局部排风罩设计

2.4 接受罩

某些生产过程或设备本身会产生或诱导一定的气流运动，而这种气流运动的方向是固定的，我们只需把排风罩设在污染气流前方，让其直接进入罩内排出即可，这类排风罩称为接受罩。顾名思义，接受罩只起接受作用，污染气流的运动是生产过程本身造成的，而不是由于罩口的抽吸作用造成的。图2-10是接受罩的示意图。接受罩的排风量取决于所接受的污染空气量的大小，它的断面尺寸不应小于罩口处污染气流的尺寸。

2.4.1 热源上部的热射流

接受罩接受的气流可分为两类：粒状物料高速运动时所诱导的空气流动(如砂轮机等)、热源上部的热射流两类。前者影响因素较多，多由经验公式确定。后者可分为生产设备本身散发的热烟气（如炼钢炉散发的高温烟气）、高温设备表面对流散热时形成的热射流。通常生产设备本身散发的热烟气由实测确定，因而我们着重分析设备表面对流散热时形成的热射流。

热射流的形态如图2-11示。热设备将热量通过对流散热传给相邻空气，周围空气受热上升，形成热射流。我们可以把它看成是从一个假想点源以一定角度扩散上升的气流，根据其变化规律，可以按以下方法确定热射流在不同高度的流量、断面直径等。

在4.7~9.0/=B H 的范围内，在不同高度上热射流的流量

2/33/104.0Z Q L z = m 3／s （2-3）

式中 Q ——热源的对流散热量，kJ/s

B H Z 26.1+= m （2-4）

式中 H ——热源至计算断面的距离，m B ——热源水平投影的直径或长边尺寸，m 。

对热射流观察发现，在离热源表面()B 2~1处射流发生收缩(通常在B 5.1以下)，在收缩断面上流速最大，随后上升气流逐渐缓慢扩大。近似认为热射流收缩断面至热源的距离

p A H 5.10≤=1.33B （p A 为热源的水平投影面积），收缩断面上的流量按下式计算

2/33/10167.0B Q L = m 3／s （2-5）

热源的对流散热量

t F Q ∆=α J/s （2-6）

F ——热源的对流放热面积，m 2 t ∆——热源表面与周围空气的温度差，℃

α——对流放热系数，α=A ·∆t 3/1，J/m 2·s ·℃

式中 A ——系数，对于水平散热面A ＝1.7，垂直散热面A ＝1.13， 在某一高度上热射流的断面直径

B H D z +=36.0 m （3-7） 2.4.2 罩口尺寸的确定

理论上只要接受罩的排风量、断面尺寸等于罩口断面上热射流的流量、尺寸，污染气流就会被全部排除。实际上由于横向气流的影响，放射流会发生偏转，可能溢向室内，且接受罩的安装高度越大，横向气流的影响越重，因此需适当加大罩口尺寸和排风量。

热源上部接受罩可根据安装高度的不同分成两大类：低悬罩(p A H 5.1≤)，高悬罩（p A H 5.1>）。p A 为热源的水平投影面积，对于垂直面取热源顶部的射流断面积(热射流的起始角为50°)。

1．低悬罩(p A H 5.1≤时)：

(I)对横向气流影响小的场合，排风罩口尺寸应比热源尺寸扩大150~200mm ； (2)若横向气流影响较大，按下式确定

圆形 H B D 5.01+= m 矩形 H a A 5.01+= m H b B 5.01+= m 式中 1D ——罩口直径，m ； 1A 、1B ——罩口尺寸，m ； a 、b ——热源水平投影尺寸，m 2. 高悬罩（p A H 5.1>）

高悬罩的罩口尺寸按式确定，均采用圆形，直接用D 表示。

H D D z 8.0+=

2.4.3 热源上部接受罩的排风量

1、低悬罩 （2-8）

''0F v L L += m 3／s

0L ——收缩断面上的热射流流量，m 3／s

'F ——罩口的扩大面积，即罩口面积减去热射流的断面积，m 2； 'v ——扩大面积上空气的吸入速度，75.05.0'-=v m ／s 。

2、高悬罩

''F v L L z += （2-9）

式中 z L ——罩口断面上热射流流量，m 3

／s

','F v ——同式（2-8）

例2-1 某金属熔化炉，炉内金属温度为600℃，周围空气温度为20℃，散热面为水平面，直径6.0=B m ，在热设备上方0.5m 处设接受罩，计算其排风量，确定罩口尺寸。

解 ()8.06.045.15.12

/12=⎥

⎦

⎤

⎢⎣⎡=πp A

由于p A H 5.1≤，该罩为低悬罩

()

()23246.04

206007.17.123

/43/4=⨯

-=∆=∆=π

αF t tF Q J/s

()

()

103.06.032.2167.0167.02

/33

/12/33/10=⨯⨯==B Q L m 3／s

罩口断面直径 800200600200=+=+=B D mm 取 5.0'=v m/s 排风量 ()()

[]213.05.06.08.04

103.0''2

2

0=⨯-+

=+=π

F v L L m

3

／s

2.5 外部罩

外部吸气罩是通过罩口的抽吸作用在距离吸气口最远的有害物散发点(即控制

点)上造成适当的空气流动，从而把有害物吸入罩内，见图2-12。控制点的空气运动速度为控制风速(也称吸入速度)。罩口要控制扩散的有害物，需要造成必须的控制风速x v ，为此要研究罩口风量L 、罩口至控制点的距离x 与控制风速x v 之间的变化规律。 2.5.1吸气口的气流运动规律 1、点汇吸气口

根据流体力学，位于自由空间的点汇吸气口2-13的排风量为

22112

2

44v r v r L ππ== （2-10）

22121)/(/r r v v =式中 1v ，2v ——点1和点2的空气流速，m/s ；

1r ，2r ——点1和点2至吸气口的距离，m 。