第五讲 集气罩的设计

课程设计题目学院专业姓名学号指导教师二O 年月日目录设计总论（1）设计目的 (5)（2）设计原则 (5)（3）设计要求 (5)（4）设计机理 (7)二、设计原始资料 (7)三、型号确定（1）集气罩的类型 (9)（2）集气罩的选择 (9)（3）罩口尺寸的确定 (11)（4）与罩口连接处直管尺确定 (11)四、设计计算（1）集气罩排风量的计算...........................（2）集气罩压力降的计算...........................（3）集气罩的排风速度算............................五、课程设计小结............................. .....六、参考文献.......................................设计总论设计目的①控制空气污染物在车间内外扩散②设计局部通风方法，把污染空气捕集起来经净化后排至室外③对集气罩的结构性能的充分掌握④理论与实际相结合，增强实践能力⑤对除尘系统深入了解，提高空间思维能力（2）设计原则改善有害物质甲苯对工艺和环境污染，尽量减少甲苯排放及危害集气罩尽量靠近污染源并将其吸收起来决定集气罩的安装位置和排气方向决定开口周围的环境条件防止集气罩周围的紊流决定控制风速（3）设计要求①尽可能将污染气体吸进集气罩,以防止污染气流流入室内②罩内应保持一定的均匀负压,避免污染物从罩上外逸③罩内吸风速度应达到一定标准，以保证污染物全部吸进系统④设计应实现原材料、费用最节俭（4）设计机理综述：集气罩汇集污染物，是一种流体动力学捕集，因此要对集气罩合理设计，必须要了解吸气罩罩口的气流流动规律。

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。

（1）、吸入气流吸入机理：吸气口吸气时，在吸气口附近形成负压，周围的空气从四面八方流向吸气口，形成吸入气流或汇流。

第五讲集气罩的设计集气罩是指在矿井或者其他工业生产场所，用于收集矿井或者生产过程中产生的有害气体、烟尘等物质的设备。

集气罩的设计对于保护环境、保障工作人员的健康和安全非常重要。

在设计集气罩时，需要考虑以下几个重点方面：一、收集效率集气罩的主要功能是收集有害物质，因此收集效率是设计的首要考虑因素。

收集效率受到气流动力学、罩口形状、气体速度等因素的影响。

合理的气流设计可以提高收集效率，同时在集气罩的罩口位置设置调节装置，可以根据实际情况调整罩口的大小和位置，以获得最佳的收集效果。

二、气流流向及控制集气罩设计必须使有害气体和烟尘能够顺利流入集气罩，而不会发生逆流现象。

因此在设计中需要考虑气体的流向和控制。

通常会在集气罩的罩口位置设置导流板或者引导装置，将气体引导进入集气罩，避免逆流的发生。

三、罩口形状和大小罩口的形状和大小对于集气罩的收集效果有较大的影响。

一般情况下，罩口的宽度和高度要适当，使得气体能够顺利进入集气罩，并且不会发生逆流。

另外，罩口的形状也需要根据具体的应用场景进行设计，一般情况下会采用圆形、方形或者矩形等形状。

四、材料和制造工艺集气罩的材料选择和制造工艺对于其性能和使用寿命都有重要影响。

一般来说，集气罩需要具备良好的耐腐蚀性和耐磨性，因此常常会选择不锈钢、塑料等材料来进行制造。

同时，制造工艺也需要满足集气罩的要求，例如焊接工艺、折边工艺等都需要考虑进去。

五、维护和清洁集气罩在使用过程中常常会与有害物质接触，因此需要定期进行清洁和维护，以保证其正常运行。

在设计中需要考虑到清洁和维护的便捷性，例如设置清洁孔或者维修孔，方便工作人员进行维护和清洁操作。

综上所述，集气罩的设计涉及收集效率、气流流向与控制、罩口形状和大小、材料和制造工艺以及维护和清洁等方面。

只有综合考虑这些因素，才能够设计出高效、安全、稳定的集气罩，确保工作环境的安全和人体健康。

同时，随着科技的发展，集气罩的设计和制造技术也将不断创新，以适应不同场景和需求的要求。

集气罩设计一、集气罩设计的一般原则集气罩设计的合理，使用较小的排气量就可以有效的控制污染物的扩散。

反之，用很大的排气量也不一定能达到预期的效果。

设计时具体应注意以下几点：1.集气罩应尽可能将污染源包围起来，或靠近污染源，使污染物的扩散控制在最小的范围内，防止或减少横向气流的干扰，以便在获得足够的吸气速度情况下，减少排气量。

