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商用厨房排风系统设计(参考)

发布者:新新厨具集团 发布日期:2018-06-07

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,单头炒灶发热量的国标规定为:

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: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 = 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 ~ 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,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

 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;

 

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