有些生产过程或设备本身会产生或诱导气流运动,并带动污染物一起运动,如由于加热或惯性作用形成的污染气流。接受式排气罩(简称接受罩)即沿污染气流流线方向设置吸气罩口,污染气流借助自身的流动能量进入罩口,它也是一种外部集气罩。如图8-16(a)为热源上部的伞形接受罩,图8-16(b)为捕集砂轮磨削时抛出的磨屑及粉尘的接受式排气罩。这类罩子主要用于热设备上方与某些机械运动设备近旁,其特点是直接接受生产过程产生或诱导出来的污染气流,其排风量取决于接受的污染气流量。
图8-16 接受式排气罩
生产过程产生或诱导出来的污染气流,主要指热源上部的热射流和粉状物料在高速运动时所诱导的气流。而后者的影响因素较为复杂,通常按经验数据确定。热源上部的热射流也有两种形式:一种是生产设备本身散发的热气流,如炼钢电弧炉顶的热烟气;另一种是高温设备表面对流散热时形成的热射流(对流气流)。对于前者,一般通过现场实测或有关经验公式求得热气流的起始流量。这里主要介绍热源对流散热形成热射流流量的计算方法及热源上部接受罩的设计方法。
1.热射流流量计算
图8-16表示设置在热源上部的接受罩及罩下热设备加热周围空气而产生的热射流的一种形态。热射流在上升过程中,由于不断混入周围空气,其流量和横断面积会不断增大。若热源的水平投影面积用A表示,当热射流上升高度(或H<1m)时,因上升高度较小,混入的空气量较少,可近似认为热射流的流量和横断面积基本不变。一般将H≤的热源上部接受罩称为“低悬罩”,而将的接受罩称为“高悬罩”。
(1)低悬罩的热射流计算对低悬罩来说,其热射流量Q0(m3/s)等于热设备的水平投影面积上所产生的起始对流热射流量,其值由下式计算
式中,q——热源水平表面的对流散热量(kW);
H——罩口离热源水平面的距离(m);
A——热源水平面投影面积(m2)。
热源水平表面的对流散热量可按下式计算
式中,Δt——热源水平表面与周围空气温度差(K)。
(2)高悬罩的热射流计算。当热射流的上升高度时,其流量和横断面积会显著增大。则热射流不同上升高度上的流量、流速及其断面直径可按下面的经验公式计算。(见图8-17)
图8-17 热源上部接受罩
式中,uZ——计算断面上热射流平均流速(m/s);(www.xing528.com)
dZ——计算断面上热射流横断面直径(m);
QZ——计算断面上热射流流量(m3/s)。
上述公式是以点热源为基础按热射流极点计算得出的。当热源具有一定尺寸时,必须先用外延法求得热射流极点。热射流极点位于热射流轴线上,在热源下面2d0处,热射流的大致界限的确定方法是自极点引两条经过热源两侧边缘的辐射线。极点至计算断面的有效距离Z可按下式计算
式中,d0——热源的当量直径(m);
H——热源至计算断面的距离(m)。
2.热源上部接受罩的设计
在工程设计中,考虑到横向气流的影响,接受罩的断面尺寸应大于罩口断面上热射流的尺寸,接受罩的排风量应大于罩口断面上的热射流流量。
低悬罩罩口每边尺寸需比热设备尺寸增加150~200mm。
高悬罩罩口尺寸按下式确定
低悬罩排风量按下式计算
高悬罩排风量按下式计算
式中,Q——考虑横向气流影响的接受罩排风量(m3/s);
F′——考虑横向气流影响,罩口扩大的面积,即罩口面积减去热射流的断面积(m2);
u′——罩口扩大面积上空气的吸入速度,通常取u′=0.5~0.75m/s。
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