2.集气罩的吸气方向应尽可能与污染气流的运动方向一致，以充分利用污染气流的动能。

3.在保证控制污染的条件下，尽量减少集气罩的开口面积或加法兰边，使其排气量最小。

4.侧吸罩或伞形罩应设在污染物散发的轴心线上。

罩口面积与集气管断面积之比最大为16：1；喇叭罩长度宜取集气管直径3倍，以保证罩口均匀吸风。

如达不到均匀吸风时可多设几个吸气口，或在集气罩内设分隔板、挡板等。

5.不允许集气罩的吸气流经过人的呼吸区再进入罩内。

气流流程内不应有障碍物。

6.集气罩的结果不应该放妨碍工人操作和设备检修。

二、集气罩设计的程序设计集气罩的程序一般是，先确定集气罩的结构尺寸和安装位置，再确定抽气量，最后计算压力损失。

集气罩尺寸一般是按经验确定的。

有关设计手册中给出了各种集气罩的参考尺寸。

在无参考尺寸时，可参照下列条件确定，排气罩的罩口尺寸不应小于罩子所在位置的污染无扩散的断面面积。

若设集气罩连接直管的特征尺寸为D（圆管为直径，矩形管为短边），污染源的特征尺寸为E（圆形为直径，矩形为短边），集气罩距污染源的垂直距离为x，集气罩口的特征尺寸为W，则应满足D:E>0.2，1.0<W：E<2.0，x:E<0.7（如影响操作可适当增大）。

三、集气罩的吸气量设计1.外部吸气罩外部吸气罩是通过罩口的抽吸作用在距离吸气口最远的有害物散发点（即控制点）上造成适当的空气流动，从而把有害物吸入罩内的。

控制点的空气运动速度称为控制风速（也叫吸入风速），根据经验我们一般按照表1确定控制风速。

表1 不同情况下控制点的控制风速vx有了控制风速过后，我们就可以根据气流运动规律推出需要多大的排气量L才可以在控制点形成控制风速：对于无边的圆形或矩形（长宽比大于或等于0.2）吸气口v0 / v x = (10x2+F) / F对于有边的圆形或矩形（长宽比大于或等于0.2）吸气口v0 / v x =0.75[ (10x2+F) / F]v0 ------------吸气口的平均流速m/sv x ------------控制点的吸入流速m/sx -------------控制点到吸气口的距离m所以前面无障碍四周无边或有边的圆（矩）形吸气口的排风量可按下列公式计算：四周无边L=v0F=(10x2+F) v x m3/s四周有边L=v0F=0.75(10x2+F)v x m3/s2.热源上部接受式排风罩接受式排风罩的特点是，污染气流的运动是产生过程本身造成的，接受罩只起接受作用，它的排风量取决于接受的空气量的大小。

集气罩的设计一、集气罩的选用按集气罩与污染源的相对位置及围挡情况，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。

