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在工业生产中，从生产设备和辅助设备在工作过程散发出来的含尘气体，如不加以控制，就会污染车间，如不加以处理，就会从车间排放到大气环境，对大气造成污染。为防止粉尘的扩散，就要 配置通风除尘系统，把这些粉尘收集起来，然后加以处理和控制。吸尘罩是通风除尘系统中的重要部件。由于工艺条件的限制，生产设备无法进行全密闭，只能把吸尘罩设置在尘源附近，依靠罩口 外吸气流运动，把粉尘全部吸入罩内，使工作地点的空气含尘浓度符合国家标准。吸尘罩的计算是否准确、设计是否合理对整个通风除尘系统的技术经济性能具有重要的影响。
在热源上部设置伞形罩是最常用的形式之一，其优点是一妨碍工人操作，但吸风量较大，伞形罩的罩口和形状尽可能与粉尘扩散区的水平投影相似，本文重点介绍排除热态烟气的高悬伞形罩的设计计算。
在热生产过程中，烟气不断地向周围散发热量，将空气加热，从而地浮力作用下产生一股强烈的上升气流（热射流），并自动进入罩内。此外，某些生产工艺过程本身也散发出大量热烟气。通常，只要面积大于热射流的横断面积，排风量大于热射流的流量，即可使烟气全部进入罩内，伞形罩的安装高度H越大，横向气流的影响越严重。
根据吸尘口至烟气源距离的不同，热过程吸尘罩可分为高悬罩和低悬罩两种。罩口至尘源的距离H>1.5 m时，称为高悬罩，H< m时或者H<1m时，称为低悬罩（ 为尘源的水平投影面积，m2）
今天主要以高悬罩为例研究它的计算与影响因素。
当热气流向上流动时，它与周围的空气混合，上升气流柱的直径和上升气流的总量都随上升高度的增加而增加（如图1）
热射流的计算是以图1中的假想热点源作为起始点，高悬罩罩口的热射流截面直径（Dr）可按下式计算：
Dr=0.434xi0.68 （1）
式中xi--------自假想点源至吸尘罩口的距离（m）
Xi=H+Z （m） （2）
式中
H----物体表面至罩口的距离 （m）
Z---假想热点源距热表面的距离 （m）
采用高悬罩来排除热气流时，应考虑上升热气流的边界并不明显，同时在实际工业环境中气流可能有较大的波动，以及横向气流的影响，所以在计算最小引风量时，必须考虑安全系数。对于水平热源表面，取15%的安全系数，热气流平均流速可用下式的热源表面积与周围空气的温度差表示：
（3）
式中Fx—热源面积（m2）
Δt---热源与周围空气的温差（℃）
考虑到上升热气流可能的偏差及横向气流的影响等因素，罩口尺寸和引风量（L）都必须加大，通常按式（1）计算所得的气流直径Dr再加0.8H。即
Df=Dr+0.8H （m） （4）
（5）
式中 Fτ---上升气流在罩口处的横断面积（m2）
Ft----罩口面积（m2）
Vr----罩口其余面积（Ft—Fc）上所需的空气流速（m/s）.通常取0.5～1m/s，除特殊情况外，一般应大于0.5m/s
例：冶炼槽直径1.22m，金属温度为何71℃，周围空气温度为27℃，由于障碍物，罩子必须在3m高度上。要求确定排风罩的大小及风量。
在热源表面处，热气流的直径Dc等于热源直径（d），按公式1可求出假想热点源至热源表面的距离（z）
Z=（1.22/0.434）ln0.88=3.24（m）
则Xi=3.24+3=6.24（m）
在罩口高度上，上升热气流直径由式（1）得
Dc=0.434（6.24）0.88=2.17（m）
热气流横断面积：Fc=3.14/4*（2.17）2=3.7（m2）
热源面积：
Fs=3.14/4*1.222=1.17（m2）
罩口的气流速度（v）由式3得
Vt=0.085*[1.71/3*（471-27）3/12]/6.241/4
