通风与防尘工程.ppt

通风与防尘工程VentilationandDustControl（总复习串讲）主讲陆愈实教授中国地质大学工程学院2004年11月,封面人物,本课程概论,本课在安全工程学科中的地位本课程的性质与教学目的通风与防尘课程的主要内容本课程的学习要求,通风与防尘工程课地位,如图所示，人员、设备、环境及存在的有害因素和危险因素构成了作业环境系统。安全工程就是以该系统为研究对象。,人员作业环境系统,通风与防尘工程课地位,安全工程学科内容体系,工业安全技术,控制与管理危险因素，急性伤害机、电、火、爆炸,工业卫生技术,控制与治理职业病有害因素，慢性危害逼、毒、噪,安全软技术,系统工程、人机工程、管理工程,,,,,,,,通风与防尘工程课地位,作业环境中的主要有害因素,化学因素,各种毒物固体类毒物固体类毒物有毒有害气体,生产性粉尘,物理因素,不良气候条件噪声振动辐射照明不足,生物因素,各种细菌、病毒,,,,,,,,,通风与防尘工程课地位,作业环境中的主要危险因素,火灾、爆炸水灾坍塌、冒顶片帮电能伤害机械性伤害等,,通风与防尘工程课地位,各种有害与危险因素的控制技术形成了专门的技术门类工业防毒技术→各种毒物通风防尘工程→各种有毒有害气体、生产性粉尘、不良气候条件噪声控制技术→噪声、振动防火防爆技术→火灾、爆炸电气安全技术→电能伤害机械安全技术→机械性伤害,本课程的性质与教学目的,使学生掌握作业环境中有毒有害气体和粉尘的性质、危害、分布特征、传播规律与检测方法；掌握控制与消除作业环境中有毒有害气体和粉尘的通风防尘方法、原理与措施；培养学生通风防尘系统及设备选择计算与维护管理的基本能力。,通风与防尘课程的主要内容,第一章，工业有害物及其防治▲第二章，空气参数及通风风流理论第三章，通风方法与通风系统组成▲第四章，局部排风罩▲第五章，除尘技术▲第六章，通风除尘管网的计算▲第七章，通风机第八章，通风除尘系统维护管理与技术经济分析加▲符号者为本课程重点掌握的章,通风与防尘课程的学习要求,抓住三大内容模块通风技术防、除尘技术通风除尘测试,局部排风罩捕集有害物的装置；净化、除尘器净化有害气体和粉尘；通风动力系统通风管道，通风机,以通风与除尘系统为核心内容,通风与防尘课程的学习要求,第一章工业有害物及其防治,本章内容结构图,第一章工业有害物及其防治,工业有害物分为五种类型粉尘有害蒸气有毒有害气体放射性气体热湿,,第一章工业有害物及其防治,本章具体内容包括粉尘的传播与危害特性有害蒸气与有毒有害气体的危害放射性气体的危害与防护气候条件参数与热湿环境的改善工业有害物的综合防治措施工业有害物与气候参数的检测。,,粉尘的概念粉尘的来源粉尘的传播规律粉尘的危害特性,第一章重点内容1粉尘的传播与危害特性,粉尘是悬浮于空气中的固体微细粒子（Dust）。,粉尘--粉尘的概念,粉尘（dust）包括所有固态分散性微粒；粒径上限约为200μm；“降尘”粒径在10μm以上，较大的微粒沉降速度快，经过一定时间后不可能仍处于浮游状态。“飘尘”粒径在10μm以下，在大气中浮游数量最多的微粒粒径为0．1～10μm,粉尘--粉尘的概念,烟（smoke）包括所有凝壤性固态微粒，以及液态粒子和固态粒子因凝集作用而生成的微粒，通常是高温下生成的产物粒径范围约为0．01一1μm，一般在0．5μm以下。如铅金属蒸气氧化生成的PbO，木材、煤、焦油燃烧生成的烟就是属于这一类,粉尘--粉尘的概念,雾（mist）包括所有液态分散性微粒和液态凝聚性微粒，粒径范围约为0．1一10μm烟尘（fume）分散性和凝聚性固体微粒烟雾（smog）分散性和凝聚性固体微粒和液体微粒混合体粉末（powder）生产中粉料,粉尘--粉尘的概念,粉尘的“尘化”作用含义使粉尘从静止状态变成悬浮于周围空气中的作用。