当有害物源不能密闭或围挡起来时，可以设置外部集气吸尘罩，它是利用罩口的吸气作用将吸气口有一定距离的有害物吸入罩内。

由于本工艺需要对物料进行加工，无法对污染源进行密闭。

因此，本设计在污染源附近设置外部集气罩，利用罩口的吸气作用将距吸气口有一定距离的有害物吸入罩内。

本工艺的主要污染物是粉尘，而且是冷源，根据其发散情况，采用上部伞形罩的捕集效果较好，因此本设计的三个污染源均采用上部伞形集气罩。

二、集气吸尘罩的设计原则（除尘工程设计手册张殿印、王纯主编50页）①善排放粉尘有害物的工艺和工作环境，尽量减少粉尘排放的危害。

②集气罩尽量靠近污染源并将其围罩起来。

形式有密闭型、围罩型等。

如果妨碍操作，可以将其安装在侧面，可采用风量较小的槽型或桌面型。

③决定集气罩安装位置和排气方向。

研究粉尘发生机理，考虑飞散方向、速度和临界点，用集气罩口对准飞散方向。

如果采用侧型或上盖型集气罩，要使操作人员无法进入污染源与集气罩之间的开口处。

④决定开口周围的环境条件。

一个侧面封闭的集气罩比开口四周全部自由开放的集气罩效果好。

因此，在不影响操作的情况下将四周围起来，尽量少吸入未被污染的空气。

⑤防止集气罩周围的紊流。

如果补集点周围的紊流对控制风速有影响，就不能提供更大的控制风速，有时这会使集气罩丧失正常的作用。

⑥决定控制风速。

为使有害物从飞散界限的最远点流进集气罩开口处，而需要的最小风速被称为控制风速。

四、集气罩的设计计算1、集气罩的结构尺寸集气罩的结构尺寸一般是按经验确定的。

图 3－1为了避免横向气流的影响，罩口应尽量可能靠近尘源，通常罩口距尘源的距离H 应小于或等于0.3L 1为宜（L 1为罩口长边尺寸），为了保证排气效果，罩口尺寸应大于尘源的平面投影尺寸：H 8.0L L 1+= H 8.0W 1+=W(1) A 集气罩尺寸：取H=0.3L 1 带入H 8.0L L 1+= 中 ，有L 1=1200+0.24L 1 求得L 1=1579mm （取1580mm ）H=0.3L 1=0.3×1580=474mm (取470mm) 又 罩口高度要求低于人的呼吸器官其中h ＝450mm ，∴h ＋H ≤450＋470＝920mm ，符合要求 ∴罩口离污染源高度取H ＝470 mmmm H W W 10964708.02078.01=⨯+=+= （取1100mm ）集气罩的扩张角α的范围是：90°～120°，取α＝90° 罩口离管口高度：B ＝21L 1＝790 mm 集气罩风管直径∵D / W ≥0.3 ，∴D ≥0.3 W ＝216 mm ，管径的确定见管段X 的计算。

课程设计题目学院专业姓名学号指导教师二O 年月日目录一、设计总论（1）设计目的 (5)（2）设计原则 (5)（3）设计要求 (5)（4）设计机理 (7)二、设计原始资料 (7)三、型号确定（1）集气罩的类型 (9)（2）集气罩的选择 (9)（3）罩口尺寸的确定 (11)（4）与罩口连接处直管尺确定 (11)四、设计计算（1）集气罩排风量的计算........................... （2）集气罩压力降的计算........................... （3）集气罩的排风速度算............................五、课程设计小结............................. .....六、参考文献.......................................一、设计总论（1）设计目的①控制空气污染物在车间内外扩散②设计局部通风方法，把污染空气捕集起来经净化后排至室外③对集气罩的结构性能的充分掌握④理论与实际相结合，增强实践能力⑤对除尘系统深入了解，提高空间思维能力（2）设计原则①改善有害物质甲苯对工艺和环境污染，尽量减少甲苯排放及危害②集气罩尽量靠近污染源并将其吸收起来③决定集气罩的安装位置和排气方向④决定开口周围的环境条件⑤防止集气罩周围的紊流⑥决定控制风速（3）设计要求①尽可能将污染气体吸进集气罩,以防止污染气流流入室内②罩内应保持一定的均匀负压,避免污染物从罩上外逸③罩内吸风速度应达到一定标准，以保证污染物全部吸进系统④设计应实现原材料、费用最节俭（4）设计机理综述：集气罩汇集污染物，是一种流体动力学捕集，因此要对集气罩合理设计，必须要了解吸气罩罩口的气流流动规律。

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。

（1）、吸入气流1.1 吸入机理：吸气口吸气时，在吸气口附近形成负压，周围的空气从四面八方流向吸气口，形成吸入气流或汇流。

集气罩的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解集气罩的基本概念，掌握其工作原理及在实验中的应用。

2. 学生能够描述集气罩在气体收集实验中的作用，并解释其优点。

3. 学生能够运用集气罩进行气体的收集，并准确记录实验数据。

技能目标：1. 学生通过实际操作，能够熟练使用集气罩进行气体收集实验，掌握实验技巧。

2. 学生能够运用所学知识，分析实验过程中可能出现的误差，并提出改进措施。

3. 学生能够通过集气罩实验，培养观察、分析和解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习集气罩的应用，增强对化学实验的兴趣和热情，培养探究精神。

2. 学生能够认识到集气罩在实验操作中的重要性，形成严谨的科学态度。

3. 学生在实验过程中，能够培养团队协作意识，尊重他人意见，共同完成任务。

课程性质：本课程为化学实验操作课，以学生动手实践为主，结合理论知识讲解。

学生特点：学生处于初中阶段，具有一定的化学基础知识，好奇心强，喜欢动手实践。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，鼓励学生积极参与实验，培养实验操作技能。

