《付老师课程设计 - 修改本.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《付老师课程设计 - 修改本.doc（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、安全工程技术课程设计粉尘实验室通风橱安全人机分析及优化设计摘要通风橱又称通风柜，是化学实验室的一种大型设备。其作用是减少实验者和和有害气态的接触，保证实验安全可靠。通风橱的种类有通用型、无管道型、补风型、连体型、桌上型、两面型、落地型。通风原理有无关通风和全通风。无关通风是空气由柜内前上方的排风扇抽走后，先用泡沫塑料（使用寿命约6个月）过滤除尘，再用活性炭（使用寿命约2年（过滤，吸附掉很多化学物质，之后重新循环使用。有点是不需要外连管道，不污染外部环境，而且对实验室温度影响较小；缺点是必须定期更换过滤材料，实验者接触有害气体的可能比使用抽气通风柜大，而且是因为多装的排风扇离实验者很近会造成噪音
2、；全通风是空气由柜内前上方的排风扇抽走后，经管道引导别处。优点是比无管道通风能更有效地出去实验室有害气体，噪音小，而且维护简单，缺点是要安装专用的排风管道，在室内外温度不同的情况先可能阻碍实验室维持恒温，而且对环境卫生不利。关键词：通风橱 ; 人机协调 ; 优化设计1.1实验室通风橱的设计要求41.1.1 实验室通风橱大小要求41.1.2 通风橱内衬材料41.1.3 进风调节板和气体导流板41.1.4 观察窗设计要求51.1.5 安全控制设计51.2怎么选择实验室通风柜62.1实验室的通风橱的种类72.1.1 固定容积通风橱72.1.2 可变气体容积通风橱82.1.3 特殊用途通风橱82.1.
3、4通风柜进口风速9第三章 数据测量及存在的问题113.1人体相关尺寸数据113.2通风橱相关实测数据143.3通风橱的不合理方面153.3.1存在的问题153.3.2心理方面的匹配16第一章通风橱概况通风橱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，随着橱门的操作，通风橱开口面积发生变化，罩面风速变化较大，通风系统达不到设计要求，影响实验和效果。 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
4、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。通风橱是实验室中主要的安全设备，大部分实验在通风橱中完成，通风橱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。通风橱一般设有可开闭的操作孔和观察孔，通过对通风橱进行抽风，使橱内形成负压，以防止通风橱内机械设备的扰动、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。问题的提出根据有害气体密度与空气密度大小的不同，通风橱的形式有很多，不同的地方应用不同形式的通风橱。通风橱主要形式包含：上部排风的通风橱，下部排风的通风橱，上下联合排风的通风橱。同时，还有节能型的供气式通风橱。通风橱的罩面风速是衡量排风橱性
5、能的主要技术指标，它是指排风橱开口拉门处的平均入口风速，通风橱罩面风速的选定准则是：既要使有害气体不能从橱内逸出，同时也要避免在通风橱内产生紊流。过高的罩面风速可导至排风橱内台上方空间内气流紊乱，污染物可能在橱内某个角落积聚，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，其通风橱操作口罩面风速一般取 0.40.5m/s。通风橱的排风量根据公式（1）计算1：对于一般试验室通风橱，当考虑房间内的干扰气流和通风橱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橱，当操