空气中的粉尘通过各种尘化作用而产生。主要尘化作用有诱导气流尘化作用；剪切气流尘化作用；综合气流尘化作用；热气流上升尘化作用,粉尘--粉尘的传播规律,粉尘--粉尘的传播规律,传播作用力分析,粉尘--粉尘的危害特性,第一章重点内容2有害蒸气与有毒有害气体,作业环境状况直接影响作业人员的身体健康和劳动效率有害蒸气与有毒有害气体危害人体的途径,有害蒸气与有毒有害气体类型,有害蒸汽蒸汽是由固体直接升华或液体蒸发所形成的气态物质。如汞蒸气、磷蒸气、铅蒸气、苯蒸气等。有毒有害气体的种类很多，如CO、NO2、H2S、ＳＯ2等。危害程度不仅与其性质有关，而且与空气中的浓度有关。有毒有害气体的安全浓度值越大，其危害也越大。,有害蒸气与有毒有害气体浓度,常用浓度有体积浓度和质量浓度。体积浓度单位体积空气中所含有害气体的体积。单位毫升/米3mL/m3,ppm或％。关系是1mL/m31ppm110-4％。质量浓度单位体积空气中所含有毒气体的质量。单位毫克/米3mg/m3，毫克/升（mg/L）。体积浓度和质量浓度之间可进行换算。,有害物的危害及其影响因素,有害物的危害包括三个方面一是对人体健康的危害；二是对生产的不利影响；三是对大气的污染。有害物对人体危害程度的影响因素有毒气体的毒性大小即有毒气体的理化性质。有毒气体的含量即有毒气体的浓度大小。有毒气体与人体持续接触的时间。作业环境条件与劳动强度。个体的年龄、性别和体质情况。,工业有害物的综合防止措施,主要综合防止措施有合理选择厂址;工艺方法,设备,布置及操作方法合理化;采用通风净化除尘措施;加强管理;采用个体防护等。,第一章重点内容3放射性气体及其危害,常涉及的有氡及其子体氡氡子体为固态物，与物质粘附性很强，易与粉尘结合粘附而形成放射性气溶胶。空气中氡子体的含量通常用α潜能值来表示。α潜能值是指单位体积空气中所含氡子体的原子全部衰变成镭C所释放α粒子的能量总和。,放射性气体及其危害,氡及其子体的衰变方式α衰变衰变过程中释放出α粒子（氦原子核），穿透力较弱，但电离能力强。β衰变衰变过程中释放出高速电子，穿透力较α射线强，但电离能力较α射线弱。γ衰变衰变过程中产生波长极短的电磁波，穿透力较带电粒子强得多。,放射性气体及其危害,氡及其子体的辐射危害作用方式直接作用是指生物分子直接受到电离辐射的作用而吸收辐射能量，导致机体损伤。间接作用是指辐射对生物体中的水分子作用，产生活性粒子（氢原子等），活性粒子与生物分子作用而使生物体功能、结构发生损伤。由于生物体内含有大量的水分子，因此电离辐射对生物体的作用主要是间接效应。,放射性气体及其危害,氡及其子体的危害作用过程物理阶段生物分子和水分子吸收辐射能量而发生电离，产生初级活性粒子。化学阶段活性粒子与周围介质反应，生物分子受到损伤。生物学阶段通过大量微观生物分子损伤，导致宏观的生物损伤效应，如疾患、癌变等。,放射性防护,电离辐射防护方法辐射危害必须具备辐射源、危害途径和受照射人员这三个条件才引起危害，因此，防护也应该从这三个条件入手。①控制辐射源，降低源的辐射能量具体措施采用密闭法，将源密闭，防辐射泄漏。降低源的辐射强度。②采用屏蔽隔离法，控制辐射危害途径与过程在源与人员之间设屏蔽障，选用合适的屏蔽材料和厚度可降低到达人员的辐射量。,放射性防护,③增大辐射源与人员之间的距离辐射强度与距离的平方成反比，因此增大距离是一种很有效的方法。④加强通风防尘降低空气中放射性粉尘的浓度，尤其控制α粒子的内照射方面，这是一条很有效的方法措施。⑤缩短受照射的时间，即缩短工作时间危害是一个过程，缩短时间可降低危害程度。