通风与空调：接受罩风量计算及尺寸确定原理

7.1　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5.20所示。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。

图5.20　热源上部接受罩

在H/B=0.9～0.7的范围内，在不同高度上热射流的流量。

式中：Q——热源的对流散热量，kJ/s 。

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1～2B处射流发生收缩（通常在1.5B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 H0（AP 为热源的水平投影面积），收缩断面上的流量按下式计算。

热源的对流散热量：

式中：F——热源的对流放热面积，m2；

　　　Δt——热源表面与周围空气的温度差，℃；

　　　α——对流放热系数，J/（m2·s·℃）。

式中：A——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：

7.2　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，热射流会发生偏移，可能溢向室内，且接受罩的安装高度越大，横向气流的影响愈重，因此需适当加大罩口尺寸和排风量。(www.xing528.com)

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，高悬罩。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（热射流的起始角取5°）。

7.2.1　低悬罩

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150～200 mm；若横向气流影响较大，按下式确定：

式中：D1——罩口直径，m；

　　　A1，B1——罩口尺寸，m；

　　　a，b——热源水平投影尺寸，m。

7.2.2　高悬罩

高悬罩的罩口尺寸按式（5-36）确定，均采用圆形，直径用表示。

7.3　热源上部接受罩的排风量计算

7.3.1　低悬罩

式中：LO——收缩断面上的热射流流量，m3/s；

　　　F′——罩口的扩大面积，即罩口面积减去热射流的断面积，m2；

　　　v′——扩大面积上空气的吸入速度，0.5～0.75 m/s 。

7.3.2　高悬罩

式中：LZ——罩口断面上的热射流流量，m3/s；

　　　vF′′——同式（5-37） 。

高悬罩排风量大，且易受气流干扰，工作不稳定，应视工艺条件尽量降低其安装高度。如工艺条件允许，可在接受罩上装设活动卷帘。

【例5.4】 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 B=0.8 m，在热设备上方0.5 m 处设接受罩，计算其排风量，确定罩口尺寸。