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1、技术研究资料（第1部）换气装置的基础知识1 首先换气与我们的日常生活息息相关。日本因为夏天又热又湿，从以前开始住房的通风就做得很好。也因此很容易被冬天的寒气侵袭。冷了可以多穿点衣服，或者干脆钻进被子里，但热的话除了擦汗就没有其他办法了，所以才不得不建造通风好的住房吧。从千年的历史来看，利用冷气暖气的密闭型住房也只能算是刚开始而已。自然换气不起作用的话，当然就要改用机械换气。在生产活动中换气技术显得尤为重要。人类活动在造出东西的同时也产生了废弃物。工作功率高的话废弃物的量也会减少，但不会没有。这与热力学的第2法则相似，也可以说这就是第2法则。原料加工时的材料或者副生成物的一部分变成作业环境中的废
2、弃物并扩散。在本项中从劳动卫生工学的角度对扩散到空气中的有害物对策进行讨论。说是有害物，其大部分原本是材料，是宝贵的资源，但是一旦扩散到空气中就变成了有害物了。这种情况下，可能第一时间想起的是局部排气装置（局排），但那绝不是万能的。应该在充分探讨其他对策的基础上再决定用什么设备。我们想通过探讨作业环境改善对策来了解有关换气的所有事情。虽说如此，局排还是最现实的环境对策，很多人都与它有关，所以有些做成了教科书。但是我们还是希望它能从理论型走向实用型。本稿主要着眼于环境当中与空气相关的事宜。2换气2.1 空气的污染不仅限于作业环境，空气的洁净对人类的健康也是很重要的。众所周知，空气是由氮、氧、二氧
3、化碳、氩等微量成分以及水蒸气组成的。大气污染指的就是通常大气中没有的物质产生之后所引起的问题，有火山喷发等自然现象产生的物质，也有人类活动等人为因素产生的物质。通常后者因为是伤害人类健康的主要原因而被称为大气污染。广义上讲，这是经济优先、经营者缺乏社会责任感所带来的问题，可以说这是人类自作自受，但这些可以通过技术来应对。发散到空气中的有害物根据物质自身的毒性，如果是粉尘会因为形状、大小的不同对人产生不同的伤害，因此要考虑到这一点针对浓度、无害化处理方法等进行探讨。众所周知，大气污染不仅会伤害人类健康，也会对文化财产、建筑物和其他的自然环境造成有害的影响。2.2 污染物质空气污染是由气体状物质、
4、细颗粒状物质或是两者的混合物引起的。空气污染的定量表现用每1空气中的污染物质质量数来表示，虽说是浓度，但因浓度的使用方法不同如下所示基准也会有所不同，在详细计算的时候需要注意。基准解说浓度的单位标准状态的空气基准 换算到1013hPa的空气中污染物的质量数。 标准状态是以去除一般空气中的水蒸气后得到的干燥空气为基准的，但是防大气污染法中把湿润的空气当作干燥空气来进行计算，关于燃烧废气的话则是以干燥燃烧废气为基准换算到01013hPa。污染物为气体状的情况下有时会按容积比用ppm的单位来表示。 防大气污染法还规定了像燃烧废气那样含氧成分与空气不同的情况下用氧浓度来修正浓度实测值。mg/Nppmm
5、ol/mol常温空气基准 安全卫生法采用的是以25常压下的湿润空气为基准来表示浓度的方法。同样的在医学方面的容许浓度、作业环境管理中的管理浓度根据其使用方法的不同浓度的名称也有所不同，但是单位表示是一样的。这种情况下的化学计算中可以按251013hPa的湿润空气来计算。如果是送风机的话201013hPa相对湿度65为其标准。mg/ppm表2-1将污染物的发生源头分类的话就如下表所示。生成的种类发生过程发生原因生成物质化学生成一次发生燃烧酸化性物质、酸性物质、还原性物质（Sox、HCl、NOx、CO、烃等）未燃颗粒状物质二次发生燃烧卤素系有毒物质（二恶英等）一次发生腐败碱性物质、恶臭物质一次发生
6、不同废液的混合有毒气体（氰化氢、硫化氢等）二次发生大气中的二次反应光化学烟雾颗粒状物质物理生成一次发生升华、蒸发气体状物质（有机溶剂等）破碎、粉碎颗粒状物质二次发生凝结油雾（硫酸油雾）再飞散堆积粉体表2-2气体状物质和液体状物质有时也会按如下方式分类。气体状物质 常温下为气体的物质（CO2、CO、HCl、HF等） 常温下液体蒸发的物质（有机溶剂等） 常温下固体升华的物质（碘、萘、干冰等）颗粒状物质是指固体或者液体的颗粒。颗粒状物质按如下方式分类。颗粒状物质 粉尘 破碎后产生的微细固体颗粒，也包含飞散到空气中的粉体原料。一般指不定形的10m以下的例子。 烟雾 常温常压下是固体，但是加热溶解蒸发后
7、蒸汽凝固成的物质在显微镜下观察多为球形，有时候会变成物质固有的结晶。粒径大多在1m以下。 油雾 液体的微颗粒，多为5m100m左右比较大的颗粒、因液体表面张力而成为球形。2.3 换气方法要让工厂内的空气保持正常，首先要找到污染的原因，除去污染源，并用适当的方法净化已污染的空气。污染的原因可能在人本身，也可能是作业产生的，所以也需要考虑到室外空气的污染。一般室外的空气比室内的要干净，可以通过更换空气的方式来保持室内空气的洁净。这种操作就叫做换气。所以像空调那样将室内空气循环利用并调整温湿度的不能称为换气。所谓洁净并不单单是指不含有害物，也要具备适当的温湿度、氧浓度，通过换气可以防止温湿度过度上升
