《通風(fēng)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《通風(fēng)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（43頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、8.0 概述 8.1 風(fēng)管內(nèi)氣體流動(dòng)的流態(tài)和阻力 8.2 風(fēng)管內(nèi)的壓力分布 8.3 通風(fēng)管道的水力計(jì)算 8.4 均勻送風(fēng)管道設(shè)計(jì)計(jì)算 8.5 通風(fēng)管道設(shè)計(jì)中的常見問題及其處理措施 8.6 氣力輸送系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)計(jì)算,第8章通風(fēng)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,定義：把符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的新鮮空氣輸送到室內(nèi)各需要地點(diǎn)，把室內(nèi)局部地區(qū)或設(shè)備散發(fā)的污濁、有害氣體直接排送到室外或經(jīng)凈化處理后排送到室外的管道。,8.0 概 述,分類：包括通風(fēng)除塵管道、空調(diào)管道等。,作用：把通風(fēng)進(jìn)風(fēng)口、空氣的熱、濕及凈化處理設(shè)備、送(排)風(fēng)口、部件和風(fēng)機(jī)連成一個(gè)整體，使之有效運(yùn)轉(zhuǎn)。,設(shè)計(jì)內(nèi)容：風(fēng)管及其部件的布置；管徑的確定；管內(nèi)氣體流動(dòng)時(shí)能
2、量損耗的計(jì)算；風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)功率的選擇。,設(shè)計(jì)目標(biāo)：在滿足工藝設(shè)計(jì)要求和保證使用效果的前提下，合理地組織空氣流動(dòng)，使系統(tǒng)的初投資和日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用最優(yōu)。,通風(fēng)除塵管道,如圖，在風(fēng)機(jī)4的動(dòng)力作用下，排風(fēng)罩（或排風(fēng)口）1將室內(nèi)污染空氣吸入，經(jīng)管道2送入凈化設(shè)備3，經(jīng)凈化處理達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)后，通過風(fēng)帽5排到室外大氣中。,空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng),如圖，在風(fēng)機(jī)3的動(dòng)力作用下，室外空氣進(jìn)入新風(fēng)口1，經(jīng)進(jìn)氣處理設(shè)備2處理后達(dá)到 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)或工藝要求后，由風(fēng)管4輸送并分配到各送風(fēng)口5 ，由風(fēng)口送入室內(nèi)。,8.1 風(fēng)管內(nèi)氣體流動(dòng)的流態(tài)和阻力,8.1.1 兩種流態(tài)及其判別分析,流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其流動(dòng)狀態(tài)，可以分為層流、
3、紊流。 雷諾數(shù)既能判別流體在風(fēng)道中流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)，又是計(jì)算風(fēng)道摩擦阻力系數(shù)的基本參數(shù)。,在通風(fēng)與空調(diào)工程中，雷諾數(shù)通常用右式表示：,8.1.2 風(fēng)管內(nèi)空氣流動(dòng)的阻力,產(chǎn)生阻力的原因： 空氣在風(fēng)管內(nèi)流動(dòng)之所以產(chǎn)生阻力是因?yàn)榭諝馐蔷哂姓硿缘膶?shí)際流體，在運(yùn)動(dòng)過程中要克服內(nèi)部相對運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的摩擦阻力以及風(fēng)管材料內(nèi)表面的粗糙程度對氣體的阻滯作用和擾動(dòng)作用。 阻力的分類：摩擦阻力或沿程阻力；局部阻力,1 沿程阻力,空氣在任意橫斷面形狀不變的管道中流動(dòng)時(shí)，根據(jù)流體力學(xué)原理，它的沿程阻力可以按下式確定：,對于圓形截面風(fēng)管，其阻力由下式計(jì)算：,,單位長度的摩擦阻力又稱比摩阻。對于圓形風(fēng)管，由上式可知其比摩
