第十三章 集气罩
第一节 净化系统的组成及系统设计的基本内容
、局部排气净化系统的组成
局部排气净化系统的基本组成如图
9 — 1所示
图13-1局部排气净化系统示意图
1. 集气罩 2?风管 3.净化设备 4风机 5.烟囱
1 ?集气罩
集气罩是用以捕集污染空气的。 其性能对净化系统的技术经济指标有直接影 响。由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同，集气罩的形式是多种多样的。
2 ?风管
在净化系统中用以输送气流的管道称为风管， 连成一个整体。
3净化设备
为了防止大气污染，当排气中污染物含量超过排放标准时必须采用净化设备 进行处理，达到排放标准后，才能排入大气。
4 ?通风机
通风机是系统中气体流动的动力。 机设在净化设备后面。
5烟向
烟囱是净化系统的排气装置。由于净化后的烟气中仍含有一定量的污染 物?这些污染物在大气中扩散、稀释，并最终沉降到地面。为了保证污染物的地 面浓度个超过大气环境质量标准、烟囱必须具有一定高度。
为使局部排气净化系统正常运行，根据净化处理对象不同
为了防止通风机的磨损和腐蚀，
通常把风
通过风管使系统的设备和部件
（如含尘气体、有
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毒有害气体、高温烟气、易燃易爆气体等 和附件。
)，在净化系统个还应增设必要的设备
二、局部排气系统设计的基本内容 局部徘气净化系统设计的基本内容包括污染物的捕集装置、输送管道、冶化 设备及排放烟囱设计四个部分。当然，为满足系统正常运行的需要．还应针对处 理污染物的特性．完成上述系统增设设备及附件的设计。
1．摘集装置的设计 污染物的捕集装置通常称为集气罩。设计内容丰要包括集气罩结构形式、安 装位置以及件能参数确定等内容。
2．输送管道设计 管道系统设计十要包括管道布置、管道内气体流速确定、管径选择、压力损 失计算以及通风机选择等内容。
3．海化设备选择或设计 净化设备的选择或设计一般按以下程序进行： (1) 工程调查。认真收集有关资料，全面考虑影响设备性能的各种因素； (2) 根据排放标准和生产要求，计算需要达到的净化效率； (3) 根据污染物性质和操作条件确定净化方法 净化设备的选择范围；
(4) 对设备的技术指标和经济指标进行个面比较．选定最适宜的净化装置； (5) 确定净化设备的型号规格及运行参数。 设计应满足其排放浓度达到当地排 放标准的要求。
4 排放烟囱设计
(吸收、吸附或东尘等 )和净化流
)。在此基础上，决定
程( 几级处理，是否顶冷、调湿以及吸收剂或吸附剂选择等
第二节 集气罩的集气机理
一、集气罩的捕集机理
研究集气罩罩口气流运动的规律对于有效捕集污染物是十重要的。 集气罩罩 口气流运动方式有两种：一种是吸气口气流吸人流动；一种是吹气口气流的吹出 流动。
1 吸人气流 一个敞开的管口是最简单的吸气口、当吸气口吸气时、在气门附近形成负 压．周周空气从四面八方流向吸气口，形成吸气流或汇流。当吸气口面积较小 时．可视为“点汇” 。假定流动会阻力，在吸气口外气流流动的流线是以吸气口 为中心的初线，等速面是以吸气口为球心的球面。
实际上，吸气口总是有一定大小的，气体流动也是有阻力的。所以．吸气区 气体流动的等速面不是球面而是椭球面。 根据试验结果．吸气口气流速度分布具商以下特
点：
(1) 在吸气口附近的等速面近似与吸气口平行， 随离吸气口距离 x 的增大，逐 渐变成椭圆面，而在 1 倍吸气口直径处以接近为球面。
(2) 吸气口气流速度衰减较快。
(3) 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 侗；
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而吸气口结构形式不同．其气流衰减规律则不同。
2 吹出气流 空气从孔口吹出，在中间形成一股气流称为吹出气流或射流。喷孔可以是圆 形、矩形和扁炬形。按孔门形状可以将射流分为圆射流、矩形射流和扁射流 缝射流 )；据空间界壁对射流的约束条件，射流可分为自由射流和受限射流 力还可将射流分为机械射流和热射流。
等温圆射流是自由射流中的常见流型。 等温自由射流一般具有以下特征： (1) 射流边缘有卷吸周围空气的作用．这主要是由于紊流动量交换引起的。 (2) 由于射流边缘的卷吸作用， 射流断面不断扩大，其扩散角约为15。一20 C。 射流流量随射流长度增加而增大。
(3) 射流核心段呈锥形不断缩小。
(4) 核心段以后， 射流速度逐渐下降。 射流各断面的速度值虽不同， 但其无因 次速度分布相似。
(5) 射流中的舒压与周围静止空气的压强相同。
(6) 射流各断面动量相等。 根据动量方程式， 单位时间通过射流各断面的动量 应相等．
3 吸入气流与吹出气流 ”
(1) 吹入气流由于卷吸作用， 沿射流方向流量不断增加， 射流呈锥形； 吸入气 流的等速面为椭球面．通过各等速面的流量相等，并等于吸入口的流量。
(2) 射流轴线上的速度基本上与射程成反比， 而吸气区内气流速度与距吸气口 的距离的平方成反比。所以，吸气口能量衰减很快，其作用范围较小。
总之，吸入气流和吹出气流的流动特性是不同的。吹出气流在较远处仍能保 持其能量密度．吸入气流则在离吸气口不远处其能量密度就急剧下降。这亦表 明．吹出气流酌控制能力大．而吸入气流则有利于接受。因此，可以利用吹以气 流作为动力，把污染物输送到吸气口再捕集，或者利用吹出气流阻挡、控制污染 物的扩散。
4．吹吸气流
吹吸气流是两股气流组合而成的合成气流． 其流动状况随吹气口和吸气口的 尺寸比以及流量比而变化。 二、集气罩的基本形式
集气罩的形式和分类名目繁多。归结起来，按罩口气流流动方式可分为两大 类：吸气式集气罩和吹吸式集气罩。利用吸气气流捕集酒染空气的集气罩称为吸 气式集气罩，而吹吸式集气罩则是利用吹吸气流来控制沾染物扩散的。按集气罩 与污染源的相对位置及适用范围，还可将吸气式集气罩分为密闭罩、排气柜、外 部集气罩、接受式集气罩等。
1 密闭罩 密闭罩是将污染源的局部或整体密闭起来的一种集气罩， 其作用原理是使
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(条 ( 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；据射流 产生的动
《大气污染控制工程》教案第十三章
