单元 3 全面通风

1. 单元3 全面通风

2. 【知识点】：工业有害物散发量；全面通风量；通风房间空气量平衡与热平衡；全面通风气流组织；置换通风。【知识点】：工业有害物散发量；全面通风量；通风房间空气量平衡与热平衡；全面通风气流组织；置换通风。 【学习目标】：了解工业有害物散发量的确定方法；掌握全面通风量的确定方法；掌握通风房间空气量平衡与热平衡的意义、方法和应用；掌握气流组织方式特点和应用；理解影响全面通风气流组织的因素；了解置换通风的原理、基本方式及应用；

3. 全面通风也称稀释通风，它主要是对整个车间进行通风换气，将经过适当处理的新鲜的空气送入室内，并不断的把污浊空气排出室外，使室内空气中的温度、湿度、有害物浓度符合卫生标准的要求。全面通风分为全面送风和全面排风两种，可以是自然通风，也可以是机械通风。全面通风也称稀释通风，它主要是对整个车间进行通风换气，将经过适当处理的新鲜的空气送入室内，并不断的把污浊空气排出室外，使室内空气中的温度、湿度、有害物浓度符合卫生标准的要求。全面通风分为全面送风和全面排风两种，可以是自然通风，也可以是机械通风。 当车间内有害物源分散，工人操作点多且分散，采用局部排风不能达到要求时，应采用全面通风。

4. 目 录 3.1 有害物散发量的计算 全面通风量的确定 3.2 全面通风的空气平衡和热平衡 3.3 全面通风的气流组织 3.4 置换通风 3.5 返回

5. 全面通风量的大小与单位时间内车间散发有害物的多少成正比，要确定车间全面通风量，就必须先确定车间有害物的散发量。全面通风量的大小与单位时间内车间散发有害物的多少成正比，要确定车间全面通风量，就必须先确定车间有害物的散发量。 3.1 有害物散发量的计算 3.1.1 粉尘、有害气体和蒸汽散发量的计算 物质燃烧时散发的气体量可以根据化学反应方程式来计算求得； 各种工业燃烧炉不严密处漏出的气体量一般是按照燃烧过程产生的烟气量的3%~8%计算。 但是由于产生过程的多样性，粉尘、有害气体和蒸汽的扩散机理很复杂，难以用理论公式计算，所以在实际工程中只能通过现场测定、参考经验数据来确定（具体方法详见有关设计手册和资料）。

6. 3.1 有害物散发量的计算 3.1.2 生产设备散热量的计算 1.工业锅炉散热量 在锅炉运行时，由于锅炉及其附属设备、管道表面温度高于环境温度，部分热量向外界散热，形成炉体散热损失，其大小取决于锅炉表面温度、表面积以及环境空气温度。

7. 计算工业锅炉散热量常用的两种方法：W/m2 1) 估算法（见表3.1） 3.1 有害物散发量的计算 表3.1 工业锅炉散热量估算表

8. 2）计算法 ①炉壁散热量 炉壁散热包括对流散热和辐射散热两部分，可按传热学的基本公式计算。 每平方米炉壁的对流散热量为 3.1 有害物散发量的计算 W/m2（3.1）

9. 每平方米炉壁的辐射散热量为 3.1 有害物散发量的计算 W/m2（3.2） ——对流放热系数， W/（m2·℃）对垂直的平壁面, 式中 ；对水平的壁面

10. 3.1 有害物散发量的计算 ——炉壁的外表面温度，℃； ——炉壁的外表面的绝对温度，K； ——室内空气温度，℃； ——加热炉周围物体表面的绝对温度， K；可近似认 为 。 = ——辐射系统，对于一般的工业炉， =5.34 W/（m2·K4）。