8、、确保氧浓度。换气方法可以分为三种，一是对污染发生源头附近的空气进行局部吸引除去的局部换气，二是产生局部控制下的空气流、将污染发生源头设置在其中以处理有害物的Push-pull型换气，三是对整个室内的有害物浓度进行稀释的整体换气。换气装置的组成如表2-3所示。这里按风机的使用方法来区分，送入空气的情况下表示为送风机，排出空气的情况下表示为排风机。不过，在JIS当中并不做这种区分，一律称为送风机。除了表2-3以外还有一种叫置换换气的方法。这是一种当污染源比周围温度高的情况下利用其浮力来换气的方法，这与从前就有的让高温炉的烟雾随着上升气流从设置在屋顶上的监视器排出而新鲜空气则从靠近地面的窗户进行供
9、给的方法类似。也就是说，让污染物随着上升气流聚集到天花板处排出，让比发尘源温度低的新鲜空气均匀地供给到整个地面。这个方法在新鲜空气的供给方法上有技术性的难度，也不适用于高浓度污染和颗粒状物质的污染，由于受到建筑物墙壁断热性和气密性的影响，置换换气法的应用有难度。换气装置形式机器组成送风机排风机其他机器局部排气装置无有风罩、风管、空气净化装置、排气口Push-pull型换气装置（密闭型）有有Push风罩、风管、Pull风罩、风管、空气净化装置、排气口无有Push风罩、风管、Pull风罩、风管、空气净化装置、排气口Push-pull型换气装置（开放型）有有Push风罩、风管、Pull风罩、风管、空
10、气净化装置、排气口有无Push风罩、风管（室外作业用等）无有（局部排气装置）Push-pull型局部换气装置（开放槽用）有有Push风罩、风管、Pull风罩、风管、空气净化装置、排气口无有（局部排气装置）有无（无设定）Push-pull型短路装置有有（风帘）Push风罩、Pull风罩、风管、空气净化装置、排气口有无Push风罩、风管、Pull风罩、风管、空气净化装置、排气口无有（无设定）整体换气装置有有（第一种换气设备）有无（第二种换气设备）无有（第三种换气设备）无无（自然换气）表2-33有关空气和颗粒的基础知识3.1 压力大气的压力在水银柱上为760mm，往长度1m左右一端被堵住的玻璃管中注
11、满水银然后倒立在另外准备的水银容器中，玻璃管内的水银会停留在760mm的高度而剩余的240mm左右的管子里就是真空的了。以往一直是以这个数值作为大气标准压力，但由于和其他单位计算的时候很不方便故换算成绝对单位（ISO）。由于水银的密度为13.6103kg/，重力加速度为9.8m/s2则标准大气压为1013hPa。7601013.61039.8 = 101290（kgms-2m-2）（Nm-2）Pa= 1013hPa1kgm/s2相当于力的单位1N。对1上施加1N的力则相当于压力的基本单位1Pa。用水来代替水银的话，水的密度为水银的13.6分之1，则水柱为76013.6 = 10336（mm）1
12、013/10336 = 0.098hPa/mm以前都是把mm水柱当作压力的单位来使用的，但现在都改用绝对单位中的Pa、hPa、Pa、MPa等。而医学中的血压到现在还是使用水银柱。1mmH2O = 0.098hPa1hPa = 10.2mmH2O1mmHg = 0.133kPa = 1.33hPa1kPa = 7.5mmHg在换气装置等的设计中使用将大气压作为基准（0hPa）的相对压会比较方便。也就是说，在局排中风罩吸引口附近的压力为0，容易流向下方的“负”的值会变大，在风机的出口处会转变为“正”，在排气口再度变为0。压力分为静压、速度压、全压、分压，要充分理解其含义。静 压：静压为受力面的压力
13、，例如人的上下、前后、左右所有方向都受到同一个大气压力，所以平常是感觉不到有压力的。天气预报的气压指的就是静压。在局排中把大气压设定为0hPa所以到了比大气压地的地方静压就变为负值了。速度压：速度压是指面向风的时候受到的风压，也称为动压。风能吹起东西就是因为速度压。由于速度压是面向风所受到的压力是有方向性的，所以通常为正值。全压：全压是指静压与速度压之和。在局排设计当中这个数值既可以为正也可以为负。静压PS、速度压（动压）PV、全压PT三者之间的关系如3-1式所示。PT = PS + PV3-1分 压：分压是指一定容积的混合气体中所含各成分的全压（静压）。各成分的全压（静压）之和就是此混合气体
14、的压力，即全压（静压）。在测定局排各处的压力时比起直读式压力计用水来测量的U型压力表使用起来更方便也更普遍。其测定值按水柱的高度mm来表示，换算成ISO单位hPa。3.2 气体的法则所有的气体在容积、压力和温度上都会按一定的法则变化。即：PV = WRT或 P/= RT3-2公式中的各个符号分别代表：P：气体的绝对压力N/ = Pa（kgm/s2/）或（kgm/s2/m）V：气体的容积：气体的密度 kg/W：气体的总重 kg（分子量摩尔数）R：气体常数Nm/kg/KT：绝对温度K在处理燃烧排气等高温气体和高压气体时3-2式为重量式，而像局排那样处理温度、压力变化并不大的气流时可以省略。其实严格意义上来说3-2式中的气体是理想气体实际并不存在。而在我们一般遇到的压力、温度范围内空气是可以被当作理想气体来处理的。用3-2式来计算空气和水蒸汽的R的话如下表所示。项 目空气水蒸汽
