吹吸式排风罩流场分析文献综述

 2022-11-24 10:11

文 献 综 述

一、研究背景

工业行业生产作业过程中产生的尘毒污染物具有种类多、毒性强、排放量大等特点。尘毒污染物会通过皮肤、呼吸道、粘膜等对作业人员造成职业危害。在产生尘毒污染物的工业厂房室内环境进行作业的人员成为职业病的高发人群。因此,工业厂房室内环境与作业人员的职业健康、安全直接相关,甚至会对生产作业过程造成重要影响。

通风技术主要用于控制工业厂房室内环境尘毒污染物。通过通风装置对尘毒污染物进行捕集,可有效保障作业人员职业健康,降低尘毒污染物对作业环境造成的影响。目前,我国现有工业厂房设计、使用中仍以自然通风为主,辅以局部通风的方式控制室内尘毒污染物。但现行的局部通风技术对尘毒污染物的控制效果不佳,且存在能源消耗大的问题。[1]对于那些散发有毒气体及粉尘等污染物的行业,如何有效地清除室内的有毒气体和粉尘等污染物质, 改善工厂的工作环境,为工作人员提供一个健康、安全和舒适的作业空间, 同时尽可能地减少能耗并且保护大气环境成为通风行业面临的挑战。[2]

二、基本理论

吹吸式通风[3-4]是指利用吹吸罩所形成的复合气流,达到隔断冷热空气、排除污染气体或烟气等目的的通风方式。由于吹吸式通风依靠吹、吸气流的联合工作进行有害物的控制和输送,它具有风量小、污染控制效果好、抗干扰能力强、不影响工艺操作等特点。

吹吸式排风罩的罩外气流是由吹气流与吸气流同方向相互作用的,在吹气口与吸气口之问的较大距离内,是处于射流为主的复合气流;吹气流覆盖并携带污染气体,将其送至吸风口。吹气流输送能力强、速度衰减慢、隔断能力强,而吸气流正与其相反,两者联合作用则消除了各自的不足。在污染气体量一定的情况下,随着射流动量的增加 ,排风量会减小,但当射流动量增加到一定值时,若再继续增加射流动量,为了保证污染气体不被射流吹散,则需要增加吸气量。这样就存在一个最佳控制状态的问题,也就是说控制气流存在一个临界断面。这是一个主要的设计参数。目前,吹吸式排风罩的控制气流研究基本为二维,国内外的研究成果也比较丰富,实践当中也已有应用,但也有一定 的不足。最关键的就是吹气流与吸气流的复合处容易被破坏,而达不到理想的控制效果。自从 Malin在1945年研究称利用 吹吸气流可以比侧边排气罩节省50%的空气流量[5-6],吹吸式通风技术应用于处理工作区内散发污染性蒸汽、烟尘或气溶胶粒子的工业领域已经长达半个多世纪。

集气罩汇集污染物,是一种流体动力学捕集。集气罩口气流流动方式有两种:一种是吸气口气流的吸人流动,一种是吹气口气流的吹出流动。对于吸入流动来说,当吸气口面积较小时 ,可视为 “点汇”。假定流动没有阻力,在吸气口外气流流动的流线是以吸气口为中心的径向线,等速面是以吸气点为球心的球面。假设点汇吸风量为Q,等速面的半径为、,相应气流速度为、,由于通过每个等速面的风量相等,则有;

于是:

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