11. 为了简化计算，根据公式（3.1）和（3.2）作出了线算图（见图3.1）。 3.1 有害物散发量的计算

12. 3.1 有害物散发量的计算 图3.1 壁炉散热量线算图

13. 已知炉壁外表面温度，可利用图3.1求得每平方米炉壁的总散热量。该图是在车间空气温度=30℃的情况下作出的。已知炉壁外表面温度，可利用图3.1求得每平方米炉壁的总散热量。该图是在车间空气温度=30℃的情况下作出的。 炉壁的总散热量Q（W）为： 3.1 有害物散发量的计算 （3.3） 式中 ——炉壁的外表面积，m2。

14. 3.1 有害物散发量的计算 ②炉口的散热量 当炉门打开时，散入室内的辐射热量Q(W)为： （3.4） ——辐射系数，可以近似认为等于绝对黑体的辐射 系数，即C=5.75W/（m2·K4）; 式中 ——炉膛内烟气的绝对温度，K； ——炉口的面积，m2。

15. 3.1 有害物散发量的计算 由于 的数值较 小的多，可忽略不计，因此 公式（3.4）可改写为： （3.5） 根据公式（3.5）作出了图3.2。已知炉内温度，可用该图查出单位面积炉口的辐射散热量。 在一般情况下，由于炉口尺寸小、炉壁厚，部分辐射会被炉壁吸收。因此炉口的实际辐射散热量为： （3.6） 式中 ——炉口的折减系数。

16. 值的大小和炉口尺寸（边长或直径）与炉口的炉壁厚度之比有关。值愈小，说明炉口壁面所吸收的辐射热愈大。值的大小和炉口尺寸（边长或直径）与炉口的炉壁厚度之比有关。值愈小，说明炉口壁面所吸收的辐射热愈大。 折减系数可按图3.3确定，该图的横座标为炉口尺寸（边长或直径）与炉壁厚度之比，对于矩形炉口，应首先按炉口的长和宽（和）分别求出折减系数及，再取其平均值，即： 3.1 有害物散发量的计算

17. 3.1 有害物散发量的计算 如果炉门不经常开启，在一小时内，炉口的平均辐射散热量为： （3.7） 式中 ——在一小时内炉口的开启时间，min。 加热炉总散热量为： （3.8）

18. 3.1 有害物散发量的计算 返回 图3.2 炉口散热量线算图

19. 3.1 有害物散发量的计算 图3.3 折减系数图值计算图 返回

20. 2.电动设备的散热量； 电动设备是指电动机及其所带动的工艺设备。电动机在带动工艺设备运转时向车间内散发的热量主要由两部分组成，即：电动机本身由于温度升高而散入车间内的热量以及电动机所带动的设备散出的热量。 当工艺设备及其电动机都放在室内时： 3.1 有害物散发量的计算 （3.9） 当工艺设备在室内，而电动机不在室内时： （3.10）

21. 3.1 有害物散发量的计算 当工艺设备不在室内，而只有电动机放在室内时： （3.11） 式中 ——电动设备的安装功率，kW； ——电动机效率，可由产品样本查得，或见表3.2； 表3.2 电动机效率

22. 3.1 有害物散发量的计算 ——利用系数（安装系数），系电动机最大实耗功率 与安装功率之比，一般可取0.7~0.9，可用以反映 安装功率的利用程度； ——同时使用系数，即房间内电动机同时使用的安装 功率与总安装功率之比，根据工艺过程的设备使 用情况而定，一般为0.5~0.8； ——负荷系数，每小时的平均实耗功率与设计最大实 耗功率之比，它反映了平均负荷达到最大负荷的 程度，一般可取0.5左右，精密机床取0.15~0.4。

23. 3.电热设备的散热量 对于设保温密闭罩的电热设备，按下式计算： 3.1 有害物散发量的计算 （3.12） 式中 ——排风带走热量的系数，一般取0.5。 其它符合意义同前。

