量密度高、速度衰减慢的特点，用吹出气流把有害物吹向设在另一侧的吸风口。由于吹吸式通风依靠吹、吸气流的联合工作进行有害物的控制和输送，它具有风量小、污染控制效果好、抗干扰能力强、不影响工艺操作等特点。在某些情况下，还可以利用吹出气流在有害物源周围形成一道气幕，像密闭罩一样使有害物的扩散控制在较小的范围内，保证局部排风系统获得良好的效果。图4.8是精炼电炉上带有气幕的局部排风罩，它利用气幕抑制热烟气的上升，保证热烟气全部吸入罩内。

4.3 密闭罩 4.3.1 密闭罩将发生区域或产尘的整个设备完全密闭起来，以隔断在生产过程中一次尘化气流和室内二次气流的联系，是控制有害物扩散的最有效办法。它的形式较多，可分为三类：（1）局部密闭罩将有害物源部分密闭，工艺设备及传动装置设在罩外。这种密闭罩罩内容积较小，所需气量较小。如图4.9所示。

4.3 密闭罩 （2）整体密闭罩将产生有害物的设备大部分或全部密闭起来，只把设备的传动部分设置在罩外，如图4.10所示。（3）大容积密闭罩将有害物源及传动机构全部密闭起来，形成一独立小室。如图4.11所示。

4.3 密闭罩 （4）密闭罩的排风量在密闭罩内设备及物料的运动（如碾压、摩擦等）使空气温度升高，压力增加，于是罩内形成正压。因为密闭罩结构并不严密（有孔或缝隙），粉尘随着一次尘化过程，沿孔隙冒出。为此在罩内还必须排风，使罩内形成负压，这样可以有效地控制有害物质外溢。罩内所需负压值可参见表4.1。为了避免把物料过多地顺排尘系统排出，密闭罩形式、罩内排风口的位置、排风速度等要选择得当、合理。防尘密闭罩的形式应根据生产设备的工作特点及含尘气流运动规律规定。排风点应设在罩内压力最高的部位，以利于消除正压。排风口不能设在含尘气流浓度高的部位或溅区内。罩口风速不宜过高，通常采用下列数值：筛落的极细粉尘 =0.4~0.6 m/s 粉碎或磨碎的细粉 <2 m/s 粗颗粒物料 <3 m/s

4.3 密闭罩 多数情况下防尘密闭罩的排风量由两部分组成，即运动物料进入罩内的诱导空气量（如物料输送）或工艺设备供给的空气量（如设有鼓风装置的混砂机）和为消除罩内正压由孔口或不严密缝隙处吸入的空气量。 = + （4.1）式中 ——防尘密闭罩排风量，m3/s； ——物料或工艺设备带入罩内的空气量，m3/s； ——由孔口或不严密缝隙处吸入的空气量，m3/s。式中可按下列计算 = m3/s （4.2）式中 ——敞开的孔口及缝隙总面积，m2； ——孔口及缝隙的流量系数； ——罩内最小负压值，Pa，见表4.1； ——敞开孔口及缝隙处进入空气的密度，kg/m3。

4.3 密闭罩 4.3.2柜式排风罩柜式排风罩俗称通风柜，与密闭罩相似。小零件喷漆柜，化学实验室通风柜是柜式排风罩的典型结构。通风柜一侧面完全敞开（工作窗口），柜的工作口对通风柜内的气流分布影响很大，气流分布又直接影响柜式排风罩的工作效果。如工作口的气流速度分布是不均匀的，有害气体会从速度小的地点逸入室内，为此，对通风柜的工作情况加以分析。通风柜的排风量按下计算 = + m3/s （4.3）

4.3 密闭罩 式中 ——柜内的有害气体发生量，m3/s； ——工作孔上的控制风速，m/s； ——操作口或缝隙的面积，m2； ——安全系数，=1.1~1.2。对化学实验室用的通风柜，工作孔上的控制风速可按表4.2确定。对某些特定的工艺过程，其控制风速可参照表4.3确定。

4.3 密闭罩 排风柜的控制风速表4.3

4.3 密闭罩

4.4 外部吸气罩 4.4.1排气罩口气体流动规律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。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Vx，为此要研究罩口风量L、罩口至控制点的距离X与控制风速Vx之间的变化规律。

4.4 外部吸气罩 （1）点汇吸气口根据流体力学，位于自由空间的点汇吸气口（图4.12）的排风量为 =4 =4 （4.4） / = （4.5）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 =2 （4.6）由公式（4.5）可以看出，吸气口处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。

