排風(fēng)系統(tǒng)（Exhaust system）指為防止設(shè)備在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有害物對(duì)車間空氣產(chǎn)生污染，往往通過排氣罩或吸風(fēng)口就地將有害物加以捕集，并用管道輸送到凈化設(shè)備進(jìn)行處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，再回用或排入大氣。當(dāng)生產(chǎn)中有多臺(tái)這樣的設(shè)備，且每臺(tái)的局部排風(fēng)量不需很大，出于經(jīng)濟(jì)上的考慮，往往用管道將它們聯(lián)成整體，組成局部排風(fēng)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)共用一臺(tái)凈化設(shè)備和風(fēng)機(jī)。

簡(jiǎn)介

為防止設(shè)備在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有害物對(duì)車間空氣產(chǎn)生污染，往往通過排氣罩或吸風(fēng)口就地將有害物加以捕集，并用管道輸送到凈化設(shè)備進(jìn)行處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，再回用或排入大氣。這就是設(shè)備的局部排風(fēng)。當(dāng)生產(chǎn)中有多臺(tái)這樣的設(shè)備，且每臺(tái)的局部排風(fēng)量不需很大，出于經(jīng)濟(jì)上的考慮，往往用管道將它們聯(lián)成整體，組成局部排風(fēng)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)共用一臺(tái)凈化設(shè)備和風(fēng)機(jī)。

在局部排風(fēng)系統(tǒng)中，為了達(dá)到對(duì)有害物的捕集效果，要求局部排風(fēng)系統(tǒng)能按各設(shè)備要求的局部排風(fēng)量排風(fēng)。而做到這一點(diǎn)的關(guān)鍵在于管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)。各設(shè)備局部排風(fēng)量相等時(shí)稱為均勻吸風(fēng)管道系統(tǒng)?？紤]到一般情況，各設(shè)備的局部排風(fēng)量不等時(shí)稱為定量吸風(fēng)管道系統(tǒng)。

均勻吸風(fēng)管道的設(shè)計(jì)過去采用干管的等速設(shè)計(jì)法或降速梯形設(shè)計(jì)法，對(duì)定量吸風(fēng)管道則采用匯流三通的阻力平衡法，這些方法對(duì)問題的分析過于粗糙，運(yùn)行后風(fēng)量偏差較大，已不適應(yīng)人們對(duì)環(huán)境的要求。本文的局部排風(fēng)系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)方法，對(duì)排風(fēng)管道內(nèi)氣流的能量關(guān)系作了更詳細(xì)的分析，并可進(jìn)行更精確的計(jì)算。運(yùn)行后設(shè)備的排風(fēng)量與設(shè)計(jì)值偏差很小。

設(shè)計(jì)原理

局部排風(fēng)系統(tǒng)的吸風(fēng)支管一端是機(jī)上吸口，另一端在匯流三通處與干管相接，支管氣流與干管氣流在匯流三通處具有公共點(diǎn)稱為兩股氣流的匯合點(diǎn)，兩股氣流在匯合點(diǎn)匯合，一般動(dòng)壓是不等的，但其靜壓相等。干管氣流到達(dá)匯合點(diǎn)的靜壓稱為剩余靜壓，它是匯合點(diǎn)的實(shí)際靜壓。吸口與匯合點(diǎn)的靜壓差是支管吸風(fēng)的動(dòng)力。對(duì)于形狀和尺寸給定的支管，只要吸口狀態(tài)和匯流三通匯合點(diǎn)處的靜壓一定，支管的吸風(fēng)量就一定。支管吸口的狀態(tài)以及支管的形狀和尺寸確定之后，根據(jù)風(fēng)量或風(fēng)速，就可求得支管在匯流三通處的靜壓，稱為該支管的計(jì)算靜壓。

各支管的形狀和尺寸以及吸口狀態(tài)都相同，如果給定的吸風(fēng)量也相等，各支管的計(jì)算靜壓就相等。如果干管氣流到達(dá)匯合點(diǎn)的剩余靜壓也相等，那么各支管的吸風(fēng)量就相等，這就是所謂的靜壓恒定原理。如果干管氣流到達(dá)匯合點(diǎn)的剩余靜壓不僅相等，而且等于各支管的計(jì)算靜壓，那么各支管的吸風(fēng)量不僅相等，而且能按照給定的風(fēng)量吸風(fēng)，這就是均勻吸風(fēng)原理。

就一般情況而言，對(duì)于任意形狀和尺寸的支管以及任意給定的風(fēng)量，只要求出各支管的計(jì)算靜壓，并使干管氣流到達(dá)匯合點(diǎn)的剩余靜壓等于該支管的計(jì)算靜壓，則該支管就能按給定的風(fēng)量吸風(fēng)，這就是定量吸風(fēng)原理。它對(duì)吸風(fēng)管道的設(shè)計(jì)更具有普遍意義。

剩余靜壓計(jì)算

前已述及，干管氣流到達(dá)匯流三通匯合點(diǎn)處的剩余靜壓是該點(diǎn)的實(shí)際靜壓。匯流三通處兩股氣流在匯合點(diǎn)匯合，一般動(dòng)壓是不等的，但其靜壓相等。兩股氣流到達(dá)匯合點(diǎn)后相混合，在混合過程中進(jìn)行能量交換和動(dòng)量交換，并受到阻力引起機(jī)械能損失。機(jī)械能損失的多少與實(shí)際匯流速度vi以及理論匯流速度Ui都有關(guān)系。理論匯流速度是兩股氣流混合時(shí)機(jī)械能損失最小的匯流速度。設(shè)支管和干管連接的傾角為α，對(duì)均勻吸風(fēng)管道，第i個(gè)匯流三通的理論匯流速度

最初一根支管與干管連接后稱為肘管。只要列出最初一根支管吸口的斷面與第一個(gè)匯流三通匯合點(diǎn)斷面之間的柏努利方程就可求得肘管的剩余靜壓。

問題的解法與工程實(shí)例

從上面的推導(dǎo)可以看出，理論匯流速度一定時(shí)剩余靜壓僅是實(shí)際匯流速度的函數(shù)。根據(jù)局部排風(fēng)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，列氣流到達(dá)匯流三通匯合點(diǎn)的剩余靜壓等于該支管的計(jì)算靜壓的定量吸風(fēng)方程。通過解方程確定干管實(shí)際匯流速度和直徑。或者不斷改變實(shí)際匯流速度進(jìn)行迭代計(jì)算，使氣流到達(dá)匯合點(diǎn)的剩余靜壓、逐步逼近該支管的計(jì)算靜壓。

計(jì)算結(jié)果：

（1）支管直徑：d=0.141米

（2）干管各段風(fēng)速、直徑（括號(hào)內(nèi)為輸入的原始參數(shù)）

運(yùn)行結(jié)果：

（1）吸風(fēng)量：（抽測(cè)6臺(tái)）

最大不勻率：8.94%

（2）管道系統(tǒng)總阻力：

干管輸送段未端：靜壓：-343Pa，動(dòng)壓175Pa，管道系統(tǒng)總阻力168Pa，

輸送管段的動(dòng)壓取平均吸風(fēng)量的計(jì)算值。

- 3結(jié)果分析：

本程序?yàn)榭刂婆_(tái)與臺(tái)之間的風(fēng)量偏差，吸風(fēng)量的絕對(duì)值與風(fēng)機(jī)的選擇有關(guān)。本系統(tǒng)風(fēng)量和阻力的測(cè)量值均大于設(shè)計(jì)值，故風(fēng)機(jī)選擇偏大。