①改善排放粉尘有害物的工艺和工作环境，尽量减少粉尘排放及危害。

②吸尘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决定吸尘罩安装的位置和排气方向。研究粉尘发生机理，考虑飞散方向、速度和临界点，用吸尘罩口对准飞散方向。如果采用侧型或上盖型吸尘罩，要使操作人员无法进入污染源与吸尘罩之间的开口处。

④决定开口周围的环境条件。一个侧面封闭的吸尘罩比开口四周全部自由开放的吸尘罩效果好。因此，应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防止吸尘罩周围的紊流。如果捕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，有时这会使吸尘罩丧失正常的作用。

⑥吹吸式（推挽式）。利用喷出的力量将污染气体排出。

⑦决定控制风速。为使有害物从飞散界限的最远点流进吸尘罩开口处，而需要的最小风速被称为控制风速。

⑧设计吸尘罩可参照图3-9进行。

图3-9　吸尘罩位置正确与错误对照

（1）性能要求　排风罩的类型、结构形式应根据有害物源的性质和特点确定，做到罩内负压或罩口风速均匀，排风量按防止有害物扩散至工作场所的原则确定，也可根据实测数据、经验数据或模型实验确定。

各种集气罩集气率为：密闭罩100%，半密闭罩0.3，应采用楔形条缝。

条缝平均高度：

条缝始端高度：

条缝末端高度：

冷过程伞形罩的尺寸和安装形式如图3-27所示。为了避免横向气流的影响，罩口应尽可能靠近尘源，通常罩口距尘源的距离H以小于或等于0.3A为宜（A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：

　　（3-32）

　　（3-33）

　　（3-34）

式中，a、b分别为有尘物源长、宽，m；A、B为罩口的长、宽，m；H为罩口距尘物源的距离，m；d为圆形尘源直径，m；D为罩口直径，m。

图3-27　冷过程伞形罩

为了保证罩口上吸气均匀，伞形罩的开口角通常为90°～120°。为了减小吸气范围，减少吸气量，伞形罩四周应尽可能设挡板（见图3-28），挡板可以在罩口的一边、两边及三边上设置，挡板越多，吸气范围越小，排气效果越好。

图3-28　设有活动挡板的伞形罩

对于图3-27所示的伞形罩推荐采用下式计算

　　（3-35）

式中，Q为排风量，m3/s；C为尘源的周长，m，当罩口设有挡板时C为未设挡板部分的有尘源的周长；v0为罩口上断面平均流速，m/s，按表3-9选用；K为取决于伞形罩几何尺寸的系数，通常取K=1.4。

表3-9　罩口上断面平均流速

热过程伞形罩根据罩口距污染源的高度的大小可分为两类，当高度等于或大于（F为热源水平投影面积）时，称作高悬罩。当高度小于或小于1m时，称为低悬罩。

（1）高悬伞形罩的设计计算　热过程伞形罩排除的是热气流，热气流以射流方式向上流动，在向上流动过程中不断地卷入周围空气，流量越来越大，射流断面也越来越大，形成圆锥体，该圆锥体的锥顶称为假想热点源。图3-29所示为高悬伞形罩的工作示意图。图中d表示圆形热源的直径。如果是矩形热源，d为边长或宽，“O”点即为假想热点源。热点源“O”至罩口距离为（H+Z）处的热射流直径Dc为：

　　（3-36）

式中，Dc为热射流直径，m；H为热源上表面至罩口距离，m；Z为热点源至热源上表面的距离，m。

图3-29　高悬伞形罩的工作示意

罩口尺寸和罩口处热射流的直径有关，在干扰气流或大或小持续存在时，可用下式确定罩口尺寸：

　　（3-37）

式中，Df为罩口直径，m；K为根据室内横向干扰气流大小确定的系数，通常取0.5～0.8，当无干扰气流时该系数取1.0。

高悬罩罩口处的热射流平均流速vc为：

　　（3-38）

式中，Qc为热源的对流散热量，W。

于是罩口处热射流流量的计算公式为：

　　（3-39）

或

　　（3-40）

当已知热源表面温度时，可用下式直接计算热射流的平均流速vc：

　　（3-41）

式中，AS为热源热表面面积，m2；Δt为热源表面温度与周围空气温度的温差，℃。

高悬罩的排风量包括热射流的流量和罩口从周围空气吸入罩内的气量，总排风量用下式计算：

　　（3-42）

式中，vr为罩口热射流断面多余面积上的流速，m/s，它取决于抽力大小、罩口高度以及横向干扰气流的大小等因素，一般取0.5～0.75m/s；Ff为罩口面积，m2；Fc为罩口处热射流截面积，。

【例3-3】　有一直径为1.2m的熔锌锅，金属温度为450℃，悬圆形伞形罩。拟定在上方设排风罩悬吊在锅的上方1.8m处，周围空气温度为24℃，求排风罩大小和排风量。