4.4 外部吸气罩 （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，一般借助实验测的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4.13和图4.14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（4.7）和式（4.8）表示。对于无边的圆形或矩形（宽长比不小于1︰3）吸气口有 (4.7)

4.4 外部吸气罩 对于有边的圆形或矩形（宽长比不小于1︰3）吸气口有 (4.8) 式中 ——吸气口的平均流速，m/s； ——控制点的吸入速度，m/s； ——控制点至吸气口的距离，m； F ——吸气口面积，m2。式（4.7）和式（4.8）仅适用于 ≤1.5 的场合，当 >1.5 时，实际的速度衰减要比计算值大。

4.4 外部吸气罩 4.4.2前面无障碍排风罩风量计算（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，一般通过实例求得。若缺乏现场实测的数据，设计时可参考表4.4和表4.5确定。

4.4 外部吸气罩

4.4 外部吸气罩 （2）排风量的确定 ① 圆形或矩形的吸气口圆形无边 = =（10 + ） m3/s （ 4.9 ）四周有边 = =0.75（10 + ） m3/s （4.10） ② 工作台侧吸罩四周无边 =（5 + ） m3/s （4.11）四周有边 =0.75（5 + ） m3/s （4.12）式中 ——实际排风罩的罩口面积，m2。公式（4.11）和式（4.12）适用于 <2.4 的场合。

4.4 外部吸气罩 ③ 宽长比（b/1）<1/3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 =3.7 m3/s （4.13）自由悬挂有法兰边或无法兰边设在工作台上时 =2.8 m3/s （4.14）有法兰边设在工作台上时 =2 m3/s （4.15）式中 ——条缝口长度，m。

4.4 外部吸气罩 4.4.3前面有障碍排风罩风量计算排风罩如果设在工艺设备上方，由于设备的限制，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4.15确定。为了避免横向气流的影响，要求H尽可能小于或等于0.3（罩口长边尺寸）。

4.4 外部吸气罩 前面有障碍的罩口尺寸可按下列确定 A= + 0.8H m （4.16） A= + 0.8H m （4.17）式中 A，B——罩口长、短边尺寸，m/s；， ——污染源长、短边尺寸，m； ——罩口距污染源的距离，m。其排风量可按下式计算 = m3/s （4.18）式中 P ——排风罩口敞开面的周长，m； ——边缘控制点的控制风速，m/s； K——安全系数，通常K=1.4。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。

4.4 外部吸气罩 【例4.1】有一浸漆槽槽面尺寸为0.5×0.8m。为排除有机溶剂蒸气，在其上方设排风罩，罩口至槽口面H=0.4 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4.4、4.5取 =0.25 m/s，则罩口尺寸长边 A =0.8+0.8×0.4=1.12 m 短边 B =0.5+0.8×0.4=0.82 m 罩口敞开面周长 P=1.12+0.82×2=2.76 m 根据公式（4.18）有 = =1.4×2.76×0.4×0.25=0.37 m3/s

4.4 外部吸气罩 4.4.4条缝式槽边排风罩风量计算条缝式槽边，专门用于各种工艺槽，如电镀槽、酸洗槽等。它是为了不影响工人操作而在槽边上设置的条缝形吸气口。常用的槽边排风罩的形式有：平口式、条缝式。平口式槽边排风罩因吸气口上不设法兰边，吸气范围大。但是当槽靠墙布置时，如同设置了法兰边一样，吸气范围由3减少为/2，见图4.16，减少吸气范围排风量会相应减少。

4.4 外部吸气罩 槽边B≤700 mm需用单侧排风，B＞700 mm 时采用双侧，B＞1200 mm 时宜采用吹吸式排风罩。条缝式槽边排风罩的布置除单侧和双侧外,还可按图4.17的形式布置,它们称为周边式槽边排风罩。条缝式槽边排风罩的特点是截面高度E较大，E≥250mm 的称为高截面, E﹤250mm 的称为低截面。增大截面高度如同设置了法兰边一样,可以减少吸气范围。因此,它的排风量小，它的缺点是站用空间大,对于手工操作有一定影响。

