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中心化验室采购了PerkinElmer公司的电感耦合等离子体质谱仪NexION 300X,但安装NexION对实验室又有一些要求,其中对排风系统的要求是:“炬箱排风系统必须安装,射频发生器的排风可选。炬箱排风系统用来排放等离子炬箱里燃烧所产生的废气和反应气;射频发生器排风通常使用风机来冷却。”但PerkinElmer公司却未提供风道的设计与安装,因此只能自力更生了。下面把我们在风道设计与安装过程中的做法总结并发表出来,供大家参考,欢迎大家批评指导。
一、风速计算
NexION 300X有两个独立的排气口,炬箱排气口直径(内径)约为100mm,排风量要求52~70升/秒;射频发生器排气管的尺寸和排风量与炬箱基本相同。由于只有风速测量仪,没有体积计量仪,所以只能通过测量风速的方法来计算排风量,尽管测量主管道出口风速的方法比较贴近实际情况,但主管道出口在墙外较远处,读数比较困难,所以只能采取测排风支管入口风速的办法计算排风量。
根据NexION 300X实验室排风条件下限(52升/秒)的要求,计算出两个分支入口风速为6.7米/秒,主管与支管用三通连接,支管与仪器采用NexION附带的直径100mm软管进行连接,由于很难保证仪器出风口与排风支管处于同一个水平面上,因此排风软管至少应有一处弯曲,按排风软管有两处弯曲,每处弯曲损失10%的风速计算,排风支管入口风速至少为8.4米/秒。
如果按上限70升/秒的风量计算,则支管入口风速应为8.9米/秒,同样按20%的损失计算,排风支管入口处风速应不大于11.1米/秒。即支管风速要求为8.4~11.1米/秒。
二、风机选择
根据上述计算结果和通风管道计算出的摩擦阻力与局部阻力,我们现场对各种风机的风速进行了试验,按一用一备的原则,最终选择了两台300W轴流风机串联安装的解决方案。选择轴流风机主要是出于轴流风机噪声小、体积小,便于安装与维护并且功率损失小的考虑。
三、管道选择
NexION实验室要求中,对排风系统的建议是:
“仪器的排风速率(即系统的排风能力)决定于客户提供的风机、管道长度、材料、转弯次数和转弯角度。如果管道过长或转弯次数过多的话,为了给仪器提供足够的排风量,必须要选择一个大的风机。要使用直的不锈钢排风管,不要使用不锈钢软管。不锈钢软管所产生摩擦损失会降低排风量。相等长度的不锈钢软管要比直的不锈钢管的风量损失20%~30%。当使用直的不锈钢管时就要使用弯头。这些弯头与径向垂直面的角度不能大于45°角,以减小摩擦损失。弯头的数量要尽可能的少一些。”
对排风管的要求是:“材料需要耐高温达70℃以上的材料”。
对风机、外排口等的要求主要有:风机尽量安装在外排风口,所有的接缝处应接牢,特别是有毒气体可能通过的管道。
根据要求,原本打算使用3mm不锈钢做基材,但考虑到第一不锈钢太硬,卷筒、焊接施工难度大;第二重量大,在室验室安装与固定不太容易实施,最后决定改用双层静音塑料下水管来代替。受轴流风机外壳尺寸的限制,主管道内径为315mm。
四、施工安装
在内墙面画出主管道出风口位置,在棚顶画好固定吊架位置,开始干活。先在内墙画好的位置用冲击钻打一圈眼,然后砸掉中间的砖块,用凿子抠除毛边;把两台300W轴流风机串联固定在豁口内,以减少风机运行噪声对实验室的影响,风机风箱间距设计为200mm是避免涡流造成的功率损失;棚顶用膨胀螺丝固定两快厚铁板,并把吊架固定在铁板上;把主管道放入墙上的豁口并调整好角度,用吊架在弯头处固定住;墙上豁口用聚氨脂发泡剂封死,考虑到雨、雪以及风吹起的杂物的影响,墙外主管道出风口的方向斜向下粘到主管道上;室内主管道经过三次变径与末端直径95mm的排风总管相连,各接头均用密封胶密封以减少接口泄漏引起的损失;为确保主管道的稳定,主管道立管用铁箍固定并连接到内墙上。至此基本完工开始收尾,镶上破碎的瓷砖,用腻子刀清除掉瓷砖上的发泡剂,再接好风机电源,打扫地面,完工!
