商用厨房排风系统设计

商用厨房排风系统设计 修 改 稿 奚 楠 (710068) 内容提要： 本文结合商用厨房排风系统的实际环境，运用‘萨顿’关于热射流通风的通用计算公式和《全国通用通风管道计算表》，给出了单头炒灶的热流量、平均速度、热射流直径等理论和具体应用数据。给商用厨房排风系统的设计人员，提供了一种快速设计的参考。 关键词： 热射流、水力计算、当量直径、阻摩比； 一、 概述 1、 商用厨房的排风系统， 属于热射流局部排风系统，由局部排风罩（烟罩）、风管、净化设备、风机等组成； 2、 热射流流量的计算 1) 用萨顿通用计算式 （原理见右图） l 热射流流量： Lz =7.26 * 10 -3 * Z 1.47 *Q1/3 (m 3 /s) ； ---- ① 式中： Q--- 热源发热量， (kJ/S) ； Z--- 假想点热源至计算面的距离， Z = H + 2B (m) ； l 热射流直径： Dz = 0.43 * Z 0.88 (m) ； ------------------------ ② l 热射流平均流速： Vz = 0.05 * Z - 0.29 * Q1/3 (m/s) ； -------------- ③ 2) 单头炒灶发热量的热射流参数计算 已知，单头炒灶发热量的国标规定为： Q = 40kw/h = 3.6*10 3*40kJ/h = 144*103 kJ/h = 400kJ/s ； 则： Q 1/3 = 7.368 (kJ/S) ； 又知：烟罩距炮台挂高： H = 0.8m ；炮台直径： B = 0.6 (m) ； 则： Z = H+2B =2 (m) ； Z - 0.29= 0.82 ； Z 1.47 = 2.77 ； Z 0.88 =1.84 ； l 代入①式得热射流流量： Lz = 1.48 m3/ s = 5328 m 3 / h 。 l 代入②式得热射流直径： Dz = 0.791 m ≈ 0.8 m 。 l 代入③式得热射流流速： Vz = 0.3 m/s 。 3) 热射流流量、平均流速及空气密度的合理假定 l 热射流流量的合理假定 单头炒灶的发热量在实际使用中，假定被损耗掉 75% ，则排放的余热为 25% ；则：实际排放余热的流量： Lz = 0.25 * 1.48 = 0.37 m 3/ s = 1332 m 3/ h 。 取排风量 L = 1500 m 3 / h 应能满足要求。 l 烟罩悬挂高度及尺寸 己知，热射流直径： Dz = 0.8 m 。 热射流面积： Ap= π /4 * Dz 2 =0.502m2 ； 则： 1.5 √ Ap =1.063 m ； 实际悬挂高度： H=0.8m ，可见， H ＜ 1.5 √ Ap ，为低悬罩，可以不考虑横向气流的影响。 又知，低悬矩形烟罩口尺寸应为： A = a+0.8H =0.8+0.8*0.8 = 1.24 （ m ）； B = b+0.8H =0.8+0.8*0.8 = 1.24 （ m ）； 实际烟罩宽为 1.25--1.3m ，满足计算要求，但炮台位置偏外，加之厨师操作时又偏外，故烟罩宽度还显不足； l 热射流平均流速的合理假定 已知，假定单头炒灶的热射流流量为： L = 1500 m 3/ h ， 两个灶头开一个 500*600mm 吸气孔，则该孔的吸气量应≥ 3000m3/h （ 0.83m3/s ），则吸气孔的平均流速应为： Vz = 2.777 m/s ；取 V ≥ 3 m/s 应能满足要求。 l 空气密度的合理假定 已知，标准空气密度：ρ 0 = 1.2 kg / m 3 ；实际应用中，考虑到蒸汽、油烟等因素，取排放的气流密度：ρ = 1.5 kg /m3 应能满足要求。 4) 结论 由以上计算可见，双头炒灶的余热： l 在排烟罩入口处的流量： L = 0.83m3/s= 2988 m 3 / h ≈ 3000m3/h 。 l 在排烟罩横排入口的处气流平均流速： V = 3m/s 。 