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商用廚房排風系統設計(參考)

發布者:新新廚具集團 發布日期:2018-06-07

商用廚房排風系統設計

修 改 稿

奚  楠 (710068)

內容提要:

  本文結合商用廚房排風系統的實際環境,運用‘薩頓’關于熱射流通風的通用計算公式和《全國通用通風管道計算表》,給出了單頭炒灶的熱流量、平均速度、熱射流直徑等理論和具體應用數據。給商用廚房排風系統的設計人員,提供了一種快速設計的參考。

關鍵詞:熱射流、水力計算、當量直徑、阻摩比;

一、 概述

1、 商用廚房的排風系統,屬于熱射流局部排風系統,由局部排風罩(煙罩)、風管、凈化設備、風機等組成;

2、 熱射流流量的計算

1) 用薩頓通用計算式(原理見下圖)

l 熱射流流量:

 Lz =7.26 * 10 -3 * Z 1.47 *Q 1/3  (m 3 /s) ;---- ①

式中:Q---熱源發熱量, (kJ/S);

              Z---假想點熱源至計算面的距離,Z = H + 2B  (m);

l 熱射流直徑:

         Dz = 0.43 * Z 0.88   (m);------------------------②

l 熱射流平均流速:

         Vz = 0.05 * Z - 0.29 * Q 1/3  (m/s);--------------③

2) 單頭炒灶發熱量的熱射流參數計算

已知,單頭炒灶發熱量的國標規定為:

Q = 40kw/h = 3.6*10 3*40 kJ/h = 144*103 kJ/h = 400kJ/s ;

則:Q 1/3  = 7.368  (kJ/S); 

又知:煙罩距炮臺掛高:H = 0.8m;炮臺直徑:B = 0.6 (m);

則:Z = H+2B =2 (m) ;Z - 0.29 = 0.82 ;Z 1.47 = 2.77 ;Z 0.88 = 1.84 ;

l 代入①式得熱射流流量: Lz = 1.48 m3 / s = 5328 m 3 / h 。

l 代入②式得熱射流直徑: Dz = 0.791 m ≈0.8 m。

l 代入③式得熱射流流速: Vz = 0.3 m/s。

3) 熱射流流量、平均流速及空氣密度的合理假定

l 熱射流流量的合理假定

單頭炒灶的發熱量在實際使用中,假定被損耗掉75% ,則排放的余熱為25% ;則:實際排放余熱的流量:

Lz = 0.25 * 1.48 = 0.37 m 3 / s = 1332 m 3/ h 。

取排風量L = 1500 m 3 / h應能滿足要求。

l 煙罩懸掛高度及尺寸

己知,熱射流直徑: Dz = 0.8 m。

熱射流面積:Ap=π/4 * Dz 2 = 0.502m2;

則:1.5√Ap =1.063 m;

實際懸掛高度:H=0.8m,可見,H<1.5√Ap ,為低懸罩,可以不考慮橫向氣流的影響。

又知,低懸矩形煙罩口尺寸應為:

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);

實際煙罩寬為1.25--1.3m,滿足計算要求,但炮臺位置偏外,加之廚師操作時又偏外,故煙罩寬度還顯不足; 

l 熱射流平均流速的合理假定

已知,假定單頭炒灶的熱射流流量為:L = 1500 m 3 / h,兩個灶頭開一個500*600mm吸氣孔,則該孔的吸氣量應≥3000m3/h(0.83m3/s),則吸氣孔的平均流速應為:Vz = 2.777 m/s ;取 V≥3 m/s 應能滿足要求。

l 空氣密度的合理假定

已知,標準空氣密度:ρ0  = 1.2 kg / m 3 ;實際應用中,考慮到蒸汽、油煙等因素,取排放的氣流密度:ρ= 1.5 kg /m3應能滿足要求。

4) 結論

由以上計算可見,雙頭炒灶的余熱:

l 在排煙罩入口處的流量:L = 0.83m3/s = 2988 m 3 / h≈3000m3/h。

l 在排煙罩橫排入口的處氣流平均流速: V = 3 m/s 。

l 排煙罩橫排入口面積,F ≥ L / V = 0.83/3 = 0.277 m2。兩個熱當量灶頭(L≥2m)在橫排上開一個抽風口,開口寬為W = 0.5m;長為L = 0.6m;F = 0.3m2即可滿足要求;

l 在排煙罩入口的處氣流密度:ρ= 1.5 kg /m3。

l 排煙罩橫排入口處的動壓Pd = ρ*V2/2 = 1.5*32/2 ≥ 6.75Pa,隔油網加傘型罩的壓損Pz = 30Pa,故煙罩入口處的動壓應Pd≥40Pa。(注:調試時用測氣流速度的方法,計算動壓值,即:取掉隔油網在橫排入口處測時,V=√2Pd/1.2 = 8m/s,在隔油網外測時,V = √2Pd/1.2=4m/S)