解：热源面积：

属高悬伞形罩。在热源上表面的高度Z上的热射流直径D'c即等于热源的直径，根据式（3-36）可求出假想热源点至热源表面的距离Z（此时H=0）：

Z=3.18m，在Z+H的高度上热射流的直径为：

在（Z+H）高度上热射流的平均流速按式（3-41）计算为：

热射流的流量按式（3-39）计算为：

排风罩的大小为：Df=Dc+0.8H=3.22m

总排风量为（取vr=0.5m/s）：

（2）低悬伞形罩的设计计算　由于低悬罩非常接近热源，上升气流卷入周围空气很少，热射流的尺寸基本上等于热源尺寸。考虑横向气流的影响，罩口尺寸应比热源尺寸每边扩大150～200mm以上。

低悬罩的排风量可用下式计算：

对圆形罩

　　（3-43）

对矩形罩

　　（3-44）

式中，Q为总排风量，m3/h；Df为圆形罩口直径，m；Δt为热源与周围空气温差，℃；A、B为矩形罩口的长和宽，m。

【例3-4】　一矩形熔铅槽长为1.2m，宽为0.9m，铅液温度540℃，周围空气温度32℃，槽子上方装一低悬矩形排风罩，求罩口尺寸及排风量。

解：罩口长　A=0.2+1.2=1.4（m）

罩口宽　B=0.2+0.9=1.1（m）

排风量　Q=215.3B4/3（Δt）5/12A=215.3×1.14/3×（540-32）5/12×1.4=3278.5（m3/h）

吹吸罩需要考虑到吸气口吸气速度衰减很快，而吹气气流形成的气幕作用的距离较长的特点，在槽面的一侧设喷口喷出气流，而另一侧为吸气口，吸入喷出的气流以及被气幕卷入的周围空气和槽面污染气体。这种吹吸气流共同作用的集气罩称为吹吸罩。图3-30所示为吹吸罩的形式及其槽面上气流速度分布的情况。由图可以看出，在吹吸气流的共同作用下，气幕将整个槽面均覆盖，从而控制了污染气流不致外溢到室内空气中去。由于吹吸罩具有风量小，控制污染效果好，抗干扰能力强，不影响工艺操作等特点，在环境工程中得到广泛的应用。吹吸式集气吸尘罩除了图3-30所示的气幕式形式外，还有旋风式，如图3-31所示。

图3-30　吹吸罩的气流分布

图3-31　 旋风式吹吸罩

吹吸罩设计计算的目的是确定吹风量、吸风量、吹风口高度、吹出气流速度以及吸风口高度和吸入气流速度。通常采用的方法是速度控制法，只要保持吸风口前吹气射流末端的平均速度不小于一定的数值（0.75～1.0m/s），就能对槽内散发的污染物进行有效的控制。