⑥个体防护如辐射防护服，口罩，防护目镜等。,第一章重点内容4气候条件参数,气候条件参数包括气温、风速、湿度等。舒适气温影响人体辐射散热,舒适气温为15℃～20℃。风速作业环境的风速影响人体的对流散热对不同的气温和湿度,所要求的风速也不同,一般空气温度较高，湿度较大时,也要求较大的风速。,气候条件参数--湿度,湿度衡量空气中含水蒸汽量的一个指标绝对湿度空气中实际含湿量，指单位体积或单位质量空气中所含水蒸汽的质量。单位g/m3或g/Kg。饱和空气当空气中水蒸汽含量达到该温度下所能容纳的最大值时，空气处于饱和状态，该状态下的空气称为饱和空气。相对湿度指某一体积空气中实际含有的水蒸汽量Ms与同温度下的饱和空气水蒸汽量的比值。,气候条件参数--湿度,人感觉空气潮湿程度与相对湿度有关，而与绝对湿度没有直接关系。湿度影响人体蒸发散热。舒适的湿度为50～60％。车间相对湿度要求与散热、气温等因素有关。,相对湿度测定（hygrometry）,干、湿温度计法毛发湿度计法氯化锂湿度计法hygrometerrelativehumidity,干、湿温度计法类型,吸风式湿度计,数字式湿度计,第二章空气参数及通风风流理论,要使通风风流能有效地排除有毒有害气体和粉尘，必须掌握风流有关参数的计算，以及通风风流的运动规律。本章分析风流运动的有关理论、规律及有关空气流动参数的计算。,第二章空气参数及通风风流理论,本章内容,第二章空气参数及通风风流理论,本章主要讨论以下问题干、湿空气密度的计算；风压（静压、动压和全压）的计算及测定；通风连续方程及其应用；通风风流型式、风流结构及风速分布与风速测定；通风能量方程及其应用。,干、湿空气密度的计算,根据道尔顿分压定律即可推导出湿空气密度计算式式中ρw湿空气密度，kg/m3；ψ空气相对湿度，；Pb饱和水蒸汽压力，kPa,空气压力风压,风压通风中空气压力也叫风流压力（简称为风压），它是表示运动空气所具有的能量,它包括静压、动压和全压。静压气体分子对容器壁所施加的压力。动压单位体积空气运动所具有的动能。全压全压静压动压,空气压力单位,空气压力的国际单位为帕（Pa）、牛顿/米2（N/m2）。1Pa1N/m2。我国法定计量单位制规定，空气压力（压强）的单位为帕。帕（Pa）单位比较小，还可用百帕（hPa）、千帕（kPa）表示1hPa100Pa；1kPa1000Pa。,空气压力测定,分为空气绝对压力测定水银气压计、空盒气压计空气相对压力测定U型压力计、倾斜压力计、补偿微压计、压力传感器型直读压力计,空气绝对压力测定,水银气压计,,空盒气压计,空气相对压力测定,单管倾斜压力计原理,U型压力计,补偿式微压计,第三章通风方法及其通风系统组成,本章内容通风方法分类、全面通风方法的分析计算、通风系统的组成。本章重点与难点内容全面通风方法的分析计算，主要分析全面通风排污过程数学模型及微分方程的建立，微分方程的求解；全面通风风量计算，气流组织方式，有害物散发量的确定；空气平衡与热平衡的原理与计算。,第三章通风方法及其通风系统组成,通风方法,通风方法分类,各类通风方法分析,局部通风,全面通风,事故通风,,,,,,通风方法分类,通风方法分类,按通风的动力分为,按通风系统作用范围分,局部通风,全面通风,事故通风,,,,,,自然通风,机械通风,,,自然通风特点,机械通风特点,,,第三章内容要点1自然通风及其特点,依靠室外空气温差所造成的热压,或利用室外风力作用在建筑物上所形成的压差,使室内外的空气进行交换,从而改善室内的空气环境。不需动力,经济;但进风不能预处理,排风不能净化,污染周围环境;且通风效果不稳定。