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实验室通风柜变风量控制的技术分析

摘要：通风柜是实验室中主要的安全设备，为了控制有害物质的外溢和保证实验正常进行，必须有效地控制罩面风速。在实验过程中，随着柜门的操作，通风柜开口面积发生变化，罩面风速变化较大，通风系统达不到设计要求，影响实验和抽风效果。通过对通风系统中管路和风机性能分析，设计及采用控制系统对通风柜通风系统进行变风量控制，系统罩面风速基本稳定不变，该系统值得推广应用。
 
     关键词：实验室；通风系统；变风量控制；通风柜
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     1、引言
 
     伴随着科学技术和工业化进程的发展，科学实验必不可少，各个领域实验室建设已全面展开。科研院校、工矿企所、大专业都普遍要设置供试验研究用的实验室。
 
     实验室在试验过程中，伴随着大量有害物如气体、蒸气、粉尘和悬浮颗粒等的产生，对试验人员的健康造成了严重的损坏。
 
     通风柜是实验室中主要的安全设备，大部分实验在通风柜中完成，通风柜是密闭罩的一种特殊形式，产生有害物的操作进程完全在罩内进行。通风柜一般设有可开闭的操作孔和观察孔，通过对通风柜进行抽风，使柜内形成负压，以防止通风柜内机械设备的扰动、化学反应或热源的热压，以及室内横向气流的干扰等原因引起有害物的逸出。
 
     2、问题的提出
 
     根据有害气体密度与空气密度大小的不同，通风柜的形式有很多，不同的地方应用不同形式的通风柜。通风柜主要形式包含：上部排风的通风柜，下部排风的通风柜，上下联合排风的通风柜。同时，还有节能型的供气式通风柜。
 
     通风柜的罩面风速是衡量排风柜性能的主要技术指标，它是指排风柜开口拉门处的平均入口风速，通风柜罩面风速的选定准则是：既要使有害气体不能从柜内逸出，同时也要避免在通风柜内产生紊流。
 
     过高的罩面风速可导至排风柜内工作台上方空间内气流紊乱，污染物可能在柜内某个角落积聚，还有可能吹熄火焰，破坏正在进行的试验，过低的罩面风速势必造成污染物的逃逸，危害试验人员的安全。
 
     对于有毒或有危险的有害物，其通风柜操作口罩面风速一般取0.4~0.5m/s。通风柜的排风量根据公式（1）计算[1]：
 
     对于一般试验室通风柜，当考虑房间内的干扰气流和通风柜操作口上吸速度的不均匀性，开启面积应取操作口量大的开启面积。
 
     由以上公式可以看出，对于传统的没有调节系统的通风柜，当操作门全开时，可以满足0.4~0.5m/s的罩面风速，当操作门开启一半或全关时，操作面罩面风速将大于设计值，这将影响实验操作和排风的效果。
 
     根据某通风柜的实际测试[2]，当柜门完全开启时，罩面风速为0.47m/s，当柜门开启一半时，罩面风速为0.86m/s。当柜门接近全关时，其罩面风速将更大，这将大大影响排风及实验效果。

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