烟囱和喷射器
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陕西科技大学材料科学与工程学院
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
2.2.2 底部内径（下口径）dB
砖或混凝土烟囱：
(1) dB (1.3 1.5)· dT (2) 按斜度，一般为 1% 2% 所以： dB = dT + 2(0.01 0.02)H 如果烟囱高度没有算出，可按下式估算：
材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
烟囱和喷射器
陕西科技大学材料科学与工程学院
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材 料 热 工 基 础 抽力大小 | 烟 对温度（烟 囱 气）要求 和 喷 产生抽力速 射 度的快慢 器 抽力调节及 其稳定性
三种排烟方式比较
自然排烟（烟囱） 小，≯300Pa 机械排烟
风 机
大，110kPa
H ＝ ga kຫໍສະໝຸດ Baidu R
其中：k——储备系数， 一般取1.2 1.3 R——总阻力，即烟 囱抽力，Pa
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
2.2.3 烟囱的高度 H
R = S实际= -hs2 = hge2 -⊿hk - ∑hL,(2-3)
1 2 2 H 12 H ( ) g ( w w ) ( w ) a 3 2 av 2 d 2 av
1 2 2 H1 2 R ( w w ) ( w 3 2 a) v 2 d av2 ∴ H ( ) g a
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喷射器
中，介于前 二者之间
高， ≮150℃ (200300℃适宜) 慢
调节范围小， 随窑内气体温度以 及大气的变化而波 动，
低，≯250℃ 不受限制 (太高时风机 (视喷射器 叶轮易烧坏） 材质而定) 快 快
调节范围大 不随窑内气体 同左 温度以及大气 变化而波动，
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
R = S实际= hs= -hge-hk -∑hL,(2-3)
即：R = S实际= - hs2= hge2-hk -∑hL,(2-3)
窑内 子系统1 烟囱内 子系统2
若：hk =0
∑hL,(2-3) =0
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
2.2.1 烟囱的顶部内径（上口径）dT
假定烟囱是园形截面，由连续性方程得：
4QV dT wT
wT
过大，则∑hL .(2-3) S实际（抽力）
过小，则dT较大建筑费用、易出现倒风
经验值：自然排烟：wT, 0= 2 4 Nm/s 机械排烟： wT, 0= 8 15 Nm/s 一般：dT≮0.7m，厚度≮一块标准 建筑砖（240mm）
(1) 用试差法，先假设一个H´，计算出一
个H，然后计算误差。
H H ＝ 100 % 5 % H
(2) 考虑15 20%的储备能力。
∴ 即
-hge = hs + hk+ ∑hL ,(2-3)
hge2= -hs2+ hk+ ∑hL,(2-3) -hs2 = hge2 - hk - ∑hL,(2-3) = R = S实际(抽力)
基准面移至3-3，则：hs3=0，hge3=0
实际抽力是扣除了动压头的增加和阻力损 失以后的，是烟囱底部的负压的绝对值。
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
如玻璃池窑排烟系统： 如图
子系统1：由零压面(1-1)至烟囱底部(2-2)列 伯氏方程： 总阻力： R = - hs = hge+hk+∑hL ,(1-2) ∵ hs1=0
h h h h h h h ge 1 s 1 k 1 ge 2 s 2 k 2 L ( 1 2 )
或环境条件不允许时，采用机械排烟；其 它情况应首选烟囱。
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
2 烟囱
2.1 烟囱工作原理
烟囱可以理解为一个 “倒置的虹吸管”。
烟囱排烟的条件： （1）烟囱中必须预先 充满热气体； （2）烟囱两端最终必 须与大气相联通。
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
其中： w3、w2——分别为上、下口部实际流速， [m/s] dav——烟囱平均直径（内径） dav=(dT+dB)/2
w av QV
[m]
wav——按平均直径计算的平均流速，
2 d av 4
[m/s]
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
材 对窑炉热效率 料 降低 无影响 无影响 影响 热 工 基建投资 大 小 小 基 大（比风机大 动力消耗 无 较大 础 1～2倍） | 寿命长，工作 不十分可靠， 烟 可靠，停电无 要定期维修， 同左 工作可靠性 囱 影响 停电无法工作 和 喷 射 由上可知：当阻力较大，或烟气温度过低， 器
续表
∴
-hs= -(hs2- hs1)= - hs2= hs2
即：烟囱底部 hs2< 0，是负压，即“抽力”。 总阻力是“抽力”之需求
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
子系统2：由烟囱底部(2-2)至烟囱口部(3-3) 列伯氏方程： hge2+hs2+hk2= hge3+hs3+hk3+hL,2-3 ∴
则：hs = - hge = -hs2= hge2 = S理论
（理论抽力即烟囱底部的几何压头）
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
2.2 烟囱的热工计算
热工计算的内容： 烟囱的上、下口径（dT、dB）和高度（H）。 角标：T----top，上部、口部； B----bot，底部。 计算时需已知的参数： (1) 烟气流量QV，m3/s (2) 烟气及空气的密度 和a，kg/m3 (3) 烟气在烟囱底部的温度tB，º C (4) 窑炉系统(烟气流程)中的总阻力R，Pa