6、作门全开时，可以满足0.40.5m/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。根据某通风橱的实际测试2，当橱门完全开启时，罩面风速为 0.47m/s，当橱门开启一半时，罩面风速为 0.86m/s。当橱门接近全关时，其罩面风速将更大，这将大大影响排风及实验效果。因此，如何有效地控制罩面风速是对通风橱有效排风的保障。实验室通风橱是实验室设计中不可缺少的组成部分。为了使实验室工作人员免于吸入一些有毒的、可致病的或毒性不明的化学物质，实验室应有良好的通风。为避免一些蒸汽、气体和粒(烟雾、煤烟、灰尘等)的吸收，污染物质必须使用通风橱、通风罩或局部
7、通风的方法除去。1.1实验室通风橱的设计要求1.1.1 实验室通风橱大小要求教师用通风橱一般高2.2m、长lm、宽0.65m。四面镶玻璃或用透明有机玻璃，正面设有供教师演示用的可以上下移动的进风调节板(橱门高、宽各为0.5m)。上部设有通风孔，与排气管、排风扇联接，在实验时可将有毒气体排出室外。学生实验用通风橱一般高2.2m，长0.8m，宽0.5m。正面镶玻璃并装有可以上下移动的橱门(橱门高、宽各为0.5m)。上部设排气孔，可供自然排风或强迫排风用。特殊用途通风橱一般高2.2m，长11.2m，宽0.5m橱内装有可动式多层金属网气体导流板，或有孔木制气体导流板。上部都设有排气孔，底部侧面开进气口
8、。通风橱尺寸可以根据实验室特点加以调整，如可以设计成可在教师演示台上操作的或可移动式通风橱。1.1.2 通风橱内衬材料选择的管道材料应该是耐用、抗化学侵蚀、阻燃和耐高温的材料通风橱的内衬材料最好按照特定的实验来确定实验室通风橱排出物从类属上可分为有机或无机的化学气体、汽化物、水蒸气或烟雾、微粒等；从特性方面可分为酸、碱、溶剂或油剂物质。通风橱内衬材料易受这些物质的侵蚀：(1)腐蚀(由化学或电化学作用，对金属或其它材料的破坏)；(2)分解(对涂覆材料和塑料的溶解作用)；(3)融化(在高温时对一些塑料和涂覆材料)。通风橱表面应该考虑使用防污染材料。通风橱内壁必须为全密封无缝连接，以满足最佳清洁条件
9、和最大限度地保证实验人员的安全。1.1.3 进风调节板和气体导流板进风调节板在弹着点和防辐射方面提供一些人体防护它是透明的，故便于从外面观察。进风调节板可设计成垂直上下滑动、水平滑动或水平和垂直滑动的组合应用。只要能升降自由、省力、安全、便于实验操作和控制抽风量就可以。防爆玻璃是最普通的选择，是进风调节板材料经济的选择。当使用氟化氢(HF酸类)物质时，笔者推荐选择聚碳酸酯进风调节板。因为这种材料在处于HF气体条件下没有雾或腐蚀产生。气体导流板的设计应充分考虑空气动力学因素、专有的导流板技术，提高有毒气体的收集、排放效率。1.1.4 观察窗设计要求观察窗采用无段变速平衡砝码设计，可以在任意位置停
10、止，便于推拉悬吊观察窗的钢索外置于工作空间外，不直接接触通风橱的工作环境，其承重能力达到150kg，确保长期使用无变化。观察窗把手符合人体工程学，使推拉更方便且美观大方。该把手喷涂聚四氟乙烯，有很好的防酸碱能力。观察窗玻璃与把手的连接运用物理学原理使二者紧密结合在一起，观察窗玻璃采用5mm钢化玻璃贴进口的化学实验室专用贴膜。该贴膜在各种强酸碱溶液中浸泡48h无任何变化，既有很好的防腐蚀能力，又不影响实验室人员对内部仪器的观察。1.1.5 安全控制设计（1） 工作区域安全设计工作区装配有工作检测传感器，用于检测实验人员在通风橱前的状况。当实验人员在工作区时，传感器将信号传送给通风橱系统使之设置在