4.4 外部吸气罩 条缝式槽边排风罩的条缝口有等高条缝(图4.18(a))和楔形条缝(图4.18(b))两种。（4.19）式中 ——排风罩排风量，m3/h ； ——条缝口长度，m； ——条缝口的吸入速度，m/s， =7~10 m/s ，排风量大时可适当提高。采用等高条缝，条缝口上速度上速度分布不易均匀，末端风速小，靠近风机的一端风速大。条缝口的速度分布与条缝口面积与罩子断面面积之比（ / ）有关，/ 越小，速度分布缺均匀. / ≤0.3时,为了均匀排风可以采用楔形条缝，楔形条缝的高度可按表4.6确定。如槽长大于1500 mm 时可沿槽长度方向分设两个或三个排风罩（如图4.19所示），对分开后的排风罩来说一般 / ≤0.3，这样仍可采用等高条缝。条缝高度不宜超过50 mm。

4.4 外部吸气罩 条缝式槽边排风罩的排风量可按下列公式计算：（1）高截面单侧排风 = 2 m3/s （4.20）（2）低截面单侧排风 = 3 m3/s （4.21）（3）高截面双侧排风 = 2 m3/s （4.22）（4）低截面双侧排风（总风量） = 3 m3/s （4.23）（5）高截面周边型排风 = 1.57 m3/s （4.24）（6）低截面周边型排风 = 2.36 m3/s （4.25）

4.4 外部吸气罩 式中 ——槽长，m； ——槽宽，m； ——圆槽直径，m； ——边缘控制点的控制风速，m/s。值可按附录4.1确定。条缝式槽边排风罩的局部阻力用下式计算 = Pa （4.26）式中 ——局部阻力系数， =2.34； ——条缝口上空气流速，m/s； ——周边空气密度，kg/m3。平口式槽边吸气罩的排风量可根据相应的条缝式低截面槽边吸气的排风量乘以修正系数K，单侧吸气K为1.15，双侧吸气K为1.20。

4.4 外部吸气罩 【例4.2】长1 m，宽 0.8 m 的酸性镀铜槽，槽内溶液温度等于室温。设计该槽上的槽边排风罩。解因 B＞700 mm，采用双侧。选用高截面E×F=250×250 mm（国家标准设计共有250×250、250×200、200×200 mm 三种断面尺寸）。控制风速查附录4.1，得 =0.3 m/s 总排风量L= 2 AB =2×0.3×1×0.8 =0.4 m3/s 每一侧排风量 = = ×0.4=0.2 m3/s 取条缝口风速 =8 m/s 。

4.4 外部吸气罩 1.采用等高条缝条缝口面积 = / =0.2/8=0.025 m2 条缝口高度 = /A=0.025 m=25 mm / =0.025/0.25×0.25=0.4＞0.3 为保证条缝口速度分布均匀，在每一侧分设两个罩子，设两根排气立管。 / = 0.2＜0.3 =ξ =2.34× ×1.2=90 Pa

4.4 外部吸气罩 2.若采用楔形条缝，查表4.6，得 =1.3 =1.3×25=32.5 mm ，可取 33 mm ； =0.7 =0.7×25=17.5 mm ，可取 18 mm ； =90 Pa 每侧设一个罩子，共设一个排气管。

4.4 外部吸气罩 4.4.5吹吸式风量计算吹吸气流的运动情况较为复杂，缺乏统一的计算方法，下面介绍一种代表性的计算方法——速度控制法。只要吸风口前射流末端的平均速度保持一定数值（通常要求不小于0.75～1 m/s），就能保证对有害物的有效控制。这种方法只考虑吹出气流的控制和输送作用，不考虑吸风口的作用，把它看作是一种安全因素。

4.4 外部吸气罩 对工业槽，其设计要点如下：（1）对于有一定温度的工业槽，吸风口前必须的射流平均速度按下列经验数值确定：槽温 t=70～95℃ =H（H为吹、吸风口间距离 m）m/s t=60℃ =0.85 m/s t=40℃ =0.75 m/s t=20℃ =0.5 m/s （2）为了避免吹出气流溢出吸风口外，吸风口的排风量应大于吸风口前射流的流量，一般为射流末端流量的（1.1～1.25）倍。

4.4 外部吸气罩 （3）吹风口度一般为（0.01～0.15）H，为了防止吹风口发生阻塞，应大于5～7 mm。吹风口出口流速不宜超过10～12 m/s，以免液面波动。（4）要求吸风口上的气流速度 ≤（2～3），过大，吸风口高度过小，污染气流容易溢入室内。但是也不能过大，以免影响操作。

单元 4 局部通风

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