=0.72（m/s）
上升气流为：
Lc=Vf*Fc*3600=0.72*3.7*3600
=9590（m3/h）
罩口直径由式4得：
Df=2.17+0.8*3=4.57（m）
Ff=3.14/4*4.572=16.4（m2）
罩子所需的总排风量（取vs=0.5m/s）
由式5得
L=[0.72*3.7+0.5*（16.4-3.7）]*3600
=32450（m3/h）
如果上述工艺设备条件不变，将罩口降至1.8m处，则所需的罩口与风量为：
Xi=3.24+1.8=5.04（m）
在罩口高度上，上升热气流直径：Dc=0.434（5.04）0.88=1.8（m）
热气流横断面积：Fc=3.14/4*（1.8）2=2.55（m2）
所需排风罩直径：
Df=1.8+0.8*1.8=3.24（m）
罩口面积：
Ff=3.14/4*3.242=8.25（m2）
罩面上升气流速度
Vt=0.085*[1.171/3*（471-27）3/12]/5.041/4
=0.758（m/s）
罩子所需的总排风量（取vs=0.5m/s）
L=[0.758*2.55+0.5*（8.25-2.55）]*3600
=17218.4（m3/h）
与上例相比，排风量减少了47%，由此可知，低悬罩比高悬罩排风量小得多。
3 结语 吸尘罩设计的目的是用较小的吸风量来控制 污染源。我们希望吸尘罩只抽吸含尘气体，不希 望含尘气体外部的干净空气进入吸尘罩内。如果 干净空气进入吸尘罩，增加了处理风量，并且还要 加大风机的容量。 一般吸尘罩的外形和结构都比较简单，但要 满足要求，获得好的效果，往往有一定的难度。设 计者需掌握各方面的知识和经验，对各种影响因素综合考虑。当缺乏资料数据时，可进行实地调 查，收集有关的实际数据。条件允许时，可对同类 现场进行实测和分析，以获得更全面的实际资料。
参考文献： [1] 《除尘工程设计手册》
张殿印，王纯主编，北京：化学工业出版社，2003，6
[2] 《钢铁企业采暖通风设计手册》 冶金工业部建设协调司，中国冶金建设协会编，北京，冶金工业出版社。1996.12
作者说明：吴昌洪（1971---）男，工程师，主要从事环保烟气处理设计与施工
在热源上部设置伞形罩是最常用的形式之一，其优点是一妨碍工人操作，但吸风量较大，伞形罩的罩口和形状尽可能与粉尘扩散区的水平投影相似，本文重点介绍排除热态烟气的高悬伞形罩的设计计算。
在热生产过程中，烟气不断地向周围散发热量，将空气加热，从而地浮力作用下产生一股强烈的上升气流（热射流），并自动进入罩内。此外，某些生产工艺过程本身也散发出大量热烟气。通常，只要面积大于热射流的横断面积，排风量大于热射流的流量，即可使烟气全部进入罩内，伞形罩的安装高度H越大，横向气流的影响越严重。
根据吸尘口至烟气源距离的不同，热过程吸尘罩可分为高悬罩和低悬罩两种。罩口至尘源的距离H>1.5 m时，称为高悬罩，H< m时或者H<1m时，称为低悬罩（ 为尘源的水平投影面积，m2）
今天主要以高悬罩为例研究它的计算与影响因素。
当热气流向上流动时，它与周围的空气混合，上升气流柱的直径和上升气流的总量都随上升高度的增加而增加（如图1）
热射流的计算是以图1中的假想热点源作为起始点，高悬罩罩口的热射流截面直径（Dr）可按下式计算：
Dr=0.434xi0.68 （1）
式中xi--------自假想点源至吸尘罩口的距离（m）
Xi=H+Z （m） （2）
式中
H----物体表面至罩口的距离 （m）
Z---假想热点源距热表面的距离 （m）
