1、引言
伴隨著科學技術和工業化進程的發展,科學實驗必不可少,各個領域實驗室建設已全面展開。科研院校、工礦企所、大專業都普遍要設置供試驗研究用的實驗室。
實驗室在試驗過程中,伴隨著大量有害物如氣體、蒸氣、粉塵和懸浮顆粒等的產生,對試驗人員的健康造成了嚴重的損壞。
抽氣櫃是實驗室中主要的安全設備,大部分實驗在抽氣櫃中完成,抽氣櫃是密閉罩的一種特殊形式,產生有害物的操作進程完全在罩內進行。抽氣櫃一般設有可開閉的操作孔和觀察孔,通過對抽氣櫃進行抽風,使櫃內形成負壓,以防止抽氣櫃內機械設備的擾動、化學反應或熱源的熱壓,以及室內橫向氣流的干擾等原因引起有害物的逸出。
2、問題的提出
根據有害氣體密度與空氣密度大小的不同,抽氣櫃的形式有很多,不同的地方應用不同形式的抽氣櫃。抽氣櫃主要形式包含:上部排風的抽氣櫃,下部排風的抽氣櫃,上下聯合排風的抽氣櫃。同時,還有節能型的供氣式抽氣櫃。
抽氣櫃的罩面風速是衡量排風櫃性能的主要技術指標,它是指排風櫃開口拉門處的平均入口風速,抽氣櫃罩面風速的選定準則是:既要使有害氣體不能從櫃內逸出,同時也要避免在抽氣櫃內產生紊流。
過高的罩面風速可導至排風櫃內工作檯上方空間內氣流紊亂,污染物可能在櫃內某個角落積聚,還有可能吹熄火焰,破壞正在進行的試驗,過低的罩面風速勢必造成污染物的逃逸,危害試驗人員的安全。
對於有毒或有危險的有害物,其抽氣櫃操作口罩面風速一般取0.4~0.5m/s。抽氣櫃的排風量根據公式(1)計算[1]:
對於一般實驗室抽氣櫃,當考慮房間內的干擾氣流和抽氣櫃操作口上吸速度的不均勻性,開啟面積應取操作口量大的開啟面積。
由以上公式可以看出,對於傳統的沒有調節系統的抽氣櫃,當操作門全開時,可以滿足0.4~0.5m/s的罩面風速,當操作門開啟一半或全關時,操作面罩面風速將大於設計值,這將影響實驗操作和排風的效果。
根據某抽氣櫃的實際測試[2],當櫃門完全開啟時,罩面風速為0.47m/s,當櫃門開啟一半時,罩面風速為0.86m/s。當櫃門接近全關時,其罩面風速將更大,這將大大影響排風及實驗效果。
因此,如何有效地控制罩面風速是對抽氣櫃有效排風的保障。