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1、通风管道的设计计算 第六章 第六章：通风管道的设计计算 v通风管道计算有两个基本的任务： v 一是确定管道的阻力, 以确定通风除 尘系统所需的风机性能; v二是确定管道的尺寸(直径)，管道设计 的合理与否直接影响系统的投资费用和 运行费用。 v一. 管道压力计算 v(一) 管道的阻力计算 v管道的阻力包括摩擦阻力和局部阻力. 摩擦 阻力由空气的粘性力及空气与管壁之间的摩 擦作用产生, 它发生在整个管道的沿程上, 因此也称为沿程阻力。 第六章：通风管道的设计计算 v管道的阻力计算 v 局部阻力则是空气通过管道的转弯, 断 面变化, 连接部件等处时, 由于涡流、冲击 作用产生的能量损失. 第六章：
2、通风管道的设计计算 6.1.1摩擦阻力的计算 其中：为摩阻系数， l为管长，d为管径或流速当量 直径（4Rs，Rs=f/x），Rm为单位长度摩擦阻力。 （6-2-1） 摩阻系数的确定： 1、层流区Re2000 2、临界区Re=2000-4000 3、紊流区Re4000 2.3.1.2摩擦阻力计算 u值的确定 uRm值的计算和修正 制成图表，已知流量、管径、流速、阻力四个参数中 两个，可查得其余两个，是在一定条件下锝出 Rm值的计算和查取（标准状态下）： 返回 返回 Rm值的修正： （1）密度、运动粘度的修正 （2）温度、大气压和热交换修正 继续 式中 （3）管壁粗糙度的修正 u 矩形风管的摩擦
3、阻力计算 主要考虑当量直径的确定，有流速当量直径 和流量当量直径 （1）流速当量直径 例6-1 有一表面光滑的砖砌风道（K3mm），断 面500400mm，L1m3/s，求Rm 解：v1(0.4 0.5)=5 m/s Dv=2ab/(a+b)=444mm 查图2-3-1 得Rm00.62Pa/m Kr=(3 5)0.25=1.96 Rm=1.96 0.62=1.22 Pa/m （2）流量当量直径 例2 同例1 解：v1(0.4 0.5)=5 m/s DL=1.3(ab)0.625/(a+b)0.25=478mm 查图2-3-1 得Rm00.61Pa/m Kr=(3 5)0.25=1.96 Rm
4、=1.96 0.61=1.2Pa/m v2. 局部阻力 v 局部阻力计算式为: v Z=U2/2 Pa v其中为局部阻力系数, 根据不同的构件查 表获得. v 在通风除尘管网中, 连接部件很多, 因此 局部阻力较大, 为了减少系统运行的能耗, 在设计管网系统时, 应尽可能降低管网的局 部阻力. 降低管网的局部阻力可采取以下措 施: v(1) 避免风管断面的突然变化; 第六章：通风管道的设计计算 v2. 局部阻力 v (2) 减少风管的转弯数量, 尽可能增大转 弯半径; v (3) 三通汇流要防止出现引射现象, 尽可 能做到各分支管内流速相等. 分支管道中心 线夹角要尽可能小, 一般要求不大于3
5、0; v (4) 降低排风口的出口流速, 减少出口的 动压损失; v (5) 通风系统各部件及设备之间的连接要 合理, 风管布置要合理. 第六章：通风管道的设计计算 v(二) 管内压力分布 v 分析管内压力分布的目的是了解管内压力 的分布规律, 为管网系统的设计和运行管理 提供依据. 分析的原理是风流的能量方程和 静压、动压与全压的关系式. 第六章：通风管道的设计计算 气体管网压力分布图 v主要结论： v(1) 风机的风压等于风管的阻力和出口动压 损失之和; v(2) 风机吸入段的全压和静压都是负值, 风 机入口处的负压最大; 风机压出段的全压和 静压都是正值, 在出口处正压最大; v(3)
6、各分支管道的压力自动平衡. 第六章：通风管道的设计计算 水力计算步骤（假定流速法） v计算前，完成管网布置，确定流量分配 绘草图，编号 确定流速 确定管径 计算各管段阻力 平衡并联管路 计算总阻力，计算管网特性曲线 根据管网特性曲线，选择动力设备 水力计算步骤（平均压损法） v计算前，完成管网布置，确定流量分配 绘系统图，编号，标管段L和Q，定最不利 环路。 根据资用动力，计算其平均Rm。 根据Rm和各管段Q，确定其各管段管径。 确定各并联支路的资用动力，计算其Rm 。 根据各并联支路Rm和各管段Q，确定其管 径。 水力计算步骤（静压复得法） v计算前，完成管网布置 确定管道上各孔口的出流速度
