粉尘实验室通风橱安全人机分析及优化设计

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1、粉尘实验室通风橱安全人机分析及优化设计粉尘实验室通风橱安全人机分析及优化设计摘要：通风橱又称通风柜，是化学实验室的一种大型设备。其作用是减少实验者和和有害气态的接触，保证实验安全可靠。通风橱的种类有通用型、无管道型、补风型、连体型、桌上型、两面型、落地型。通风原理有无关通风和全通风。无关通风是空气由柜内前上方的排风扇抽走后，先用泡沫塑料（使用寿命约6个月）过滤除尘，再用活性炭（使用寿命约2年（过滤，吸附掉很多化学物质，之后重新循环使用。有点是不需要外连管道，不污染外部环境，而且对实验室温度影响较小；缺点是必须定期更

2、换过滤材料，实验者接触有害气体的可能比使用抽气通风柜大，而且是因为多装的排风扇离实验者很近会造成噪音；全通风是空气由柜内前上方的排风扇抽走后，经管道引导别处。优点是比无管道通风能更有效地出去实验室有害气体，噪音小，而且维护简单，缺点是要安装专用的排风管道，在室内外温度不同的情况先可能阻碍实验室维持恒温，而且对环境卫生不利。关键词：通风橱人机协调优化设计粉尘实验室通风橱安全人机分析及优化设计1通风橱概况31.1通风橱的种类51.1.1固定容积通风橱51.1.2可变气体容积通风橱61.1.3特殊用途通风橱61.2实验室

3、通风橱的设计要求81.2.1实验室通风橱大小要求81.2.2通风橱内衬材料81.2.3进风调节板和气体导流板81.2.4观察窗设计要求91.2.5安全控制设计92系统中不合理的人机关系及分析102.1实验人员与通风橱尺寸匹配分析评价102.1.1人体相关尺寸测量数据102.2人与通风橱及相关物品与环境（人机关系心理方面）匹配分析评价173系统中人机关系的一些改进19总结20致谢21粉尘实验室通风橱安全人机分析及优化设计1通风橱概况通风橱是实验室中主要的安全设备，为了控制有害物质的外溢和保证实验正常进行，必须有效地控

4、制罩面风速。在实验过程中，随着橱门的操作，通风橱开口面积发生变化，罩面风速变化较大，通风系统达不到设计要求，影响实验和效果。伴随着科学技术和工业化进程的发展，科学实验必不可少，各个领域实验室建设已全面展开。科研院校、工矿企所、大专业都普遍要设置供试验研究用的实验室。实验室在试验过程中，伴随着大量有害物如气体、蒸气、粉尘和悬浮颗粒等的产生，对试验人员的健康造成了严重的损坏。通风橱是实验室中主要的安全设备，大部分实验在通风橱中完成，通风橱是密闭罩的一种特殊形式，产生有害物的操作进程完全在罩内进行。通风橱一般设有可开闭的

5、操作孔和观察孔，通过对通风橱进行抽风，使橱内形成负压，以防止通风橱内机械设备的扰动、化学反应或热源的热压，以及室内横向气流的干扰等原因引起有害物的逸出。问题的提出根据有害气体密度与空气密度大小的不同，通风橱的形式有很多，不同的地方应用不同形式的通风橱。通风橱主要形式包含：上部排风的通风橱，下部排风的通风橱，上下联合排风的通风橱。同时，还有节能型的供气式通风橱。通风橱的罩面风速是衡量排风橱性能的主要技术指标，它是指排风橱开口拉门处的平均入口风速，通风橱罩面风速的选定准则是：既要使有害气体不能从橱内逸出，同时也要避免在

6、通风橱内产生紊流。过高的罩面风速可导至排风橱内台上方空间内气流紊乱，污染物可能在橱内某个角落积聚，还有可能吹熄火焰，破坏正在进行的试验，过低的罩面风速势必造成污染物的逃逸，危害试验人员的安全。对于有毒或有危险的有害物，其通风橱操作口罩面风速一般取粉尘实验室通风橱安全人机分析及优化设计0.4~0.5m/s。通风橱的排风量根据公式（1）计算[1]：对于一般试验室通风橱，当考虑房间内的干扰气流和通风橱操作口上吸速度的不均匀性，开启面积应取操作口量大的开启面积。由以上公式可以看出，对于传统的没有调节系统的通风橱，当操作门全

7、开时，可以满足0.4~0.5m/s的罩面风速，当操作门开启一半或全关时，操作面罩面风速将大于设计值，这将影响实验操作和排风的效果。根据某通风橱的实际测试[2]，当橱门完全开启时，罩面风速为0.47m/s，当橱门开启一半时，罩面风速为0.86m/s。当橱门接近全关时，其罩面风速将更大，这将大大影响排风及实验效果。因此，如何有效地控制罩面风速是对通风橱有效排风的保障。实验室通风橱是实验室设计中不可缺少的组成部分。为了使实验室工作人员免于吸入一些有毒的、可致病的或毒性不明的化学物质，实验室应有良好的通风。为避免一些蒸汽、

8、气体和粒(烟雾、煤烟、灰尘等)的吸收，污染物质必须使用通风橱、通风罩或局部通风的方法除去。1.1通风橱的种类实验室通风橱一般分为两种类型：通用型和补风型．通用型通风橱适用于最普通的物理、化学、生物等实验环境；补风型通风橱适用于室内有空调的实验环境，它能使橱内空气与室外空气直接对流，减轻实验室空调的负荷。通风橱使用排风系统类型可分为固定气体容积或可变气体容积。