五、总结
通过计算风速的压力损失选择风机,然后根据风机尺寸确定主管道口径,预留风机维护空间,按一用一備原则确保工作不受影响,管道材料尽量满足要求,因为有外墙作业,所以施工时一定要注意安全。
一、风速计算
NexION 300X有两个独立的排气口,炬箱排气口直径(内径)约为100mm,排风量要求52~70升/秒;射频发生器排气管的尺寸和排风量与炬箱基本相同。由于只有风速测量仪,没有体积计量仪,所以只能通过测量风速的方法来计算排风量,尽管测量主管道出口风速的方法比较贴近实际情况,但主管道出口在墙外较远处,读数比较困难,所以只能采取测排风支管入口风速的办法计算排风量。
根据NexION 300X实验室排风条件下限(52升/秒)的要求,计算出两个分支入口风速为6.7米/秒,主管与支管用三通连接,支管与仪器采用NexION附带的直径100mm软管进行连接,由于很难保证仪器出风口与排风支管处于同一个水平面上,因此排风软管至少应有一处弯曲,按排风软管有两处弯曲,每处弯曲损失10%的风速计算,排风支管入口风速至少为8.4米/秒。
如果按上限70升/秒的风量计算,则支管入口风速应为8.9米/秒,同样按20%的损失计算,排风支管入口处风速应不大于11.1米/秒。即支管风速要求为8.4~11.1米/秒。
二、风机选择
根据上述计算结果和通风管道计算出的摩擦阻力与局部阻力,我们现场对各种风机的风速进行了试验,按一用一备的原则,最终选择了两台300W轴流风机串联安装的解决方案。选择轴流风机主要是出于轴流风机噪声小、体积小,便于安装与维护并且功率损失小的考虑。
三、管道选择
NexION实验室要求中,对排风系统的建议是:
“仪器的排风速率(即系统的排风能力)决定于客户提供的风机、管道长度、材料、转弯次数和转弯角度。如果管道过长或转弯次数过多的话,为了给仪器提供足够的排风量,必须要选择一个大的风机。要使用直的不锈钢排风管,不要使用不锈钢软管。不锈钢软管所产生摩擦损失会降低排风量。相等长度的不锈钢软管要比直的不锈钢管的风量损失20%~30%。当使用直的不锈钢管时就要使用弯头。这些弯头与径向垂直面的角度不能大于45°角,以减小摩擦损失。弯头的数量要尽可能的少一些。”
对排风管的要求是:“材料需要耐高温达70℃以上的材料”。
对风机、外排口等的要求主要有:风机尽量安装在外排风口,所有的接缝处应接牢,特别是有毒气体可能通过的管道。
根据要求,原本打算使用3mm不锈钢做基材,但考虑到第一不锈钢太硬,卷筒、焊接施工难度大;第二重量大,在室验室安装与固定不太容易实施,最后决定改用双层静音塑料下水管来代替。受轴流风机外壳尺寸的限制,主管道内径为315mm。
四、施工安装
在内墙面画出主管道出风口位置,在棚顶画好固定吊架位置,开始干活。先在内墙画好的位置用冲击钻打一圈眼,然后砸掉中间的砖块,用凿子抠除毛边;把两台300W轴流风机串联固定在豁口内,以减少风机运行噪声对实验室的影响,风机风箱间距设计为200mm是避免涡流造成的功率损失;棚顶用膨胀螺丝固定两快厚铁板,并把吊架固定在铁板上;把主管道放入墙上的豁口并调整好角度,用吊架在弯头处固定住;墙上豁口用聚氨脂发泡剂封死,考虑到雨、雪以及风吹起的杂物的影响,墙外主管道出风口的方向斜向下粘到主管道上;室内主管道经过三次变径与末端直径95mm的排风总管相连,各接头均用密封胶密封以减少接口泄漏引起的损失;为确保主管道的稳定,主管道立管用铁箍固定并连接到内墙上。至此基本完工开始收尾,镶上破碎的瓷砖,用腻子刀清除掉瓷砖上的发泡剂,再接好风机电源,打扫地面,完工!
五、总结
通过计算风速的压力损失选择风机,然后根据风机尺寸确定主管道口径,预留风机维护空间,按一用一備原则确保工作不受影响,管道材料尽量满足要求,因为有外墙作业,所以施工时一定要注意安全。