7、。 计算各孔口处的管内静压Pj和流量。 顺流向定第一孔口处管内流速、全压和管道尺寸。 计算第一孔口到第二孔口的阻力P12。 计算第二孔口处的动压 Pd2。 计算第二孔口处的管内流速，确定该处的管道尺寸。 以此类推，直到确定最后一个孔口处的管道断面尺寸。 计算例题计算例题 例6-5 如图所示通风管网。风管用钢板制作，输送含有 轻矿物粉尘的空气，气体温度为常温。除尘器阻力为 1200Pa，对该管网进行水力计算，并获得管网特性曲线 。 返回 解解 ： 1 1对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的 排风量。 2 2选定最不利环路，本系统选择1-3-5-除尘器-6- 风机-7为最不利环路。 3 3根
8、据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环 路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。 根据表2-3-3，输送含有轻矿物粉尘的空气时，风 管内最小风速为：垂直风管12m/s，水平风管14m/s。 考虑到除尘器及风管漏风，取 5的漏风系数， 管段 6及 7的计算风量为 6300*1.05 6615m3h。 返回 管段1 水平风管，初定流速为14m/s。根据 Ql 1500m3/h（0.42m3/s）、v1= 14m/s所选管径按通 风管道统一规格调整为：D1200mm；实际流速v1 13.4m/s；由图2-3-1查得，Rm1=12.5Pa/m 同理可查得管段3、5、6、7的管径及比摩阻 ，具体结果见
9、表2-3-5。 4 4.确定管段2、4的管径及单位长度摩擦力，见表2 -3-5。 5 5.计算各管段局部阻力 例如： 继续 800 380 500 380 420 800 400 420 410*315 420 返回 6 6.计算各管段的沿程阻力和局部阻力(见表2-3-5) 7. 7.对并联管路进行阻力平衡： 继续 图 返回 8. 8.计算系统总阻力，获得管网特性曲线 最不利环路所有串联管路1-3-5-6-7阻力之和。 继续 返回1返回2 均匀送风管道设计均匀送风管道设计 一、设计原理 继续 静压产生的流速为： 空气在风管内的流速为： 空气从孔口出流时的流速为： 如图所示：出流角为： 返回 孔
10、口出流风量 ： 由上式得f0上的平均流速v0为： 继续 返回 v风口的流速分布如图： （矩形送风管断面不变 ） v*要实现均匀送风可采取的措施（如图） 1、设阻体； 2、改变断面积； 3、改变送风口断面积； 4、增大F，减小f0。 继续 返回 二、实现均匀送风的基本条件： 保持各侧孔静压、流量系数相等, 增大出流角 。 1、保持各侧孔静压Pj相等； 2、保持各侧孔流量系数相等； 与孔口形状、流角以及L0/L= 有关，当大于600， 一般等于0.6 3、增大出流角，大于600，接近900。 返回 三、直流三通局部阻力系数和侧孔流量系数 1、直流三通局部阻力系数：由L0/L查表2-3-6； 2、侧
11、孔流量系数=0.60.65； 四、均匀送风管道计算方法 确定侧孔个数、侧孔 间距、每个孔的风量 计算侧孔面积 计算送风管道直 径和阻力 继续 返回 五、计算例题计算例题 如图所示：总风量为8000m3/h的圆形均匀送风管道采 用8个等面积的侧孔均匀送风，孔间距为1.5M，确定 其孔口面积、风管各断面直径及总阻力。 继续 解：1、确定孔口平均流速v0， 注意：把每一段起始断面的动压作为该管段的平均 动压，并假设、为常数，将产生一定误差，但在 工程实际是允许的。 一、系统划分 v当车间内不同地点有不同的送、排风要求，或车间面积较大，送、排 风点较多时，为便于运行管理，常分设多个送、排风系统。除个别
