通风与防尘工程 Ventilation and Dust Control （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

1. 通风与防尘工程Ventilation and Dust Control（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

2. 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

3. 有害、危险因素 人员 环境 设备 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

4. 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 工业卫生技术 安全软技术 控制与管理危险因素，急性伤害：机、电、火、爆炸 控制与治理职业病有害因素，慢性危害：逼、毒、噪 系统工程、人机工程、管理工程

5. 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 物理因素 生物因素 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 不良气候条件 噪声振动 辐射 照明不足 各种细菌、病毒

6. 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

7. 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

8. 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。

9. 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

10. 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

11. 通风与防尘课程的学习要求 以通风与除尘系统为核心内容： • 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

12. 产生与传播机理 类型、来源及危害 浓度及标准 有害物防治 综合防治措施 第一章 工业有害物及其防治 本章内容结构图

13. 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

14. 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。

15. 第一章重点内容1：粉尘的传播与危害特性 • 粉尘的概念 • 粉尘的来源 • 粉尘的传播规律 • 粉尘的危害特性

16. 机械分散性固体微粒 液体微粒 雾mist 空气中微粒 尘 固体微粒 烟或尘 烟，smoke 凝聚性固体微粒 粉尘：--粉尘的概念 • 粉尘是悬浮于空气中的固体微细粒子（Dust）。

17. 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

18. 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

19. 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

20. 粉尘--粉尘的传播规律 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

21. 惯性力： 重力 分子扩散力 二次气流 尘粒扩散传播主要依靠二次气流带动作用 使尘粒沉降 很小 尘粒惯性性运动距离很短 粉尘--粉尘的传播规律 传播作用力分析

22. 粉 尘 的 危 害 对人体危害 粉尘对五官、皮肤的刺激作用引起炎症 有毒粉尘（铅、砷、汞等）引起中毒 各类粉尘进入人体肺部引起尘肺病 对生产影响 粉尘可降低产品质量 粉尘可降低机器工作精度 粉尘可降低光照度和能见度，诱发事故 粉 尘 对 环 境 的 污 染 粉尘--粉尘的危害特性

23. 呼吸道 皮肤 侵入体内 发生作用 造成危害 消化道 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

24. 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。

25. 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3 (mL/m3 ), ppm或％。关系是: 1mL/m3 =1ppm = 1×10 - 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3 (mg/m3)，毫克/升（mg/L）。 • 体积浓度和质量浓度之间可进行换算。

26. 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。

27. 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。

28. 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。

29. 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。

30. 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。

31. 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。

32. 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。

33. 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。

34. 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。

35. 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。

36. 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。

37. 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 • hygrometer • relative humidity

38. 干、湿温度计法类型 • 吸风式湿度计 数字式湿度计

39. 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。

40. 干湿空气密度计算 风压计算及测试 通风基础理论 连续方程及风速测定 能量方程及应用 通风阻力及计算 第二章 空气参数及通风风流理论 本章内容：

41. 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。

42. 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

43. 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

44. 空气压力—单位 空气压力的国际单位为帕（Pa）、牛顿/米2（N/m2）。1Pa=1 N/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 1hPa=100Pa；1kPa=1000Pa。

45. 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

46. 空气绝对压力测定 • 水银气压计 空盒气压计

47. 空气相对压力测定 U型压力计 单管倾斜压力计原理 补偿式微压计

48. 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。

49. 第三章 通风方法及其通风系统组成 通风方法分类 通风方法 局部通风 各类通风方法分析 全面通风 事故通风

50. 通风方法分类 自然通风 自然通风特点 按通风的动力分为 机械通风 机械通风特点 通风方法分类 局部通风 按通风系统作用范围分 全面通风 事故通风