作者：Nathan Hildebrand，唐纳森 Torit 应用工程师
生活中很多情况可以投机取巧，但最终都会为之付出代价。 在除尘器集尘罩设计方面尤为如此。 集尘罩设计的细小改变通常会产生巨大的效应，尤其在运行的性能和总成本方面。
聪明的经理人都知道，员工是他们最大的财富，员工的舒适理应是一家成功企业的重中之重。 ACGIH 工业通风设计建议实践手册第 28 版已被公认为衡量除尘解决方案的标准。 它体现了工业卫生的正确做法，内容围绕着改善工厂内操作员和员工的呼吸区环境。 该手册为集尘罩选择提供指南，并提供许多日臻完善的集尘罩配置案例策略。
开始集尘罩设计时，在努力改善工作空间空气质量的同时，思考问题的重要性更为有益。 粉尘可能具有的可燃性或毒性会影响集尘罩和系统设计。 如果未能满足某些清洁标准，您的工厂会处于极度危险之中。 如果您的工厂不符合规定，不仅会对工人状况产生严重影响，一旦被发现，还会产生巨额的罚款。
除去工作空间空气质量问题，经理通常还必须平衡企业中两大方面，那便是产品或工作质量和运行成本。 有时成本节约的效果看似并不显著，例如改善集尘罩设计以降低风机等设备投资成本的案例。 让我们将集尘罩设计这一关键问题纳入考虑，探寻更多选择。
常见的集尘罩设计
如果您无法封闭操作过程，您可能需要将一个外部罩放置于操作区域周围，以便控制操作过程中产生的粉尘。 这五种基本外部罩类型按照效果和建造成本升序排列。 然而，当您比较下述相关方面时，集尘罩的初始建造成本会迅速被抵消。
- 改善工厂清洁并减少制造产品的停机时间，
- 更小的管道、更小的除尘器和更小的风机可能带来相应的成本节约
- 随着能源和气体流量方面的要求不断减少，可以看出风机功率将有所降低，这也意味着相关的效用成本将有所减少。
1. 散口罩在所有集尘罩配置中最为常见，且成本最低。 它仅仅是一根直通产尘点的开放管道。 这种方法的集尘罩设计再简单不过了。
散口罩虽然非常易于生产，但是在产生粉尘时，收集污染物方面的效能极差。 这种集尘罩配置不只从罩开口前端抽出空气，还会从后方抽出空气，导致效率低下。 这种配置还会产生高强度的湍流，导致能源流失剧增，并可能需要更大的风机。 就操作总成本而言，选择此种集尘罩配置并不太理想。
2. 法兰罩相对简单，建造成本低，增加一个法兰便可改进散口设计。 由于空气/能源通常仅用于收集开放管道前方区域的粉尘，所以法兰罩能够提供更好的性能。
法兰的添加将集尘罩设计关注点放在集尘罩性能上，减少了维持设施清洁所需的气流量。 同时，也改善了员工工作环境的空气质量。 法兰的形状不一定为圆形，也可为方形甚至是三角形，只要以此形状能够发挥更好的性能，聚集空气，使其从前方进入集尘罩即可。 法兰体现了聊胜于无的道理。 法兰罩仍存在过度湍流的问题，因此，我们探索改善设计的方法，以期减轻这种情况。
3. 锥形罩使集尘罩性能得以进一步改善。 考虑采用带有矩形法兰的圆形管道。 如果我们向前折叠法兰边缘，并连接其侧边，则可制造出一种将空气直接引入管道的锥形漏斗。 这种锥形漏斗减缓了空气进入集尘罩的速度，使其比进入散口罩或法兰罩更加平缓，减弱了当空气进入集尘罩后端管道时产生的湍流。 这种更加平缓的送气方式可节省能源，减少风机的运行成本，在集尘罩建造成本的节省方面实现长期性小幅增长。 将法兰再次引入集尘罩表面重申了对集尘罩效率的关注，同时，此举也减少了气体总流量。 同时，还为资本设备实现更小的管道、更小的除尘器和更低的风机功率创造了同等节省机会。
4. 锥形罩从圆形而非矩形开口罩发展而成。 同时使集尘罩设计在改善性能方面更进一步。 这种方法通过进一步减少空气进入集尘罩后端管道时产生的涡流来改善集尘罩的性能。 同时还减少了所需的能源，在风机功率方面获得节省。 同样，集尘罩表面添加的法兰将减少控制粉尘所需的气流量，并带来前述的诸如管道、除尘器或风机功率等投资成本方面的节约。 正如您所见，上述大部分均为在金属板上进行相对简单的改造，可安装至任何开放管道之上。