24. 4.电子设备的散热量 计算公式同式（3.11），其中系数的值根据使用情况而定，对于已给出实测的实耗功率值的电子计算机可取1.0。一般仪表取0.5~0.9。 5.金属材料的散热量 已被加热的材料或成品，放在车间内冷却或由其他车间送来继续加工时（如铸造、锻造车间的铸件或锻件），此热金属材料的散热量需单独计算。 3.1 有害物散发量的计算

25. 3.1 有害物散发量的计算 （1）连续成批生产时固态金属材料的冷却散热量 或 （3.13） 式中 ——固态金属材料由温度 冷却到 时所散出的热量，kJ/h或KW； ——每小时冷却的金属材料质量，kg/h； ——金属开始冷却时的温度，℃； ——金属冷却终了时的温度，℃，小件可等 于室温；

26. 3.1 有害物散发量的计算 ——固态金属的比热，kJ/ （kg•℃）。 （2）液态金属冷却时散热量 在炼钢车间或铸造车间，金属材料最初处于液态，首先由液态冷却到熔点，放出熔解热，金属材料由液态变成固态。然后再从熔点开始在固态下放热，冷却到室温，在这个过程中其总散热量为：

27. 3.1 有害物散发量的计算 式中 ——金属材料的质量，kg； ——液态金属的比热，kJ/ （kg•℃）； ——液态金属冷却时的初温，℃； ——金属的熔点温度，℃； ——金属的熔解热，kJ/ kg； ——金属冷却终温（即室温），℃。 上述公式中 及 见表3.3。

28. 3.1 有害物散发量的计算 常用金属物理性能

29. 6.蒸汽锻锤的散热量 蒸汽锻锤打压金属时，蒸汽的热能有一部分先转变为机械能，锻打后又转化为热能散入车间。可以近似地认为蒸汽锤的散热量等于进入锻锤蒸汽的焓与锻锤排出蒸汽的焓之差，因此蒸汽锻锤的散热量为： 3.1 有害物散发量的计算 （3.15） ——锻锤的蒸汽消耗量，kg/s; 式中 ——进入锻锤时蒸汽的焓，kJ/kg; ——排出蒸汽的焓，kJ/kg，可以近似认为锻锤排 出蒸汽的工作压力为49kpa。

30. 7.燃料燃烧的散热量 在某些生产过程中，如气焊、玻璃吹制等，燃料燃烧所产生的热量，直接散入车间，这些热量也是车间得热量的一部分。燃料燃烧所产生的热量可按下式计算： 3.1 有害物散发量的计算 （3.16） 式中 ——燃料的消耗量，m3/s; ——燃料的理论发热量，kJ/ m3,常用气体燃料的A 值见表3.4;； ——燃料的燃烧效率，气体燃料 =1.0。

31. 3.1 有害物散发量的计算 表3.4 燃料的理论发热量

32. 3.1 有害物散发量的计算 在进行车间热平衡计算，确定车间的得热量时，应与工艺密切配合，首先要了解生产过程、收集与工艺相关的资料，在此基础上，才能使设计计算更加准确： 1.冬季散热量 ①按最小负荷班的工艺设备散热量计入得热； ②不经常散发的散热量可不计算； ③经常而不稳定的散热量，应采用小时平均值。 2.夏季散热量 ①按最大负荷班的工艺设备散热量计入得热； ②经常而不稳定的散热量，应按照最大值考虑得热； ③白班不经常的散热量较大时，应予以考虑。

33. 3.1 有害物散发量的计算 3.1.3 散湿量的计算 生产车间内的散湿主要由以下几方面组成： ——水面蒸发系数，kg/ (m2·h·Pa)； 1.敞开水槽表面的散湿量 （3.17） 式中 ——散湿量，kg/h； ——蒸发表面积，m2； ——水面蒸发系数，kg/( m2·h·Pa)；

34. 3.1 有害物散发量的计算 ——水蒸气扩散系数，kg/ (m2·h·Pa)。在周围空气温 度15~30℃时不同水温下的扩散系数，查表3.5； 表3.5 水蒸气扩散系数 ——蒸发水面空气流速（m/s）； ——在蒸发水面温度下的饱和空气水蒸汽分压力Pa； ——室内空气中的水蒸汽分压力，Pa。 B 标准大气压，Pa.