l 排烟罩横排入口面积， F ≥ L / V = 0.83/3 =0.277 m2 。两个热当量灶头（ L ≥ 2m ）在横排上开一个抽风口，开口宽为 W = 0.5m ；长为 L = 0.6m ； F = 0.3m2 即可满足要求； l 在排烟罩入口的处气流密度：ρ = 1.5 kg /m3 。 l 排烟罩横排入口处的动压 Pd = ρ *V2/2= 1.5*32/2 ≥ 6.75Pa ，隔油网加伞型罩的压损 Pz = 30Pa ，故烟罩入口处的动压应 Pd ≥ 40Pa 。（注：调试时用测气流速度的方法，计算动压值，即：取掉隔油网在横排入口处测时， V= √ 2Pd/1.2 = 8m/s ，在隔油网外测时， V = √ 2Pd/1.2=4m/S ） 二、 排风管道的水力计算 （用假定流量法）步骤 1、 绘制排风系统轴线图 ，并对管段进行编号、标出相应长度和流量； 2、 选择风管内空气流速 ，选用低速管，主管选流速： V = 8 ~12m/s ； 3、 根据流量、流速确定管道截面积 ；考虑板材和国标管道尺寸，确定管道规格： 1) 1000x800mm （ 0.8m2 ， L=AV = 6.4~9.6m3/s= 23040~34560m3/h ）； 2) 800x700mm （ 0.56m2 ， L =AV = 4.48~6.7m3/s= 16128 ~24192 m3/h ）； 3) 700x600mm(0.42m2 ， L =AV = 3.36~5.04m3/s= 12096~18144m3/h) ； 4) 500x500mm （ 0.25m2 ， L=AV = 2~3 m3/s= 7200 ~ 10800 m3/s ）。 横排规格（保障各段流速变化不大于 10% ）： 1) 变径： 700/550/350/200x600x1000mm; 2) 变径间连接： 550x600xLmm （ 0.33m2 ） ;350x600xLmm （ 0.21m2 ） ; 4、 从最长、条件最差的管路着手，计算摩擦阻力和局部阻力： 1) 1000x800 矩形管道的流速当量直径 dv ： dv = 2ab/a+b=2 （ 1000x800 ） /1000+800=888.9mm ； Rm(8m/s) = 0.65Pa ； Rm(10m/s) = 1.0Pa ； Rm(12m/s) = 1.3Pa ； 2) 800x700 矩形管道的流速当量直径 dv ： dv = 2ab/a+b = 2(800x700) /800+700 = 746.6mm ： Rm(8m/s) = 0.85Pa ； Rm(10m/s) = 1.1Pa ； Rm(12m/s) = 1.8Pa ； 3) 700x600 矩形管道的流速当量直径 dv ： dv = 2ab/a+b =2(700x600)/700+600 = 646mm ； 管道的阻摩比 Rm ： Rm(8m/s) = 1.0Pa ； Rm(10m/s) = 1.9Pa ； Rm(12m/s) = 2.5Pa 4) 500x500 矩形管道的流速当量直径 dv ： dv = 2ab/a+b = 2(500x500) /500+500 =500mm 管道的阻摩比 Rm ： Rm(8m/s) =1.2Pa ； Rm(10m/s) = 2.1Pa ； Rm(12m/s) = 3.5Pa ； 5) 常用管件的阻力系数ζ和局部阻力 Z （以流速 V=10m/s ，ρ V2/2 =120Pa 为例）： l 900 矩形弯头 (R=1.5D) (1) a(1000)xb(8000) ：ζ = 0.16 ； Z =19.2Pa ； (2) a(800)xb(700) ：ζ = 0.17 ； Z = 20.4Pa ； (3) a700xb600 ：ζ = 0.18 ； Z = 21.6 Pa ； (4) a500xb500 ：ζ = 0.17 ； Z = 20.4Pa ； l 合流三通 （ 1 ） 