在教学过程中，关注学生的情感态度，引导他们形成正确的价值观。

通过本课程的学习，使学生在掌握集气罩相关知识的基础上，提高实验操作能力，培养科学素养。

二、教学内容本节课主要依据人教版初中化学教材中关于气体收集方法的章节，围绕集气罩的应用进行教学内容的设计。

1. 理论知识：- 气体收集方法简介：回顾已学的气体收集方法，如排水法、排空气法等。

- 集气罩的原理及结构：介绍集气罩的工作原理、结构特点及其在实验中的应用优势。

2. 实践操作：- 集气罩的使用方法：详细讲解集气罩的使用步骤，包括安装、操作及注意事项。

- 气体收集实验：安排学生进行实验操作，通过集气罩收集气体，观察并记录实验现象。

3. 教学大纲：- 第一阶段：回顾气体收集方法，导入集气罩概念（10分钟）。

- 第二阶段：讲解集气罩原理、结构及使用方法（15分钟）。

集气罩国标设计规范简介集气罩是一种用于收集气体的设备，广泛应用于工业生产和环境监测等领域。

为了确保集气罩的设计和制造质量，提高其工作效率和安全性，国家制定了一系列的设计规范。

本文将介绍集气罩国标设计规范的要求和相关内容。

设计原则安全性集气罩设计的首要原则是确保其操作过程中的安全性。

设计人员应考虑以下要素：•集气罩周围的安全防护措施，如防止气体泄漏和防止意外事故的设施。

•集气罩的结构稳定性，确保其在使用过程中不易倒塌或损坏。

•集气罩的电气安全，包括接地和防止电击等措施。

功能性集气罩的设计必须满足其预期功能。

以下是几个需要考虑的功能要素：•充分收集目标气体，并确保集气罩内气体的稳定性和均匀性。

•设计合适的进气口和排气口，以确保气体的流动和均匀分布。

•在设计过程中，考虑集气罩的易用性和操作方便性。

可持续性集气罩的设计还需考虑其可持续性，以减少资源消耗和环境影响。

以下是一些可持续性的设计原则：•使用可持续的材料和工艺，以减少能源消耗和环境污染。

•提供适当的维护和清洁指南，以延长集气罩的使用寿命。

•在设计过程中考虑集气罩的可拆卸性，以便更换和维修部件。

设计要求根据国家标准，集气罩的设计还需满足以下要求：1.尺寸和容量：集气罩的尺寸应根据使用环境和目标气体的特性确定，同时应保证集气罩具备足够的容量，以收集所需的气体。

2.材料选择：集气罩的材料应具备足够的耐腐蚀性能和机械强度，以适应不同的工作环境和气体特性。

3.气体流动性能：集气罩的内部设计应确保气体在集气罩内的流动均匀，并通过适当的进气口和排气口进行流动调节。

4.温度和湿度控制：根据具体要求，集气罩的设计应考虑温度和湿度的控制，以保证气体的稳定性。

5.进口和出口接口：集气罩应提供适当的进口和出口接口，以确保与其他设备的连接和协调。

6.安全防护：集气罩应提供必要的安全防护措施，如防止气体泄漏和防止外界物体进入集气罩内部。

设计流程在进行集气罩的设计过程中，通常需要遵循以下流程：1.确定设计需求：明确集气罩的使用环境、气体类型和目标功能，以确定设计的基本要求。

课程设计题目学院专业姓名学号指导教师二O 年月日目录一、设计总论（1）设计目的 (5)（2）设计原则 (5)（3）设计要求 (5)（4）设计机理 (7)二、设计原始资料 (7)三、型号确定（1）集气罩的类型 (9)（2）集气罩的选择 (9)（3）罩口尺寸的确定 (11)（4）与罩口连接处直管尺确定 (11)四、设计计算（1）集气罩排风量的计算........................... （2）集气罩压力降的计算........................... （3）集气罩的排风速度算............................五、课程设计小结............................. .....六、参考文献.......................................一、设计总论（1）设计目的①控制空气污染物在车间内外扩散②设计局部通风方法，把污染空气捕集起来经净化后排至室外③对集气罩的结构性能的充分掌握④理论与实际相结合，增强实践能力⑤对除尘系统深入了解，提高空间思维能力（2）设计原则①改善有害物质甲苯对工艺和环境污染，尽量减少甲苯排放及危害②集气罩尽量靠近污染源并将其吸收起来③决定集气罩的安装位置和排气方向④决定开口周围的环境条件⑤防止集气罩周围的紊流⑥决定控制风速（3）设计要求①尽可能将污染气体吸进集气罩,以防止污染气流流入室内②罩内应保持一定的均匀负压,避免污染物从罩上外逸③罩内吸风速度应达到一定标准，以保证污染物全部吸进系统④设计应实现原材料、费用最节俭（4）设计机理综述：集气罩汇集污染物，是一种流体动力学捕集，因此要对集气罩合理设计，必须要了解吸气罩罩口的气流流动规律。

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。

（1）、吸入气流1.1 吸入机理：吸气口吸气时，在吸气口附近形成负压，周围的空气从四面八方流向吸气口，形成吸入气流或汇流。