,第三章内容要点2机械通风及其特点,靠风机动力使空气流动的方法称为机械通风。进风和排风可进行处理,通风参数可根据要求选择确定,可确保通风效果,但通风系统复杂,投资费和运行管理费用大。,第三章内容要点3局部通风,分为局部排风和局部送风局部排风在集中产生有害物的局部地点,设置捕集装置,将有害物排走,以控制有害物向室内扩散。这是防毒,排尘最有效的通风方法。局部送风向局部工作地点送风,使局部地带造成良好的空气环境。主要用于局部降温.又分为系统式和分散式。系统式就是通风系统将室外空气送至工作地点。分散式借助轴流风扇或喷雾风扇,直接将室内空气吹向作业地带进行循环通风。,第三章内容要点4全面通风及风量计算,全面通风就是对房间进行通风换气,以稀释室内有害物,消除余热,余温,使之符合卫生标准要求。全面通风的动力可以是自然风压和热压,也可以是风机风压。全面通风具体实施方法又可分为全面排风法,全面送风法,全面排送风法和全面送、局部排风混合法等,可根据车间的实际情况采用不同的方法。,全面通风,全面通风的效果取决于气流组织方式,通风风量大小及房间内热湿和有害物的产生量等因素。本部分主要讨论以下内容全面通风风量计算全面通风气流组织全面通风的风量平衡与热平衡计算有害物散发量估算全面通风系统的组成,全面通风风量计算,全面通风的风量应能确保把各种有害物包括有害气体,粉尘,水蒸气,热等全部稀释或排除,使有害物浓度不超过卫生标准。由于有害物的性质不同,应分别计算所需风量,然后确定全面通风所需风量。存在多种有害物时风量确定原则毒性相加则风量相加毒性无相加作用则取最大风量,全面通风的气流组织,气流组织送风、排风口位置的合理布置，选用合理的风口形式，合理分配风流。气流组织原则能避免把害物吹向作业人员操作区；能有效地从污染源附近或有害物浓度最大的区域排出污染空气；能确保在整个房间内进风气流均匀分布,尽量减少涡流区。,第三章内容要点5全面通风的风量平衡与热平衡,厂房车间通风过程中,是机械通风与自然通风的共同作用结果,室内的进风和排风是多通道的,既有由通风系统产生的有组织的进排风,也有从缝隙、窗户、门洞等产生的无组织进排风,根据“物质平衡”原理,各种进风量与各种排风量应相等。这就是室内风量平衡的原则。风量平衡表达式GzjGjjGzpGjp,全面通风的风量平衡与热平衡,当GjjGjp时室内外压差为零，用于无特殊要求车间当GjjGjp时室内处于正压状态，适用于洁净度要求高的车间当Gjj1.5√Ap的称为高悬类.Ap为热设备水平面积。根据实验,H≤1.5√Ap高度内,混入热射流内的空气量较少,可忽略不计；而H1.5√Ap以上的高度,混入热射流内的空气较多,应考虑混入空气的影响.因此,低悬罩和高悬罩的结构参数,气流运动及排风量的分析计算方法有所区别。,,,,,第四章内容要点3热源上部接受罩,槽边排风罩形式是外部吸气罩的一种特殊形式。按布置方式分为单侧式B700mm周边式多用于圆槽或近似方形槽按罩口形式罩口有平口式和条缝式两种形式。条缝口形式等高条缝用于f/F10.3楔形条缝口可均匀排风分段条缝口每段内等高条缝口风速要求7～10m/s,第四章内容要点4槽边排风罩,第四章内容要点5吹吸式排风罩,由吹风口和吸气口组合而成.它通过吹出射流和吸入气流联合作用来提高所需的“控制风速”,从而达到排除污染气体的目的。吹吸气流是一种性质比较复杂的气流,怎样进行合理的设计和计算,至今还是国内外进一步研究的课题.目前较常采用的主要有速度控制法和流量比法。,吹吸式排风罩的应用,,吹吸式排风罩的应用,,铸造车间,第五章除尘技术,通风排气中的粉尘必须经过净化处理达到排放标准才能排入大气。