采用高悬罩来排除热气流时，应考虑上升热气流的边界并不明显，同时在实际工业环境中气流可能有较大的波动，以及横向气流的影响，所以在计算最小引风量时，必须考虑安全系数。对于水平热源表面，取15%的安全系数，热气流平均流速可用下式的热源表面积与周围空气的温度差表示：
（3）
式中Fx—热源面积（m2）
Δt---热源与周围空气的温差（℃）
考虑到上升热气流可能的偏差及横向气流的影响等因素，罩口尺寸和引风量（L）都必须加大，通常按式（1）计算所得的气流直径Dr再加0.8H。即
Df=Dr+0.8H （m） （4）
（5）
式中 Fτ---上升气流在罩口处的横断面积（m2）
Ft----罩口面积（m2）
Vr----罩口其余面积（Ft—Fc）上所需的空气流速（m/s）.通常取0.5～1m/s，除特殊情况外，一般应大于0.5m/s
例：冶炼槽直径1.22m，金属温度为何71℃，周围空气温度为27℃，由于障碍物，罩子必须在3m高度上。要求确定排风罩的大小及风量。
在热源表面处，热气流的直径Dc等于热源直径（d），按公式1可求出假想热点源至热源表面的距离（z）
Z=（1.22/0.434）ln0.88=3.24（m）
则Xi=3.24+3=6.24（m）
在罩口高度上，上升热气流直径由式（1）得
Dc=0.434（6.24）0.88=2.17（m）
热气流横断面积：Fc=3.14/4*（2.17）2=3.7（m2）
热源面积：
Fs=3.14/4*1.222=1.17（m2）
罩口的气流速度（v）由式3得
Vt=0.085*[1.71/3*（471-27）3/12]/6.241/4
=0.72（m/s）
上升气流为：
Lc=Vf*Fc*3600=0.72*3.7*3600
=9590（m3/h）
罩口直径由式4得：
Df=2.17+0.8*3=4.57（m）
Ff=3.14/4*4.572=16.4（m2）
罩子所需的总排风量（取vs=0.5m/s）
由式5得
L=[0.72*3.7+0.5*（16.4-3.7）]*3600
=32450（m3/h）
如果上述工艺设备条件不变，将罩口降至1.8m处，则所需的罩口与风量为：
Xi=3.24+1.8=5.04（m）
在罩口高度上，上升热气流直径：Dc=0.434（5.04）0.88=1.8（m）
热气流横断面积：Fc=3.14/4*（1.8）2=2.55（m2）
所需排风罩直径：
Df=1.8+0.8*1.8=3.24（m）
罩口面积：
Ff=3.14/4*3.242=8.25（m2）
罩面上升气流速度
Vt=0.085*[1.171/3*（471-27）3/12]/5.041/4
=0.758（m/s）
罩子所需的总排风量（取vs=0.5m/s）
L=[0.758*2.55+0.5*（8.25-2.55）]*3600
=17218.4（m3/h）
与上例相比，排风量减少了47%，由此可知，低悬罩比高悬罩排风量小得多。
3 结语 吸尘罩设计的目的是用较小的吸风量来控制 污染源。我们希望吸尘罩只抽吸含尘气体，不希 望含尘气体外部的干净空气进入吸尘罩内。如果 干净空气进入吸尘罩，增加了处理风量，并且还要 加大风机的容量。 一般吸尘罩的外形和结构都比较简单，但要 满足要求，获得好的效果，往往有一定的难度。设 计者需掌握各方面的知识和经验，对各种影响因素综合考虑。当缺乏资料数据时，可进行实地调 查，收集有关的实际数据。条件允许时，可对同类 现场进行实测和分析，以获得更全面的实际资料。
参考文献： [1] 《除尘工程设计手册》
张殿印，王纯主编，北京：化学工业出版社，2003，6
[2] 《钢铁企业采暖通风设计手册》 冶金工业部建设协调司，中国冶金建设协会编，北京，冶金工业出版社。1996.12
作者说明：吴昌洪（1971---）男，工程师，主要从事环保烟气处理设计与施工