除尘工程设计手册(1)

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1、第三章　尘源泉控制与集气吸尘罩设计集气吸尘罩是除尘系统的重要部分，是除尘工程设计的重要环节。集气吸尘罩的使用效果越好意味着越能满足生产和环保的要求。本章主要介绍常用集气吸尘罩的设计和排气量的计算，还介绍无罩尘源控制方法。第一节　集气吸尘罩分尖和工作机理一、集气吸尘罩分类集气吸尘罩因生产工艺条件和操作方式的不同，形式很多，按集气吸尘罩的作用和构造，主要分为四类；密闭罩、半密闭罩、外部罩和吹吸罩。具体分类如图3-1所示。二、集气吸尘机理集气吸尘罩罩口气流运动方式有两种：一种是吸气口气流和吸入流，一种是吹气口气流的吹出流动。对集气吸尘罩多数的情况是吸气口吸入气流。1、吸入口气流一个敞开

2、的管口是最简单的吸气口，当吸气口口服气时，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。当吸气口面积较小时，可视为“点汇”。形成以吸气口为中心的径向线，和以吸气口为球心的速球面。如图3-2（a）所示。由于通过每个等速面的吸气量相等，假定点汇的吸气量为Q，等速面的半径分别为r1和平r2，相应的气流速度为和，则有（3-1）式中Q——气体流量，m3/s;——球面1和2上的气流速度，m/s——球面1和球面2的半径，m。（3-2）由式（3-2）可见，点汇外某一点的流速与该点至吸气口距离的平方成反比。因此设计集气吸尘罩时，应尽量减少罩口逞能污染源的距离，以提高捕集效

3、率。若在吸气口的四周加上档板，如图3-2（b）所示，吸气范围减少一半，其等速面为半球面，则吸气口听吸气量为（3-3）式中符号同前。比较式（3-1）和式（3-3）可以看出，在同样距离上造成同样的吸气速度时，吸气口吵设挡板的吸气量比加设档板时大1倍。因此在设计外部集气罩时，应尽量减少吸气范围，以便增强控制效果。实际上，吸气口有一定大小，气体流动也有阻力。形成吸气区气体流动的行事面不是球面而是椭球面。根据试验数据，绘制了吸气区内气流流线和速度分布，直观地表示了吸气速度和相对距离的关系，如图3-3、图3-4及图3-5所示。图3-3、3-4中的横坐标是（为某点距吸气口的距离，为吸气口直径）

4、，等速面的速度值是以吸气口流速的百分数表示的。图3-5绘出了侧边比为1:2的矩形吸气口吸入气流的等速线，图中数值表示中心轴离吸气口的距离以及在该点气流与吸气口以速的百分比。根据试验结果，吸气口气流速度分布具有以下特点。㈠①在吸气口附近等速面近似与吸气口平行，随离吸气口距离的增大，逐渐变成椭圆面，而在1倍吸气口直径处已接近为球面。因此，当＞1时可近似当作点汇，吸气量Q可按式（3-1）、式（3-2）计算。当=1时，该点气流速度已大约降至吸气口以速的7.5％。如图3-3所示。当＜1时，根据气流衰减规律则不同。②对于结构一定的吸气口，不论吸气口风速大小如何，其等速面形状大致相同。而吸气口

5、结构形式不同，其气流衰减规律则不同。2、吹出气流运动规律空气从孔口吹出，在空间形成一股气流称为吹出气流或射流。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）；按射流内部温度的变化情况可分为等温射流和非等温射流；在设计热设备上方集气吸尘罩和吹吸式集气吸尘罩时，均要应用空气射流的基本理论。等温圆射流是自由射流中的常见流型。其结构图3-6所示。圆锥的顶点称为极点，圆锥的半顶角称为射流的扩散角。射流内的轴线速度保持不变半等于吹出速度的一段，称为射流核心段（图3-6的AOD锥体）。由吹气口核心被冲散的这一段称为流起始面对。以起始段的端点O为顶点，吹

6、气口为底边的锥体中，射流的基本性质（速度、温度、浓度等）均保持其原有特性。射流核心消失的断面BOE称为过渡断面。过渡断面以后称为射流基本段，射流起始段是比较短的，在工程设计中实际意义不大，在集气吸尘罩设计中常用到的等温圆射流和扁射流基本段的参数计算公式列于表3-1中。第二节　集气吸尘罩设计一、集气吸尘罩设计原则①改善排放粉尘有害物的工艺和工作环境，尽量减少粉尘排放及危害。②吸尘罩尽量靠近污染源并将其围罩起来。形式有密闭型、围罩型等。如果碍操作，可以将其安装在侧面，可采用风量较小的槽形式桌面型。③决定吸尘罩安装的位置和排气方向。研究粉尘发生机理，考虑飞散方向、速度和临界点，用吸尘罩

7、口患难夫妻准飞散方向。如果采用侧型或上盖型吸尘罩，要使操作人员无法进入污染源与吸尘罩之间的开口处。比空气密度大的气体可在下方吸引（见图3-9）④决定开口周围的环境条件。一个侧面封闭的吸尘罩比开口四周全部自由开放的吸尘罩效果好。因此，应在不影响操作的情况下将四周围起来，尽量少吸入未污染的空气。⑤防止吸尘罩周围的紊流。如果捕集点周围的紊流对控制风速有影响，就不能提供更大的控制风速，有时这会使吸尘罩丧失正常的作用。⑥吹吸式（推挽式）利用喷出的力量将污染气体排出。⑦决定控制风速。为使有害