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。 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=⎥

⎦

⎤

⎢⎣⎡=π

p 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 800

200600200=+=+=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 。

吸气口在平壁上，吸气气流受到限制，吸气范围仅半个球面，它的排风量为

22112

2

22v r v r L ππ== （2-11） 由公式可以看出，吸气口外某一点的空气流速与该点至吸气口距离的平方成反比，

而且它是随吸气口吸气范围的减小而增大的，因此设计时罩口应尽量靠近有害物源，并设法减小其吸气范围。

2、圆形或矩形吸气口