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排 煙 系 統

 

排煙系統是無煙燒烤的心臟,如果排煙不暢(多數)會造成室內余煙大,客人用餐之后,身上會有串(烤肉)味,更有甚之根本煙排不出去。還有一種就是風量太大,爐子的木炭幾分鐘就燃燒完,造成成本加大,最主要的是排煙管道的大小,它的走向等因素會造成幾個月或一年后,煙道堵塞、煙道油煙著火等嚴重危險后果。所以在開店前必須設計好煙道的流量、流速、走向等問題。

 

    本單位工程師從事排煙系統工作數十年,摸索了一套針對無煙烤串、自助烤串、無煙烤肉一系列的排煙方式,與進風系統裝置,可用于串店、烤肉店、火鍋店等場所。現概述一下排煙(進風)系統的原理

一 、排風(進風)機理

     排風(進風)管口氣流運動方式有兩種: 一種是吸氣口氣流的吸入流動;一種是吹氣口氣流的吹出流動。排煙管道多數情況是吸氣口吸入氣流。

1、  吸入口氣流:一個敞開的管口是最簡單的吸氣口,當吸氣口吸氣時,在吸氣口附近形成負壓,周圍空氣從四面八方流向吸氣口,形成吸入氣流會匯流,當吸氣口面積較小時,可視為點匯,形成以吸氣口為中心的徑向線,和以吸氣口為球心的等速球面。如圖1-2a)所示。

由于通過每個等速面的吸氣量相等,假定點匯的吸氣量為Q,等速面的半徑分別為r1r2,相應的氣流速度為u1u2,則有  Q=4πr1u1 =  4πr1u2   式中Q為氣體流量,m3/s; r1u2為球面1和球面2上的氣流速度,m/sr1r2為球面12的半徑,m

u1/u2=r2 / r12

由式(1-2)可見,點匯外某一點的流速與該點至吸氣口距離的平方成反比。因此設計排煙管道時,應盡量減少管道口到污染源的距離,以提高捕集的效率。

若在吸氣口的四周加上擋板,如圖1-2(b)所示,吸氣范圍減少一半,其等速面為半球面,則吸氣口的吸氣量為   Q=2πr1u1 =  2πr1u2

式中符號同前。

比較式(1-1)和式(1-3)可以看出,在同樣距離上造成同樣的吸氣速度時,吸氣口不設擋板的吸氣量比加擋板是大1倍。因此在設計外部集氣罩時,應盡量減少吸氣范圍,以便增強控制效果。

實際上,吸氣口有一定的大小,氣體流動也有阻力。形成吸氣區氣體流動等速面不是球面而是橢球面。根據試驗數據,繪制了吸氣區內氣流流線和速度分布,直觀的表示了吸氣速度和相對距離的關系,如圖1-3~圖1-5所示。圖1-3、圖1-4中橫坐標是x/d  x為某點距吸氣口的距離,d為吸氣口直徑),等速面的速度值是以吸氣口流速u0的百分數表示的。圖1-5繪出了側邊比為1:2的矩形吸氣口吸入氣流的等速線,途中數值表示中心軸離吸氣口的距離以及在該點氣流速度與吸氣口流速u0百分比。

根據試驗結果,吸氣口氣流速度分布具有以下特點。

(1)       在吸氣口附近的等速面近似與吸氣口平行,隨離吸氣口距離x的增大,逐漸變成橢圓面,而在1倍吸氣口直徑d處以接近為球面。因此,當x/d>1時可近似當坐點匯,吸氣量Q可按式(1-1)、式(1-2)計算。

                   x/d=1時,該點氣流速度已大約降至吸氣口流速的7.5%。如圖1-3所示,當x/d<1時,根據氣流衰減公式計算。

(2)       對于結構一定的吸氣口。不論吸氣口風速大小如何,其等速面形狀大致相同。而吸氣口結構形式不同,其氣流衰減規律則不同。

2、  吹出氣流運動規律

空氣從孔吹出,在空間形成一股氣流稱為吹出氣流或射流,據空間界壁對射流的約束條件,射流可分為自由射流(吹向無限空間)和受限制射流(吹向有限空間);按射流內部溫度的變化情況可分為等溫射流和非等溫射流;在設計熱設備上方集氣吸塵罩和吹吸式急氣吸塵罩時,均要應用空氣射流的基本理論。

等溫園射流是自由射流中的常見流型。其結構如圖1-6所示,圓錐的頂點稱為極點,圓錐的半頂角a稱為射流的擴散角,射流內的軸線速度保持不變并等于吹出速度u0的一段,稱為射流核心段(圖1-6AOD椎體)。由吹氣口至核心被沖散的這一段稱為射流起始段。以起始段的端點O為頂點,吹氣口為底邊的椎體中,射流的基本性質(速度、溫度、濃度等)均保持其原有特性。射流核心消失的斷面BOE稱為過渡面。過渡斷面以后稱為射流基本段,射流起始段是比較短的,在工程設計中實際意義不大。

點匯氣流流動情況

四周無邊圓形吸氣口的速度分布

四周有邊圓形吸氣口的速度分布

氣口的速度公布

等溫圓射流結構示意

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