3. 污染源特性与收集需求分析
集气罩设计的第一步不是画罩形，而是把“污染源”本身搞清楚。同一个工位，如果污染物产生机理不同、散发强度不同、粒径与毒性不同，罩口形式、罩口风速、排风量和净化配置都会完全不同。本节围绕五个问题展开：污染物是怎么产生的、散发强度如何估算、粒径与毒性怎样影响收集目标、收集目标如何量化、以及如何基于工艺过程做源强调查。
一、污染物产生机理决定“散发形态”
车间污染物的产生机理大致可分为四类，它们对应的散发形态差异很大：
- 蒸发/挥发类：如溶剂清洗槽、脱脂槽、敞口油槽。污染物从液面以分子扩散和自然对流方式逸出，散发面近似为“面源”，速度低、分布均匀，罩口需要覆盖整个液面并保持较低但稳定的控制风速。
- 机械运动诱导类：如砂轮机打磨、抛丸、锯切。高速旋转工具把粉尘和碎屑沿切线方向抛射，形成有明显方向性的“射流源”，初速度可达数米每秒，集气罩必须顺着抛射方向布置，否则再大的风量也捕集不到。
- 热浮力类：如熔炼炉、焊接、热浸镀。高温烟气在浮力作用下形成上升羽流，流量随高度增加而卷吸增大，罩口应尽量靠近羽流起点，或采用接受式/吹吸式结构。
- 压力驱动类：如喷漆、喷砂、破碎、物料转运落差。气流或物料携带污染物向外扩散，属于“有组织诱导气流”，需要围挡加局部排风共同控制。
判断机理的实用方法是观察三件事：污染物从哪个面出来、出来时有没有明显方向和初速度、是否伴随热羽流。这三条基本决定了罩型选择的方向。
二、散发强度估算：从“经验指标”到“物料衡算”
散发强度（源强）通常用单位时间散发质量表示，单位 mg/s 或 g/h。工程上有三种常用估算路径：
1. 物料衡算估算法。适用于溶剂类。若某清洗槽每班消耗溶剂 8 kg，其中假设 70% 挥发进入车间空气，班时 8 h，则平均散发强度约为 8000 g × 0.7 ÷ (8×3600 s) ≈ 0.194 g/s。这是示例假设值，实际应结合工艺温度、敞口面积和溶剂沸点修正。
2. 排放因子/经验指标法。适用于焊接、打磨等难以衡算的工序。例如参考同类工序的单位时间产尘量指标（如某类手工电弧焊约每根焊条产生若干克烟尘），乘以焊条消耗速率即可粗估。此类指标必须注明来源与适用条件，不能跨工艺直接套用。
3. 现场快速测定法。在正常工况下用粉尘仪或气体检测管在散发点附近测浓度，配合罩口或断面风速与面积反算散发量：Q源 ≈ C × Q风（在捕集完全、无背景干扰的假设下）。这只适合作为校核，不能替代物料衡算。
三、粒径与毒性：决定“收集目标”而非仅决定风量
粒径直接影响两件事：一是污染物是否容易随气流被捕集，二是后续净化方式。粗颗粒（如大于 50 μm 的打磨屑）惯性大、易沉降，罩口应靠近抛射点并避免水平长距离输送；细颗粒（如焊接烟尘多在亚微米级）跟随性好，但容易扩散、难以沉降，需要围挡和较高捕集速度。毒性则决定“允许外泄量”：高毒污染物（如含铅烟尘、某些有机溶剂蒸气）应优先采用密闭罩或围挡式接受罩，把控制点前移到源头，而不是依赖操作人员与罩口之间的距离。
因此收集目标应写成可检验的形式，例如：“在正常操作位置，有害物浓度不超过职业接触限值的 30%，罩口外缘控制风速不低于 0.5 m/s，颗粒物捕集效率不低于 90%”。目标要同时包含浓度指标、控制风速指标和捕集效率指标，三者缺一不可。
四、基于工艺过程的源强调查方法
源强调查要贴着工艺走，而不是只看车间空气浓度。建议按“工序—散发点—操作—时间”四个维度记录：
- 工序分解：把生产流程拆成上料、加热、加工、出料、清理等工序，逐工序标注是否有污染物逸出。
- 散发点定位：对每个工序标出具体散发位置（液面、抛射切线方向、炉口、落料点），并记录散发点与操作人员呼吸带、与可能罩口位置的距离。
- 操作行为记录：记录操作频率、是否敞口、是否有遮挡、工件是否频繁进出，这些直接决定罩口是否需要活动式或围挡式。
- 时间分布：区分连续散发与间歇峰值散发。间歇峰值（如出钢、开盖）往往决定排风量上限，不能只用平均源强。
调查结果建议整理成一张“源强调查表”，字段包括：工序名称、散发点位置、污染物种类、估算源强（g/s）、散发形态（面源/射流/羽流/扩散）、粒径范围、毒性等级、操作距离、峰值持续时间。这张表就是后续罩型选择与风量计算的输入依据。
把上述内容串起来，本节的核心逻辑是：机理定形态，源强定量级，粒径与毒性定目标，工艺调查定细节。只有这四步都落到具体数值和位置上，集气罩设计才有可靠起点。