11、风量较高的“使用”工作模式，因而提高了安全性。当操作人员离开工作区时，传感器将信号传送给通风橱系统使之设置在风量较低的“待命”工作模式。有害气体检测传感器用于检测通风橱前溢出气体的状况。当有有害气体溢出时，报警系统就会报警，以免实验人员吸入有害气体。（2） 采用智能风量调节技术当实验人员在工作区时，风量调节设备反应速度应在ls之内，精确风量调节比为20:1(最大:最小)，确保通风橱工作时追踪恒定的面风速；进风调节板任意调节时，确保无溢出，并且具有报警显示功能。（3） 排风方式排风方式应采用三段狭缝式，气流无遮挡，能将不同比重的有害气体高效率地排出，使实验室操作者及实验室其他人员避免有害物质的侵
12、害所有水、气阀门及橱体均应选用优质耐用、阻燃和抗腐蚀材料。还应选用优质、平稳、可靠、噪音低的排风马达。1.2怎么选择实验室通风柜实验室家具里的通风柜的架构主要包括四个部分，分别是：低柜、上柜、台面和一些附属配件。要选购前，就得要从这四个部分的细节考虑，选择适合自己实验需要的通风柜：首先怎么挑选通风柜的低柜：a.气、电、水等备置是否合理，安不安全。b.如果实验中要用到挥发性的药品，则需要选择有抽气功能的;c.材质牢不牢固，能不能防火，能不能承受实验室的各种化学物质的侵蚀;其次怎么挑选通风柜的上柜：通风柜的上柜里面最常见的有三种款式：落地式、矮台式、标准式，在选择上柜时要考虑：a.看选择环氧树脂板
13、还是抗贝特板为内衬材料的通风柜;b.应该选择自适应性控制系统还是变风量或定风量;c.通风柜的开口位置适不适合实验室的空间;d.风速能不能够达到要求。第三怎么选择合适的通风柜台面：a.有没有出水槽和放杯子的槽;b.出风口设计能不能适应本实验室的环境;c.台面的材质的特性能不能附合实验要求;d.是不是有设计能防止液体外漏的碟状防护边。第四还要考虑在内的附属配件有哪些：a.选择通风柜时要考虑电气设备的耐用性、电压大小、型号和防爆性;b.需不需要柜门，如果有通风柜的柜门，将有利于通风柜的整洁卫生，当然也更美观;c.气是采用空气、氧气或是氮气;d.水是采用纯水、逆渗透水还是蒸馏水。重要的是安全性，实验室
14、家具里的通风柜最主要的功能应该是防止有害气体污染实验室的环境及保障使用者的安全。安全是通风柜的首要考虑因素。第二章通风橱的现状2.1实验室的通风橱的种类实验室通风橱一般分为两种类型：通用型和补风型通用型通风橱适用于最普通的物理、化学、生物等实验环境；补风型通风橱适用于室内有空调的实验环境，它能使橱内空气与室外空气直接对流，减轻实验室空调的负荷。通风橱使用排风系统类型可分为固定气体容积或可变气体容积。2.1.1 固定容积通风橱（1）通用型通风橱通用型通风橱是很常用的，其内部具有一个气体导流板以及活动的进风调节板通用通风橱通常以固定的排风容积运行，大部分有害气体通过进风调节板孔进入通风橱。减小进风
15、调节板孔会增大通过进风调节板孔的空气的速度。通用通风橱最便宜，但是它的使用性能很大程度上取决于进风调节板的位置的高低。当进风调节板接近关闭位置时，通过进风调节板孔的高速气流可能会吹翻重量微小的仪器，干扰测试设备，降低蒸馏速率，降低加热温度，吹散有价值的试样材料或在通风橱内产生紊乱。（2） 旁通式通风橱当实验室要大幅度排除室内空气时，采用这种通风橱比较合适，因为当橱门全闭时并不影响室内的换气量。旁通通风橱中的补偿进风孔起限制进风调节板孔进入通风橱的气流速度的作用，因为进风调节板可以上升或下降。旁通通风橱一般以固定气体容积工作当进风调节板关闭时，进入通风橱的气流方向将重新分布，因此使通风橱中的高速气流流量减至最少。进风调节板上升或降低，都会减小气流速度。因此，旁通通风橱的进风调节板孔进入通风橱的气流速度一般不会妨碍通风橱的设备和操作。旁通式通风处优化了进气系统的设计，保证了进风调节板升降时橱内气体的平衡。（3）补风型通风橱补风型通风橱是旁通通风橱的变种。补风型通风橱能降低室内空调的负荷，将室外空气输入实验室内以降低
