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恒温油槽实验室通风系统

 

1 概述 
  温度是社会、工作、生活中最基本测量参数,该参数涉及的测温和控温已广泛应用于工业、农业、气象、医疗及人们的日常生活等领域。温度计、工业热电阻、热电偶是最常用的测温器具,而这些测温器具的准确性对测温控温的作用至关重要,为了保证测温器具的量值准确可靠,需要对这些测温器具进行校准。检定热电阻常用恒温槽。恒温槽又以不同的温度范围及使用不同的介质分为水槽、油槽、乙醇槽。油槽介质通常使用甲基硅油,在高温下会蒸发,这对工作环境的舒适性、安全性有一定的损害,文章即以恒温油槽为主要对象,建立模型,设计恒温油槽实验室通风系统,为建设安全、人性化恒温油槽实验室提供有益的参考[1~2]。 
  2 系统设备 
  文章取某型标准恒温油槽作为主体进行通风设计,其主要特点及技术参数为:可高精度智能控温,升温迅速,无超调欠调,温度稳定性强,计算机控制实现自动控温且持续稳定,工作区采用双槽体双循环,提高温场均匀性稳定性,油槽下方配置储油箱,配备油泵系统。 
  结构参数:温度范围(35℃-300℃),工作区尺寸:φ150mm×480mm,外形尺寸长×宽×高:750mm×550mm×1140mm。工作介质:甲基硅油(推荐)。 
  3 通风概述 
  硅油是一种链状结构的聚合有机硅氧烷,它有很多特殊性能包括温粘系数小、耐高/低温、抗氧化、闪点高、挥发性小(150°,30天,挥发量2%)、绝缘性好、表面张力小、对金属无腐蚀、无毒等。正因为如此,硅油常用于日用化妆品、润滑油、扩散泵油等。恒温油槽推荐使用的介质即为甲基硅油。 
  虽然甲基硅油具有无毒、挥发性小的属性,但由于种种因素的影响,实际使用过程中(特别是加热至持续高温)常有异味散发,影响工作区的空气品质,对工作者身心健康有一定的危害,故对其进行通风换气、及时排污是必要的。 
  通过通风换气的方法改善室内空气环境,是把室内的不符合卫生标准的污浊空气排到室外,换以室外新鲜空气或经过处理符合卫生要求的空气送入室内。采用通风的目的在于利用诸如净化、排除、稀释或置换技术,确a保环境区域具有良好的空气品质,提供生命过程必须的氧气,形成适合生活和生产的空气环境。 
  就通风的覆盖范围而言,通风方式可分为全面通风和局部通风。全面通风实质是全面系统地对室内空气污染物稀释。局部通风是对局部地点的空气条件提供保证的特色通风方式,是在产生污染物的源头采用局部通风技术把含有污染物的气体就地捕集、净化排放至室外,阻止污染源污染物向工作区扩散。 
  4 设计示例 
  设计步骤:(1)根据房间的要求和用途,选择通风方式;(2)根据排风类型,计算通风量;(3)通过通风量,选择通风机,并校验风机风压。 
  文章的污染源是恒温油槽,是固定集中的点污染源,故选用局部通风的方式,具体采用局部排风罩实施[3]。 
  排风罩设在油槽的上方,由于油槽的限制,气流只能从侧面流入罩内,如图1所示。为避免及减少横向气流的影响,要求H尽可能小于等于0.3a(a为罩口的长)。此时,排风罩的排风量按式(1)计算[4~5]: 
  L=KPHvx (1) 
  式中:K-考虑沿高度速度分布均匀的安全系数,通常取K=1.4; 
  P-排风罩口敞开面的周长,m; 
  H-罩口至污染源的距离,m; 
  vx-边缘控制点的控制风速,m/s。 
  局部排气罩是利用排风罩的抽吸作用,在有害物发生地点(控制点)造成一定的气流运动,将有害物吸入罩内,加以捕集。控制点上必需的气流速度称为控制风速。边缘控制点风速的大小与工艺操作、有害物毒性、周围干扰气流运动状况等多种因素有关。设计时可参照表1确定,控制点风速选取原则按表2选择。 
  表1 控制点控制风速 
  表2 控制点的控制风速选取原则 
  文中污染物放散速度较轻微,控制风速范围取(0.25~0.5)m/s,且毒性小,空气扰动小,选择速度下限,从而控制风速vx取0.3m/s。有了控制风速vx取,计算排风量还需要得到高度H,及罩口周长P,这两项未知数可由排风罩口的长宽及约束条件确定。排风罩口长宽尺寸如表3所示。 
  表3 设备尺寸 
  条件:要求H尽可能小于等于0.3a(a为罩口的长),即H≤0.3(2×0.4H+0.75),得H≤0.3m,取H=0.3m,故罩口周长P=3.56m。 
  排风罩排风量为:L=KPHvx=1.4×3.56×0.3×0.3=0.45m3/s=1620 m3/h 
  选择风机需考虑风量附加,采用一般送排风,定转速风机时,风量附加为5%~10%。文章取下限,即5%,从而风机风量为:(1+5%)L=1701m3/h。对照风机型号规格,选取轴流风机T35-11系列,具体参数如表4所示。 
  表4 风机参数 
  风机风压校验:文章局部排风,污染气体经风机抽吸后流经一截与风机风口同径的短风管排到室外,所选风机风压能满足使用要求。 
  图1 恒温油槽通风示意图 
  5 结束语 
  文章介绍了恒温油槽的特点,简要概述了通风的目的和方式及对应的作用,并进一步通过计算详细示例了恒温油槽实验室通风设计,为相关类似实验室通风,建设安全、人性化实验室提供有益借鉴。此外,在选用或设计排风罩时,设计应遵循以下基本原则:已被污染的吸入气流避免进去人的呼吸区,设计时应充分考虑操作人员的工作点和活动范围;局部排风罩设计应与生产工艺协调一致,力求不影响生产流程。排风罩应力求结构简单、造价少,方便安装维护;设计排风罩进行通风换气的覆盖区域,应尽可能避免或减弱扰动气流、穿堂风和激烈送风气流等对排气罩排气的影响。设计人员在满足设计的基本原则和科学计算基础上,设计出合理的实验室通风系统。 

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