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2.2.2 底部内径（下口径）dB
砖或混凝土烟囱：
(1) dB (1.3 1.5)· dT (2) 按斜度，一般为 1% 2% 所以： dB = dT + 2(0.01 0.02)H 如果烟囱高度没有算出，可按下式估算：
材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
烟囱和喷射器
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材 料 热 工 基 础 抽力大小 | 烟 对温度（烟 囱 气）要求 和 喷 产生抽力速 射 度的快慢 器 抽力调节及 其稳定性
三种排烟方式比较
自然排烟（烟囱） 小，≯300Pa 机械排烟
风 机
大，110kPa
H ＝ ga kຫໍສະໝຸດ Baidu R
其中：k——储备系数， 一般取1.2 1.3 R——总阻力，即烟 囱抽力，Pa
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2.2.3 烟囱的高度 H
R = S实际= -hs2 = hge2 -⊿hk - ∑hL,(2-3)
1 2 2 H 12 H ( ) g ( w w ) ( w ) a 3 2 av 2 d 2 av
1 2 2 H1 2 R ( w w ) ( w 3 2 a) v 2 d av2 ∴ H ( ) g a
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喷射器
中，介于前 二者之间
高， ≮150℃ (200300℃适宜) 慢
调节范围小， 随窑内气体温度以 及大气的变化而波 动，
低，≯250℃ 不受限制 (太高时风机 (视喷射器 叶轮易烧坏） 材质而定) 快 快
调节范围大 不随窑内气体 同左 温度以及大气 变化而波动，
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R = S实际= hs= -hge-hk -∑hL,(2-3)
即：R = S实际= - hs2= hge2-hk -∑hL,(2-3)
窑内 子系统1 烟囱内 子系统2
若：hk =0
∑hL,(2-3) =0
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2.2.1 烟囱的顶部内径（上口径）dT
假定烟囱是园形截面，由连续性方程得：
4QV dT wT
wT
过大，则∑hL .(2-3) S实际（抽力）
过小，则dT较大建筑费用、易出现倒风
经验值：自然排烟：wT, 0= 2 4 Nm/s 机械排烟： wT, 0= 8 15 Nm/s 一般：dT≮0.7m，厚度≮一块标准 建筑砖（240mm）
(1) 用试差法，先假设一个H´，计算出一
个H，然后计算误差。
H H ＝ 100 % 5 % H
(2) 考虑15 20%的储备能力。
∴ 即
-hge = hs + hk+ ∑hL ,(2-3)
hge2= -hs2+ hk+ ∑hL,(2-3) -hs2 = hge2 - hk - ∑hL,(2-3) = R = S实际(抽力)
基准面移至3-3，则：hs3=0，hge3=0
实际抽力是扣除了动压头的增加和阻力损 失以后的，是烟囱底部的负压的绝对值。
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
如玻璃池窑排烟系统： 如图
子系统1：由零压面(1-1)至烟囱底部(2-2)列 伯氏方程： 总阻力： R = - hs = hge+hk+∑hL ,(1-2) ∵ hs1=0
h h h h h h h ge 1 s 1 k 1 ge 2 s 2 k 2 L ( 1 2 )
或环境条件不允许时，采用机械排烟；其 它情况应首选烟囱。
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
2 烟囱
2.1 烟囱工作原理
烟囱可以理解为一个 “倒置的虹吸管”。
烟囱排烟的条件： （1）烟囱中必须预先 充满热气体； （2）烟囱两端最终必 须与大气相联通。
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
其中： w3、w2——分别为上、下口部实际流速， [m/s] dav——烟囱平均直径（内径） dav=(dT+dB)/2
w av QV
[m]
wav——按平均直径计算的平均流速，
2 d av 4
[m/s]
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
材 对窑炉热效率 料 降低 无影响 无影响 影响 热 工 基建投资 大 小 小 基 大（比风机大 动力消耗 无 较大 础 1～2倍） | 寿命长，工作 不十分可靠， 烟 可靠，停电无 要定期维修， 同左 工作可靠性 囱 影响 停电无法工作 和 喷 射 由上可知：当阻力较大，或烟气温度过低， 器
续表
∴
-hs= -(hs2- hs1)= - hs2= hs2
即：烟囱底部 hs2< 0，是负压，即“抽力”。 总阻力是“抽力”之需求
陕西科技大学材料科学与工程学院
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
子系统2：由烟囱底部(2-2)至烟囱口部(3-3) 列伯氏方程： hge2+hs2+hk2= hge3+hs3+hk3+hL,2-3 ∴
则：hs = - hge = -hs2= hge2 = S理论
（理论抽力即烟囱底部的几何压头）
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材 料 热 工 基 础 | 烟 囱 和 喷 射 器
2.2 烟囱的热工计算
热工计算的内容： 烟囱的上、下口径（dT、dB）和高度（H）。 角标：T----top，上部、口部； B----bot，底部。 计算时需已知的参数： (1) 烟气流量QV，m3/s (2) 烟气及空气的密度 和a，kg/m3 (3) 烟气在烟囱底部的温度tB，º C (4) 窑炉系统(烟气流程)中的总阻力R，Pa