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；
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
（原理见右图）
l
热射流流量：
Lz =7.26 * 10 -3 * Z 1.47 *Q1/3 (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 * Q1/3 (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*40kJ/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：ρ
0
= 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 = 3m/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
，ρ
V2/2 =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)
：ζ
1
=0
；
Z=0 Pa
；
（
3
）
流三通
(
支管
) (
条件同上
)
：ζ
2
=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；
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
（原理见右图）
l
热射流流量：
Lz =7.26 * 10 -3 * Z 1.47 *Q1/3 (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 * Q1/3 (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*40kJ/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：ρ
0
= 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 = 3m/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
，ρ
V2/2 =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)
：ζ
1
=0
；
Z=0 Pa
；
（
3
）
流三通
(
支管
) (
条件同上
)
：ζ
2
=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；
