空调洁净工程局部排风设计

空调洁净工程局部排风是在散发特殊物的局部地点设置排风罩捕集特殊物，并将其排至室外的通风方式，以防止特殊物与工作人员接触或扩散到整个洁净车间。与全面通风相比，局部排风具有排风量小、控制效果好、特殊物不进入工作区等优点，因此在局部地点产生大量特殊物或污染源比较集中的建筑物内，应首先考虑采用局部排风(如果采用全面通风方式，反而使特殊物在室内扩散；当特殊物发生量大时，所需的稀释通风量则过大，甚至难以实现)。

局部排风系统是由局部排风罩、风管、净化设备和风机等组成，被污染的空气通过排风罩，经风道输送至净化装置，在净化装置内空气被净化至符合排放标准的要求后，用风机通过排气立管、风帽排入大气当中。

局部排风罩是用于捕集特殊物的装置，它是局部排风系统的关键环节，其性能对局部排风系统的技术经济性能具有十分重要的影响，设计完善的排风罩用较小的风量即可获得较佳的控制效果。排风罩的种类很多，一定要根据特殊物的性质、散发规律和工艺设备的结构和操作情况，选择排风罩的形式。

1.柜式排风罩

柜式排风罩俗称通风柜，实际上是密闭罩的特殊形式，应用普遍的是靠墙单面操作的台上式通风柜，柜的一侧设有可启闭的操作孔和观察孔，将产生特殊物的工艺设备完全密封，使特殊物被限制在一个密闭的空间里，工作人员站在柜外，通过工作口对柜内进行生产操作。工作口可根据需要尽量开小，这样在敞口的断面上造成较大排风速度，从而有效地防止特殊物逸出。

常用通风柜的形式：上部排风通风柜，用于通风柜内产生的特殊气体密度比空气小，或者当通风柜内有发热体时，需注意的是，当罩内发热量大，采用自然排风时，其中和面高度应不低于排风柜上的工作孔上缘；下部排风通风柜，用于通风柜内没有发热体，而且产生特殊气体密度比空气大时，该柜内气流下降，可有效防止特殊气体从操作口下部逸出；上下联合排风通风柜，对于发热不稳定过程，可在上、下均设排风口，随柜内发热量变化，调节上、下排风量比例，使工作孔速度分布均匀；送风式通风柜，若通风柜放在空调、净化或采暖房间内，为节约采暖、空调能耗，从工作孔上部送入取自室外或邻室空气，风量为70%~75%，既可防止室内横向气流干扰，又可节省室内排风量。

通风柜的排风量可按式计算：

L=L₁ + νFβ         （1-8）

式中：L--通风柜的排风量，m³ /s；

L₁--通风柜内的特殊气体发生量，m³ /s；

ν--工作孔上的控制风速，m/s；

F--操作口或缝隙的面积，m²；

β--安全系数，β=1.1~1.2。

2.外部吸气罩

由于工艺条件限制生产设备不能密闭时，可把排风罩设在特殊物源附近，利用机械排风造成负压，在特殊物发生地点(控制点)造成一定的气流运动， 将特殊物吸入罩内，加以捕集，这类排风罩统称为外部吸气罩。要防止特殊物的扩散，需要研究罩口风量L、罩口至控制点的距离χ与控制风速ν_χ之间的关系。中净环球净化可提供洁净工程、洁净厂房的咨询、规划、设计、施工、安装改造等配套服务。

(1)排风罩口的流场分布

四周无边的圆形排风口：ν₀/ν_χ=（10χ²+F）/F         （1-9）

四周有边的圆形排风口：ν₀/ν_χ=0.75（10χ²+F）/F         （1-10）

式中：ν₀--罩口的风速， m/s；

ν_χ--距罩口χm处的控制风速，m/s；

F--罩口面积，m² ;

x--控制点至吸气口之间的距离，m。

式（1-9） 和式（1-10）仅适于χ≤1.5d (d为罩口直径)的场合，当χ>1.5d时，实际衰减要比计算值大。

控制风速ν_χ的值与工艺操作过程和室内气流运动情况有关，一般通过实测求得。

 (2) 外部吸气罩的排风量

①圆形排风罩

根据式（1-9） 和式（1-10）知，前面无障碍四周无边和有边的圆形排风罩的排风量按式（1-11）、 式（1-12） 计算。

四周无边：L=(10χ²+ F) ν_χ        （1-11）

四周有边：L=0.75χ²+ F) ν_χ        （1-12）

式中： L--罩口排风量，m³/s。

从上式可以看出，在罩口设置法兰边，可以阻挡四周无效气流，在同样条件下，其排风量可减少25%。

②方形或矩形排风罩

对不同长宽比的矩形排风罩口的气流流谱进行分析对比后发现，它们的速度衰减要比圆形排风罩口的小。矩形排风口的速度衰减是随b/a的增大而增大的，其中a是罩口的长边尺寸，b是罩口的短边尺寸。

③设在工作台上的侧吸罩

设在工作台上的侧吸罩可以看成是一个假想大排风罩的一半，其排风量按式（1-13）计算：

L=1/2(10χ²+ 2F) ν_χ=5χ²+ F) ν_χ        （1-13）

④上吸式排风罩

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。为了避免横向气流的影响，要求H尽可能小于或等于0.3a (a为罩口尺寸)。

前面有障碍的罩口尺寸可按式（1-14）、式（1-15）计算：

A=A₁+0.8H        （1-14）

B=B₁+0.8H        （1-15）

式中：A、B--罩口长、短边尺寸，m；

A₁、B₁--污染源长、短边尺寸，m；

H--罩口至特殊物源的距离，m。

排风量按式（1-16） 计算:

L=KPHν_χ      （1-15）

式中：K--考虑沿高度分布不均匀的安全系数，通常K=1.4；

P--风罩开口的周长，m；

ν_χ--边缘控制点的控制风速，m/s。

(3)设计外部吸气罩时在结构上应注意的问题

在排风罩口四周增设法兰边，可使排风量减少25%左右，在一般情况下，法兰边宽度为150~200mm。为了减少横向气流的影响和罩口的吸气范围，工艺条件允许时应在罩口四周设固定式活动挡板。排风罩的扩张角a对罩口的速度分布及排风罩的压力损失有较大影响。根据测试，罩的扩张角a=30°~60°时，压力损失较小。综合罩的结构、速度分布、压力损失三方面的因素，设计外部吸气罩时，其扩张角a应小于或等于60°。当罩口尺寸较大时，可以采用的措施有：把一个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，要求条缝口处风速在10 m/s以上；在罩口设气流分布板。

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