5. 钟形罩是性能水平较高的外部罩。 它结合了法兰罩的优势，实现从法兰到管道入口的平滑送气。 当空气进入管道时，这种平滑送气削弱了湍流。 它不仅为法兰带来节流性能，还可使旋转碗入口剖面的湍流度变得较低，是十分有效的外部罩设计。 当然，提升性能需要一定的投资。 由于此集尘罩进气口通常需要一个旋转锥才能顺利进行进气口建造，因此成本更高。
需要考虑的其他因素： 集尘罩位置
我们已经谈论了不同的集尘罩构造和形状，但另一关键问题也不容忽视： 集尘罩应该放置于粉尘的产生来源的什么相对位置？ 您可能已经选择了昂贵、高性能的集尘罩，但如若放置不当，便会采集大量的空气和很少的粉尘。
在靠近产尘点的位置放置集尘罩，是源头除尘描述的一部分。 为了使系统实现有效的粉尘管理，集尘罩需要尽可能靠近产尘点。 这一现实场景有助于解释为何靠近产尘点如此重要。 思考下列情形：
示例 1：
4 inch 英寸（1 英寸 = 0.0254 米）直径的散口罩位于距离产尘点 1 英尺（1 英尺 = 0.3048 米）处，需要在产尘点产生 100 inch 英寸/分钟的采集速度，以控制粉尘。 我们使用工业通风手册中的方程式来估算产生此速度所需的气流量。 Q=(10X² + A) V
- 距离源 (x) 1 英尺（1 英尺 = 0.3048 米），
- 4 inch 英寸（1 英寸 = 0.0254 米）管道 (A) 的横截面积为 0.087 square foot 平方英尺（1 平方英尺 = 0.093 平方米），
- 所需的总气流为 (Q) = [10（1 英尺）² + 0.087 平方英尺] 100 英尺/分钟 = 1,009 立方英尺/分钟（1 立方英尺 = 0.0283 立方米）。
示例 2：
4 inch 英寸（1 英寸 = 0.0254 米）直径的散口罩位于距离产尘点 6 inch 英寸（1 英寸 = 0.0254 米）（0.5 英尺（1 英尺 = 0.3048 米））处，仍然需要在产尘点产生 100 ft/min 英尺/分钟的采集速度，以控制粉尘。 为了估算所需气流量，我们再次需要使用工业通风手册中相同的方程式。 Q=(10X² + A) V
- 现在距离源 (x) 0.5 英尺（1 英尺 = 0.3048 米），
- 管道 (A) 的横截面积仍是 0.087 平方英尺（1 平方英尺 = 0.093 平方米），
- 所需的总气流为 (Q) = [10（0.5 ft)² + (0.087 平方英尺 ] 100 ft/min 英尺/分钟 = 259 立方英尺/分钟（1 立方英尺 = 0.0283 立方米）。
如您所见，距离 (x) 上的改变对于所需的总气流影响巨大。 在这种情况下，以及其他大多数情况下，距离减半时，所需气流量减少为原来的四分之一。 这是一种极为显著的改变。 考虑并对比6 inch 英寸（1 英寸 = 0.0254 米）附加管道可能花费的成本与除尘器或风机四倍于必要大小的成本。 切记所需空气越少，所需管道就越小，进而产生额外的成本节约。
此刻让我们将目光聚集到关键设计因素： 总体拥有成本。 现在您可了解到集尘罩设计如何更好地通过减少管理粉尘所需的总气流量来帮助您降低运行成本。 这意味着您可以考虑使用更小的管道、更小的除尘器和更小的风机， 从而在这三大高价物品上节约成本。
现在考虑一下运行风机和除尘器的成本。 随着湍流和总气流量的减少，显然，运行系统所需的功率也随之减少。 并且如果您减少设施中排出的空气，则对补充空气的需求就会降低，从而减少 HVAC 系统的过滤。 产品的使用寿命有多长？ 十年？ 二十年？ 这将对您的电力和压缩空气年均成本造成怎样的影响？ 您可以看到，在简单的系统部件中发生的细小改变将如何对拥有成本产生巨大的效应。
从设施改善和员工工作空间状况，到设备总体拥有成本，都应将集尘罩设计的正确做法作为设计中的关键问题。 小改变会有大成效，而这正是您的需求。