1=F2 ， F1+F2=F3 ， L1=L2 ，α =300 ：ζ = 0.14 ； Z = 16.8 Pa ； （ 2 ） 流三通 ( 直管 ) (F1=F2 ， F1+F2 ＞ F3 ，α =300) ：ζ 1 =0 ； Z=0 Pa ； （ 3 ） 流三通 ( 支管 ) ( 条件同上 ) ：ζ 2 =0.44 ； Z=52.8Pa ； l 风机出口 采用：渐扩管（ F1/F0=1.50, α =100, ζ =0.02 ）加 450 弯头（ R=D, α =45, ζ = 0.138 ），当 V=10m/s 时， Z=2.4+16.56 ≈ 19Pa ； 注意：以上 Z 的数据是在 V = 10m/s 情况下算出，在支管中应用构件的 Z 值，应根据支管的 V 值进行计算。 6) 定型产品的局部阻力 (1) 电子净化器 ( α =300 ，ζ =0.8 ，设： V=10m/s) ： Z=96Pa ； (2) 烟罩 ( α＝ 200 ，ζ = 0.17 ，设： V=3m/s ， Z1 = 1.15Pa ； ) （隔油网 f1/ f0 = 0.6 / 0.7 ，ζ =5.3/3.7 ， Z2 = 35.78 / 24.98Pa ） ： Z = Z1 + Z2= 36.93 / 26.13Pa ； 5、 对并联管路必须进行阻力平衡 （允许误差≤ 15% ），调整方法： 1) 改变支管尺寸，重新计算支管阻力； 2) 在阻力小的支管上安装调节器； 6、 计算总阻力 计算最长、条件最差的管路总阻力，以便选择风机的风压。 Z 总 = ∑ (Rm l+ Z) ； (Pa) 7、 选择风机 商用厨房排风系统一般选用双向（或单向）进风、离心式、中压风机，根据系统的总阻力、总风量和出入口的空间位置要求，选择风机的叶轮尺寸、转速；电机的功率；出入口角度等参数。 注意： ① 在选择风机参数时，对风量、风压应附加安全系数，即： 风机的风量： L = KL*L’ 风机的风压： P = KP*P’ 式中： L’----- 系统设计风量； P’----- 系统设计风压； KL----- 风量安全系数，取 KL =1~1.1 ； KP----- 风压安全系数，取 KP =1.1~1.15 。 ②风轮转速变化会使流量、风压、电机动率发生如下变化： 风机的风量： L =N1/N0*L’; 风机的风压： P =(N1/N0)2*P’; 电机功率： W = (N1/N0)3*W’ 式中： L’ ----- 风机原流量； P’----- 风机原风压； W’----- 电机原动率； N0----- 变化前转速； N1----- 变化后转速； ③风柜在系统中的放置位置：风柜的风压 (Pq) ，在数上等于进 (Pqi) 、出 (Pqo) 口的全压差，即 Pq=Pqo - Pqi 。 因风柜的入口为负压，出口为正压，且在数值上相等，因此原则上风柜应放置在管道的中间位置为宜；具体放置位置应根据实际情况决定。 三、 风道设计、制作、安装注意事项 1、 尽量减小管道构件数量，以减小管道阻力；管道构件应尽力做精、做细，曲率半径 R ≥ 1.5D ，夹角α≤ 300 ； 2、 构件与构件之间的距离 l/d 应大于 3 倍管径的直管距离，否则由于互相干扰，会使局部阻力发生大幅度变化； 3、 一般一个系统的支管数不宜超过 10 个，否则就要加大主管尺寸，使其中气流速度要在 3m/s 以下，才便于调试各支管的阻力平衡； 4、 支管接口（亦称横排开口）应安排在渐扩管处，渐扩管的中心夹角一般为：α≤ 100 ； 5、 降低风机出口处的流速，以减少出口的动压损失。一般都应有一段出口管，有时将出口管做成渐扩管。 6、 风管与风机进出口的连接要合理，保证气流均匀分布，避免发生涡流和流速突然变化，以减小阻力和噪音。 7、 管道法兰的连接、打胶时，尽量使内部平滑以减小摩擦阻力，尽力打实防止日后漏油； 8、 管道安装时应保证其坡度≥ 1.5% ；并在最低处设溢油孔和接油盒；