此外,有些生产过程排出的粉尘是生产原料或成品,需回收。除尘就是通过除尘器分离空气中的粉尘以达到净化空气或回收物料的目的。除尘的效果取决于粉尘的性质和除尘器的性能。因此,本章主要介绍粉尘性质,除尘器的工作原理,结构,性质及类型和特点。,第五章除尘技术,本章主要讨论以下问题除尘技术粉尘性质评定指标及除尘效率除尘机理除尘设备重力除尘器、惯性除尘器、旋风除尘器、湿式除尘器、过滤除尘器静电除尘器原理和结构-性能及计算-类型,特点及应用,第五章内容要点1粉尘主要性质,粒径也称为粒度，是衡量粉尘颗粒大小的尺度。实际防尘中采用粉尘的投影定向长度表示粉尘的粒径，用d表示,单位为微米μm。粉尘分散度各粒径粉尘所占总粉尘的百分比。又分为质量分散度和数量分散度。质量分散度Pm是指各粒径粉尘的质量mg占粉尘的总质量mg的百分比。数量分散度Pn是指各粒径粉尘的颗粒数占粉尘颗粒数的百分比。,粉尘密度单位体积粉尘的质量,单位为kg/m3或g/cm3。据是否包含粒间空隙体积分为真密度与假密度（表观密度）。假密度与堆积状态有关。真密度排除粉尘间空隙以纯粉尘的体积计量的密度。表观密度包括粉尘间空隙体积和粉尘纯体积计量的密度。与堆积状态有关。粉尘比重指粉尘的质量与同体积水的质量之比，系无因次量。,第五章内容要点1粉尘主要性质,粉尘湿润性系指粉尘被水湿润的难易程度。湿润现象是分子力作用的一种表现，水滴内部与水滴表面间的分子引力为水的表面张力,当水的表面张力小于水与固体间的分子引力时,固体容易被湿润,反之,固体则不易被湿润。依此粉尘可分为亲水性与疏水性两类。,第五章内容要点1粉尘主要性质,粉尘荷电性指粉尘能被荷电的难易程度。悬浮空气中粉尘荷电原因破碎时的摩擦、粒子间撞击或放射性照射、外界离子或电子附着等。影响荷电量大小因素粉尘的成分、粒径、质量、温度、湿度等有关。衡量粉尘荷电性的指标粉尘比电阻。比电阻测定采用圆板电极法测定。粉尘的比电阻的单位为Ωcm。粉尘比电阻对电除尘影响是除尘的依据。比电阻在104～1011Ωcm范围内，电除尘的效果较好。,第五章内容要点1粉尘主要性质,比表面积单位质量粉尘的总表面积称为比表面积（m2/kg）。比表面积与粒径成反比，粒径越小，比表面积越大。比表面积增大，强化了表面活性。它对粉尘的湿润、凝聚、附着以及燃烧和爆炸等性质都有明显的影响。,第五章内容要点1粉尘主要性质,爆炸性能发生爆炸的粉尘称为可爆尘。井下具有爆炸性的粉尘主要是硫化粉尘和煤尘。粉尘爆炸能产生高温、高压,同时生成大量的有毒有害气体,对安全生产有极大的危害，应注意采取防爆、隔爆措施。,第五章内容要点1粉尘主要性质,第五章内容要点2粉尘浓度测定,防尘主要测定项目粉尘浓度,粉尘物理性质粒径,分散度,电性等以及粉尘游离二氧化硅含量。滤膜测尘系统及浓度计算,第五章内容要点3除尘器评定指标,评定指标评定除尘器工作性能的主要指标有除尘效率,阻力,经济性等.除尘效率系指除尘器捕集下来的粉尘量与进入除尘器的粉尘量之比.根据总除尘效率,除尘器可分为低效除尘器50～80,中效除尘器80～95和高效除尘器95以上.,阻力表示气流通过除尘器时的压力损失.据阻力大小除尘器可分为低阻除尘器ΔP500Pa,中阻除尘器ΔP500～2000Pa和高阻除尘器ΔP2000～20000Pa.经济性是评定除尘器的重要指标之一,它包括除尘器的设备费和运行维护费两部分.在各种除尘器中,以电除尘器的设备费最高,袋式除尘器次之,文氏管除尘器,旋风除尘器最低.,除尘器评定指标,第五章内容要点4除尘机理及除尘器总类,所谓除尘,就是利用一定的外力作用使粉尘从空气中分离出来,它是一个物理过程.