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商用廚房排風系統設計(僅供參考)

商用廚房排風系統設計
修 改 稿
奚  楠 (710068)
內容提要:
  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。
關鍵詞:熱射流、水力計算、當量直徑、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(原理见下图)


l 热射流流量:
 Lz =7.26 * 10 -3 * Z 1.47 *Q 1/3  (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 * Q 1/3  (m/s);--------------③
2) 单头炒灶发热量的热射流参数计算
已知,單頭炒竈發熱量的國標規定爲:
Q = 40kw/h = 3.6*10 3*40 kJ/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,低懸矩形煙罩口尺寸應爲:
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);
實際煙罩寬爲1.25--1.3m,滿足計算要求,但炮台位置偏外,加之廚師操作時又偏外,故煙罩寬度還顯不足; 
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:ρ0  = 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
由以上計算可見,雙頭炒竈的余熱:
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 = 3 m/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
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,ρV2/2 = 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):ζ1=0;Z=0 Pa;
(3)流三通(支管) (条件同上) :ζ2=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
 計算最長、條件最差的管路總阻力,以便選擇風機的風壓。
Z总 = ∑ (Rm l + Z) ;  (Pa)
7、 选择风机
商用廚房排風系統一般選用雙向(或單向)進風、離心式、中壓風機,根據系統的總阻力、總風量和出入口的空間位置要求,選擇風機的葉輪尺寸、轉速;電機的功率;出入口角度等參數。
注意:
①在選擇風機參數時,對風量、風壓應附加安全系數,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風輪轉速變化會使流量、風壓、電機動率發生如下變化:
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;




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