12、情 况外，通常是由一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统 。系统划分的原则： v1空气处理要求相同、室内参数要求相同的，可划为同一系统。 v2同一生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为同一系统。 v3对下列情况应单独设置排风系统： v（1）两种或两种以上的有害物质混合后能引起燃烧或爆炸； v（2）两种有害物质混合后能形成毒害更大或腐蚀性的混合物或化合物 ； v（3）两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘； v（4）放散剧毒物质的房间和设备。 第六章：通风管道的设计计算 v4除尘系统的划分应符合下列要求： v（1）同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不大 时，宜合为一个系统； v（2
13、）同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺 允许不同粉尘混合回收或粉尘无回收价值时，也可 合设一个系统； v（3）温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致 风管风结露时，应分设系统。 v5如排风量大的排风点位于风机附近，不宜和远 处排风量小的排风点合为同一系统。增设该排风点 后会增大系统总阻力。 第六章：通风管道的设计计算 通风管道系统划分 二、风管布置 v风管布置直接关系到通风、空调系统的总体布置，它与工艺、土建、电气、给 排水等专业关系密切，应相互配合、协调一致。 v1除尘系统的排风点不宜过多，以利各支管间阻力平衡。如排风点多，可用 大断面集合管连接各支管。集合管内流速不宜超过3m/s，集合管
14、下部设卸灰 装置。 v2除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时与水平面夹角最好大于45 。如必需水平敷设或倾角小于30时，应采取措施，如加大流速、设清扫口等 。 v3输送含有蒸汽、雾滴的气体时，如表面处理车间的排风管道，应用不小于 0.005的坡度，以排除积液，并应在风管的紧低点和风机底部装设水封泄液管 。 v4在除尘系统中，为防止风管堵塞，风管直径不宜小于下列数值： v排送细小粉尘 80mm v排送较粗粉尘（如木屑） 100mm v排送粗粉尘（有小块物体） 130mm v5排除含有剧毒物质的正压风管，不应穿过其它房间。 v6风管上应设置必要的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计、风量测
15、 定孔和采样孔等）或预留安装测量装置的接口。调节和测量装置应设在便于操 作和观察的地点。 v7风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。弯头、三通等管件要安排 得当，与风管的连接要合理，以减少阻力和噪声。 第六章：通风管道的设计计算 风管布置 三、风管断面形状的选择和管道定型 化 v（一）风管断面形状的选择 v风管断面形状有圆形和矩形两种。两者相比 ，在相同断面积时圆形风管的阻力小、材料 省、强度也大；圆形风管直径较小时比较容 易制造，保温亦方便。但是圆形风管管件的 放样、制作较矩形风管困难；布置时不易与 建筑、结构配合，明装时不易布置得美观。 v当风管中流速较高，风管直径较小时，例如除尘系统和高 速空调系统都用圆形风管。当风管断面尺寸大时，为了充 分利用建筑空间，通常采用矩形风管。例如民用建筑空调 系统都采用矩形风管。 v矩形风管与相同断面积圆形风管的阻力比值为： v v式中 Rj矩形风管的比摩阻； v Ry圆形风管的比摩阻； v a、b矩形风管的两个边长。在风管断面积一定时 ，宽高比a/b的值增大，Rj/Ry的比值也增大。 v矩形风管的宽高比最高