气幕式吹吸罩计算的主要步骤如下。

（1）确定吹气射流终点平均速度v1　该气流速度必须大于尘源气流上升速度vy，即v1>vy，并不小于0.75～1.0m/s。对于热气流上升速度vy可按下式确定：

　　（3-45）

式中，vy为热气流上升速度，m/s；ty为高温热气流温度，℃，可近似按热气流温度采用；tn为周围空气温度，℃。

吹气射流终点的平均速度还取决于槽内气流温度和槽的宽度，因此对于下列温度下的工业槽，吸风口前必需的吹气射流平均速度v1可按以下经验数值确定：

槽温t=70～95℃，v1=B（B为吹吸风口间距，即槽宽，m，下同）

　　t=60℃，　　　v1=0.85B

　　t=40℃，　　　v1=0.75B

　　t=20℃，　　　v1=0.5B

假定吹气射流终点截面内的轴心速度vzh为平均速度v1的2倍。于是：

　　（3-46 ）

（2）吹风缝口高度b1　b1与吹气射流的初速度v0和吹风量L1有关，为了保证一定的吹风口吹出的气流流速v0，通常取吹风缝口的高度b1（m）为：

　　（3-47）

根据平面射流的原理，吹气射流的初速度v0为：

　　（ 3-48）

式中，v0为射流动速度，m/s；α为紊流系数，条缝式吹风口或吸风口取α=0.2。

根据v0及b1即可计算吹风量Q1：

　　（3-49）

式中，Q1为吸出风量，m3/h；l为罩长，m。

（3）根据吹风口的吹风量Q1确定吸风量Q2和吸风缝口高度h　根据平面射流的原理，在吸风口前的吹气射流终点的流量Q'2为：

　　（3-50）

式中，Q'2为射流终点流量，m3/h。

为了避免吹出气流溢出吸风口外，吸风口的实际吸气量Q2应大于吸气口前气流流量Q2的1.1～1.25倍，即Q2=（1.1～1.25）Q'2

吸风缝口高度h为：

　　（3-51）

式中，h为风缝口的高度，m；v2为吸风罩的缝口平均速度，m/s；一般取为吸风口前的吹气射流终点的平均速度v1的2～3倍。即

　　（3-52）

【例3-5】　在铜熔炼炉上设置吹吸罩，吹吸罩口之间的距离B=2.0m，罩子长度l=3.0m，试确定吹气和吸气罩缝口的高度及吹风量和吸风量。

解：取炉面上200mm处热气流温度为800℃，当室温略去不计时，热气流上升速度vy为：

取吹气射流终点平均速度v1=3.0m/s。设吹风缝口高度b1为0.01B，则：

吹气射流终点截面内的轴心速度vzh为：

当紊流系数α=0.2时，吹气射流的初速度v0为：

计算吹风量Q1为：

计算吸风口前吹气射流终点的流量：

取Q2=1.1Q'2

确定排风缝口高度h：取v2=3v1；即v2=3×3=9m/s则

屋顶集尘吸尘罩是布置在车间顶部的一种大型集尘罩，它不仅抽出了烟气，而且还兼有自然换气的作用。下面介绍几种不同形式的屋顶集尘吸尘罩。

（1）顶部集尘 ［见图3-32（a）］　在含尘气体排放源及吊车上方屋顶部位设置，直接抽出工艺过程中产生的烟气，捕集效率较高。

图3-32　屋顶集气吸尘罩的形式

（2）屋顶密闭［见图3-32（b）］　将厂房顶部视为烟囱储留烟气，并组织排放，可以减少处理风量。但如果储留与抽气量不平衡，就会出现烟气回流现象，使作业区环境恶化。

（3）天窗开闭型屋顶密闭［见图3-32（c）］　在天窗部位增设排气罩，烟气量少时只使用天窗自然换气，当烟气量骤增时启用排气罩，可保持作业区环境良好，很适用于处理阵发性烟气，但维护工作量大。

（4）顶部集尘罩及屋顶密闭共用［见图3-32（d）］　为以上3种形式的组合。捕集效率高，作业环境好，处理风量大，但设备费用高。

（5）屋顶电除尘［见图3-32（e）］　在厂房屋顶装设除尘器，将捕集与净化融为一体。

屋顶集尘吸尘罩所捕集的烟气，除了车间内各种热源产生的上升烟气外，还应包括周围的诱导空气，因此处理风量较大，一般比原始烟气量大3～4倍。其排烟量的大小，一般都通过测定和模拟实验的方法来确定排烟量。公式的取得也都是通过对模型实验进行连续的测定，制成图，找出规律，而后推算出来的。因此，这些公式的应用具有很大的局限性。图3-33是已建成的电炉车间屋顶集尘罩的排烟量与炉容量的关系图。平均每吨钢烟气发生为100m3/min。

图3-33　电炉车间屋顶集尘罩的排烟量与炉容量的关系

还有一些设计者对污染源比较分散的车间，按厂房换气量，估算屋顶集尘吸尘罩的排风量。根据笔者经验，用这种方法估算排风量，厂房的换气次数至少是5次/h，否则会使车间内部污染加重。

屋顶集尘吸尘罩原理上是高悬罩的一个特例，只是罩口较大较高而已，所以屋顶罩还可用计算高悬罩的方法进行设计计算（见图3-29）。

屋顶罩罩口的热射流截面直径（Dc）

可按下式计算：

　　（3-53）

式中，Dc为热射流直径，m；xf为假想热点源到排气罩罩口的距离，m。

　　（3-54）

式中，H为物体表面至罩口的距离，m；Z为假想热点源距热表面的距离，m。

采用高悬罩来排除热气流时，必须考虑安全系数。对于水平热源表面，取15%的安全系数。热气流平均流速可用下式的热源表面积与周围空气的温度差表示：

　　（3-55）

式中，vf为热气流流速，m/s；Fs为热源面积，m2；Δt为热源与周围空气的温差，℃。

考虑到上升热气流可能的偏斜及横向气流的影响等因素，罩口尺寸和排风量都必须加大。按式（3-53）计算所得的气流直径Dc再加0.8H。

即

　　（3-56）

　　（3-57）

式中，vf为气流罩口直径，m；Fc为上升气流在罩口处的横断面积，m2；Ff为罩口面积，m2；vr为罩口其余面积（Ff-Fc）上所需的空气流速m/s，通常取0.5～1m/s，除特殊情况外一般应大于0.5m/s。

【例3-6】　已知电炉容量150t，直径8m，电炉炉顶到吸尘罩入口的距离16m。热源和周围空气的温差150-32=118℃。求：电炉屋顶罩排烟量。

解：电炉假想热点源到排烟罩罩口距离

按式（3-53）气流直径

按式（3-56）屋顶排烟罩罩口直径

热点源面积

屋顶排烟罩罩口面积

气流断面积

按式（3-55），罩口气流速度

按式 （3-57），屋顶排烟罩实际排烟量为：

其中，vr为罩口其余面积，即Ff-Fc上所需的气流速度，为0.5m/s。