35. 2.地面上长期积水的散湿量： 对于长期积存在地面上的水分，蒸发所需热量是取自空气的绝热过程（即室内空气全热量没有得失），最终的稳定水温等于室内空气的湿球温度，故其蒸发量为： 3.1 有害物散发量的计算 （3.18） ——空气对水表面的换热系数，一般可取 4.07～4.42w/ (m2·℃)； 式中 ——室内空气的干球温度（℃）； ——室内空气的湿球温度（℃）； ——蒸发水表面面积（m2）； ——水的汽化潜热（kJ/ kg），在0℃时， =2453（kJ / kg） =2501（kJ / kg）；在20℃时，

36. 3.1 有害物散发量的计算 3.材料或成品、化学反映过程中、设备与管道等散发的水蒸气量： 确定时参照相关工艺资料或工艺手册，具体酌情确定。 4、人体的散湿量 详见空调系统湿负荷的计算。 返回

37. 3.2 全面通风量的确定 全面通风量是指为了使房间内的空气环境满足生产和生活的需要，符合规范规定的卫生标准，用于稀释通风房间的有害物浓度或排除房间内的余热、余湿所需的通风换气量。 3.2.1 为稀释有害物所需的通风量 （3.19） 式中： ——全面通风量(m3/s)； ——安全系数，它的确定考虑到有害物的特性、 毒性、有害物源分布及其散发的不均匀性、 室内气流组织形式和通风的有效性等等， 一般在3~10范围内选用；

38. 3.2 全面通风量的确定 ——有害物散发量（g/s）; ——室内空气中有害物的最高允许浓度（g/m3）； ——送风中含有的有害物浓度（g/m3）。 3.2.2 为消除余热所需的通风量 或 （3.20） 式中： ——全面通风量（kg/s、m3/s）； ——室内余热（指显热）量（kJ/s）；

39. 3.2 全面通风量的确定 ——空气的定压比热容，可取1.01[kJ/(kg•℃)]； ——空气的密度（kg/m3）； ——排风温度(℃)； ——送风温度(℃)。 3.2.3 为消除余湿所需的通风量 或 （3.21） 式中 ——余湿量（g/s）； ——排风含湿量（g/kg干空气）； ——送风含湿量（g/kg干空气）。

40. 3.2 全面通风量的确定 需要注意的是，当通风房间同时存在多种有害物时，如其危害不同，一般情况下，应分别计算，然后取其中的最大值作为房间的全面换气量。但是，当房间内同时散发数种危害相同的有害物时，如各种溶剂（苯及其同系物、醇、醋酸酯类）的蒸气，或数种刺激性气体（三氧化硫、二氧化硫、氯化氢、氟化氢、氮氧化合物）时，由于这些有害物对人体的危害在性质上是相同的，在计算全面通风量时，应把它们看成是一种有害物质，房间所需的全面换气量应当是分别消除每一种有害气体危害所需的全面换气量之和。 当房间内有害物质的散发量无法具体计算时，全面通风量可根据经验数据或通风房间的换气次数计算.通风房间的换气次数n（次/h）为通风量L（m3/h）与通风房间体积V（m3)的比值，即：

41. 3.2 全面通风量的确定 (3.22) 【例3.1】 某车间内同时散发苯和甲醇，散发量分别为60mg/s、 50 mg/s，求所需的全面通风量。 （解） 查相关资料得车间内最高允许浓度为苯=40 Kg/m3， 甲醇=50 mg/m3。送风中采用的是新鲜空气，其中不含有 这两种有机溶剂蒸汽，故 取安全系数k=6。则 苯 m3/s=9 m3/s 甲醇 m3/s=6 m3/s