二、 排風管道的水力計算(用假定流量法)步驟

1、 繪制排風系統軸線圖,并對管段進行編號、標出相應長度和流量;

2、 選擇風管內空氣流速,選用低速管,主管選流速:V = 8 ~12m/s; 

3、 根據流量、流速確定管道截面積;考慮板材和國標管道尺寸,確定管道規格:

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)。

  橫排規格(保障各段流速變化不大于10%):

1) 變徑:700/550/350/200x600x1000mm;

2) 變徑間連接:550x600xLmm(0.33m2);350x600xLmm(0.21m2);

4、 從最長、條件最差的管路著手,計算摩擦阻力和局部阻力:

1) 1000x800矩形管道的流速當量直徑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矩形管道的流速當量直徑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矩形管道的流速當量直徑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矩形管道的流速當量直徑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) 常用管件的阻力系數ζ和局部阻力Z(以流速V=10m/s,ρV2/2 = 120Pa為例):

l 900矩形彎頭(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) (條件同上) :ζ2=0.44;Z=52.8Pa; 

l 風機出口

采用:漸擴管(F1/F0=1.50, α=100,ζ=0.02)加450彎頭(R=D, α=45,ζ= 0.138),當V=10m/s時,Z=2.4+16.56≈19Pa; 

注意:以上Z的數據是在V = 10m/s情況下算出,在支管中應用構件的Z值,應根據支管的V值進行計算。

6) 定型產品的局部阻力

(1) 電子凈化器(α=300,ζ=0.8,設:V=10m/s):Z=96Pa;

(2) 煙罩(α=200,ζ= 0.17,設:V =3m/s,Z1 = 1.15Pa;)(隔油網f1 / f0 = 0.6 / 0.7,ζ=5.3/3.7, Z2 = 35.78 / 24.98Pa):Z = Z1 + Z2 = 36.93 / 26.13Pa;

5、 對并聯管路必須進行阻力平衡(允許誤差≤15%),調整方法:

1) 改變支管尺寸,重新計算支管阻力;

2) 在阻力小的支管上安裝調節器;

6、 計算總阻力

 計算最長、條件最差的管路總阻力,以便選擇風機的風壓。

Z總 = ∑ (Rm l + Z) ;  (Pa)

7、 選擇風機

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:

風機的風量:  L = KL*L’      

風機的風壓:  P = KP*P’

式中:  L’-----系統設計風量;          P’-----系統設計風壓;

      KL-----風量安全系數,取KL = 1~1.1;

KP-----風壓安全系數,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:

風機的風量:  L =N1/N0*L’;

風機的風壓:  P =(N1/N0)2*P’;

電機功率:    W = (N1/N0)3*W’

式中:L’ -----風機原流量;     P’-----風機原風壓;  W’-----電機原動率;

N0-----變化前轉速;     N1-----變化后轉速;

  ③風柜在系統中的放置位置:風柜的風壓(Pq),在數上等于進(Pqi)、出(Pqo)口的全壓差,即Pq=Pqo - Pqi。因風柜的入口為負壓,出口為正壓,且在數值上相等,因此原則上風柜應放置在管道的中間位置為宜;具體放置位置應根據實際情況決定。

三、 風道設計、制作、安裝注意事項

1、 盡量減小管道構件數量,以減小管道阻力;管道構件應盡力做精、做細,曲率半徑R≥1.5D,夾角α≤300;

2、 構件與構件之間的距離l/d應大于3倍管徑的直管距離,否則由于互相干擾,會使局部阻力發生大幅度變化;

3、 一般一個系統的支管數不宜超過10個,否則就要加大主管尺寸,使其中氣流速度要在3m/s以下,才便于調試各支管的阻力平衡;

4、 支管接口(亦稱橫排開口)應安排在漸擴管處,漸擴管的中心夾角一般為:α≤100 ;

5、 降低風機出口處的流速,以減少出口的動壓損失。一般都應有一段出口管,有時將出口管做成漸擴管。

6、 風管與風機進出口的連接要合理,保證氣流均勻分布,避免發生渦流和流速突然變化,以減小阻力和噪音。

7、 管道法蘭的連接、打膠時,盡量使內部平滑以減小摩擦阻力,盡力打實防止日后漏油;

8、 管道安裝時應保證其坡度≥1.5%;并在最低處設溢油孔和接油盒;

 

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