使粉尘从空气中分离的作用力主要有机械力包括重力,离心力和惯性力；阻留作用包括介质的筛滤作用,尘气绕流的接触阻留作用和扩散接触阻留作用；凝聚作用通过加湿,蒸汽凝结,超声波等作用,使细尘粒凝聚而从空气中分离；静电力利用静电力使带电尘粒从空气中分离；扩散粒径小于0.3微米的粉尘。,根据除尘机理常将除尘器分为四大类机械除尘器,过滤式除尘器,湿式除尘器和电除尘器.根据净化要求不同，分为粗净化多为第一级净化中净化用于通风除尘系统,净化后浓度细净化净化后浓度9090～160,叶片出口沿径向安装,β90,叶片弯曲方向与旋转方向相反,β9020～70,,,,风机结构及原理-轴流风机,轴流风机的基本组成1-集风器2-叶轮3-导叶4-扩散筒,轴流风机结构简图,轴流风机的原理,叶片的旋转使空气受到冲击力,从而使空气获得一定的速度和风压,并由导叶和扩散筒将部分动能转变为静压,从而使风机出口具有一定的风速和风压。,第七章内容要点3风机工作性能参数,风机的工作性能参数或称为有因次性能参数包括风压、风量、功率、效率与转速等。（1）风压风机风压系指全压H,单位为Pa,它是单位体积的气体流过风机叶轮时所获得的能量增量。它等于风机的静压Hs与动压Hv之和。一般通风机在较高效率范围内工作时,其动压约占全压的10～20左右。,（2）风量Q指通风机在单位时间内所输送的气体体积。风机说明书中的风量与风压,一般均指标准气态下即大气压为760mmHg,温度为20℃,湿度为50,密度为1.2kg/m3的数值。风量单位常用有m3/s,m3/min,m3/h。,第七章内容要点3风机工作性能参数,（3）功率单位时间内所做的功,单位kw（千瓦）。风机的功率可分为全压有效功率Na─指单位时间内通过风机的空气所获得的实际能量,它是风机的输出功率,也称为空气功率。NaHQ/1000（kw）静压有效功率─指单位时间内通过风机的空气所获得的静压能量。是全压有效功率的一部分。轴功率Nz─电动机传递给风机转轴上的功率。也就是风机的输入功率。电机功率─考虑了传动机械效率和电机容量安全系数后,电动机的功率。,第七章内容要点3风机工作性能参数,（4）效率表明风机将输入功率转化为输出功率的程度。分为全压效率也称为空气效率或总效率和静压效率。,第七章内容要点3风机工作性能参数,（5）转速系指风机叶轮每分钟的转数,单位为转/分。风机转速改变时,风机的流量、风压和轴功率都将随之改变。,第七章内容要点3风机工作性能参数,轴流风机,离心风机,离心风机与轴流风机个体特性曲线的比较①风压曲线离心的较平缓,风压随风量的变化不大；轴流的较陡,有“马鞍形”驼峰区,风压随风量的变化较大；②功率曲线在工作区内,离心的功率随风量的增加而增加,因此应闭闸启动；轴流的功率随风量的增加而减少，应开闸启动。,内容要点4风机性能特性曲线,风机运行--单台风机的运行,运行工况点风机风压特性曲线H与风管阻力特性曲线Km的交点,即为风机的运行工况点。在工况点上风机的风压与系统中的阻力相等,风机的风量就是系统的风量。工况点随系统阻力和风机转速的变化而变化。,内容要点4风机性能特性曲线,风机运行--单台风机的运行,对运行工况点的要求①运行工况点落在风压曲线的稳定工作区范围内；②运行工况点落在效率较高的范围内,一般要求工况点的运行效率不能低于最高效率的85。即，要求η≥0.85ηmax。满足这两项要求的运行范围，即为风机的工作区。,内容要点4风机性能特性曲线,风机运行--单台风机的运行,对工况点的调节当风机的风量和风压不能满足设计要求时,就应调节工况点。两种调节法一是调节阻力特性曲线Km,需增大风量时,将Km值调小,反之将Km值调大；二是调节风机转速,从而使风机风压曲线改变。,内容要点4风机性能特性曲线,