42. 3.2 全面通风量的确定 由于苯和甲醇都属于麻醉气体，其危害相同，全面通风量为各自所需之和，即 返回

43. 3.3 全面通风的空气平衡和热平衡 3.3.1 空气平衡 在通风房间内，无论采取哪种通风方式，都必须保证空气质量的平衡，即在单位时间内进入室内的空气质量与同一时间内排出的空气质量保持相等。其结果是保持通风房间的压力保持常压。空气平衡可以用以下公式表示： （3.23） ——机械进风量（kg/s）； 式中 ——自然进风量（kg/s）； ——机械排风量（kg/s）； ——自然排风量（kg/s）。

44. 3.3 全面通风的空气平衡和热平衡 在未设有组织自然通风的房间中，当机械进、排风风量相等时，室内外压力相等，压差为零。当机械进风量大于机械排风量时，室内压力升高，处于正压状态，反之，室内压力降低，处于负压状态。由于通风房间不是非常严密的，当其压力处于正压或负压状态时，室内的部分空气会通过房间不严密的缝隙或窗户、门洞等排出或进入室内，我们把这种通风形式称为无组织进风。

45. 3.3 全面通风的空气平衡和热平衡 因此在工程设计中，我们根据通风房间的工艺要求和特性，可以通过控制送、排风量来保证房间的压力要求，如为了满足通风房间或邻室的卫生条件要求，通过使机械送风量略大于机械排风量、让一部分机械送风量从门窗缝隙自然渗出的方法，使洁净度要求较高的房间保持正压，以防止污染空气进入室内；或通过使机械送风量略小于机械排风量，使一部分室外空气通过从门窗缝隙自然渗入室内补充多余的排风量的方法，使污染程度较严重的房间保持负压，以防止污染空气向邻室扩散。但是处于负压的房间，负压不应过大，否则会导致不良后果，室内负压引起的危害见表3.6。

46. 3.3 全面通风的空气平衡和热平衡 表3.6 室内负压引起的危害

47. 3.3 全面通风的空气平衡和热平衡 3.3.2 热平衡 通风房间的空气热平衡，是指为保持通风房间内温度不变，必须使室内的总得热量等于总失热量。即 （3.24） 式中 ——总得热量（kw）； ——总失热量（kw）。 室内的总得热量包括：生产设备、产品、采暖散热设备、人体、送风、太阳辐射等等的散热量。 室内的总失热量包括：围护结构、冷材料、排风、水分蒸发等等吸收的热量。

48. 3.3 全面通风的空气平衡和热平衡 【例3.2】 已知某车间有送、排风系统，车间内生产设备散热量为70kw，围护结构的失热量为78 kw，车间上部自然排风量为 ，车间工作区机械排风量为 无组织自然进风为 ，车间自然排风温度为 车间工作地点温度为 ， 试计算（1）机械送风量 ，（2）机械送风温度 ，（3）加热机械送风需要的热量 。 解 列空气平衡和热平衡方式 ℃ 室外空气温度为 ℃ ℃ 根据空气温度，可分别查得空气密度为：

49. 3.3 全面通风的空气平衡和热平衡 把有关参数带入上述方程，最后解得 ℃

50. 3.3 全面通风的空气平衡和热平衡 3.3.3 注意事项 室内的温度和压力的稳定，依赖于热平衡和空气平衡。在实际生产中，通风形式比较复杂，通风系统的平衡问题非常复杂，是一个动态平衡过程，室内温度、送风温度、送风量等各种因素都会影响这个平衡。如果上述条件发生变化，可以按照下列方法进行相应的调整： 1.如冬季根据平衡求得送风温度低于规范的规定，可直接将送风温度提高至规定的数值； 2.如冬季根据平衡求得送风温度高于规范的规定，应将送风温度降低至规定的数值，相应提高机械进风量； 3.如夏季根据平衡求得送风温度高于规范的规定，可直接降低送风温度进行送风，使室内温度有所降低。