4、阻為：,,（8-5）,（1）圓形風(fēng)管的沿程阻力計(jì)算,摩擦阻力系數(shù)與管內(nèi)流態(tài)和風(fēng)管管壁的粗糙度K/D有關(guān),,,圖8-1 摩擦阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)和相對粗糙度的變化,有關(guān)過渡區(qū)的摩擦阻力系數(shù)計(jì)算公式很多，一般采用適用三個(gè)區(qū)的柯氏公式來計(jì)算。它以一定的實(shí)驗(yàn)資料作為基礎(chǔ)，美國、日本、德國的一些暖通手冊中廣泛采用。我國編制的全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表也采用該公式：,,為了避免繁瑣的計(jì)算，可根據(jù)公式（8-5）和式（8-7）制成各種形式的表格或線算圖。附錄4所示的通風(fēng)管道單位長度摩擦阻力線算圖，可供計(jì)算管道阻力時(shí)使用。運(yùn)用線算圖或計(jì)算表，只要已知流量、管徑、流速、阻力四個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)，即可求得其余兩個(gè)參數(shù)。,（
5、8-7）,附錄4 通風(fēng)管道單位長度摩擦阻力線算圖,需要說明的是，附錄4的線算圖是是按過渡區(qū)的值，在壓力B0=101.3kPa、溫度t0=200C、空氣密度0=1.24kg/m3、運(yùn)動(dòng)粘度=15.0610-6m2/s、壁粗糙度K=0.15mm、圓形風(fēng)管、氣流與管壁間無熱量交換等條件下得的。當(dāng)實(shí)際條件與上述不符時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修正。,1）密度和粘度的修正,,2）空氣溫度和大氣壓力的修正,,3）管壁粗糙度的修正,,有一通風(fēng)系統(tǒng)，采用薄鋼板圓形風(fēng)管（ K = 0.15 mm），已知風(fēng)量L3600 m2/h（1 m3/s）。管徑D300 mm，空氣溫度t30。求風(fēng)管管內(nèi)空氣流速和單位長度摩擦阻力。,例8-1,
6、2. 矩形風(fēng)管的沿程阻力計(jì)算,全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表和附錄4的線算圖是按圓形風(fēng)管得出的，在進(jìn)行矩形風(fēng)管的摩擦阻力計(jì)算時(shí)，需要把矩形風(fēng)管斷面尺寸折算成與之相當(dāng)?shù)膱A形風(fēng)管直徑，即當(dāng)量直徑，再由此求得矩形風(fēng)管的單位長度摩擦阻力。,所謂“當(dāng)量直徑”，就是與矩形風(fēng)管有相同單位長度摩擦阻力的圓形風(fēng)管直徑，它有流速當(dāng)量直徑和流量當(dāng)量直徑兩種。,（1）流速當(dāng)量直徑,（2）流量當(dāng)量直徑,解 矩道風(fēng)道內(nèi)空氣流速1）根據(jù)矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑Dv和實(shí)際流速V，求矩形風(fēng)管的單位長度摩擦阻力。,有一表面光滑的磚砌風(fēng)道（K=3mm），橫斷面尺寸為500mm 400mm,流量L=1m3/s(3600m3/h)，求單位長度摩
7、阻力。,例8-2,由V=5m/s、Dv=444mm查圖得Rm0=0.62Pa/m,粗糙度修正系數(shù),由L=1m3/S、DL=487mm查圖2-3-1得Rm0=0.61Pa/m Rm=1.960.61=1.2 Pa/m,2）用流量當(dāng)量直徑求矩形風(fēng)管單位長度摩擦阻力。矩形風(fēng)道的流量當(dāng)量直徑,2 局部阻力,一般情況下，通風(fēng)除塵、空氣調(diào)節(jié)和氣力輸送管道都要安裝一些諸如斷面變化的管件(如各種變徑管、變形管、風(fēng)管進(jìn)出口、閥門)、流向變化的管件（彎頭）和流量變化的管件(如三通、四通、風(fēng)管的側(cè)面送、排風(fēng)口)，用以控制和調(diào)節(jié)管內(nèi)的氣流流動(dòng)。 流體經(jīng)過這些管件時(shí)，由于邊壁或流量的變化，均勻流在這一局部地區(qū)遭到破壞
8、，引起流速的大小，方向或分布的變化，或者氣流的合流與分流，使得氣流中出現(xiàn)渦流區(qū)，由此產(chǎn)生了局部損失。 多數(shù)局部阻力的計(jì)算還不能從理論上解決，必須借助于由實(shí)驗(yàn)得來的經(jīng)驗(yàn)公式或系數(shù)。局部阻力一般按下面公式確定：,,局部阻力系數(shù)也不能從理論上求得，一般用實(shí)驗(yàn)方法確定。在附錄5中列出了部分常見管件的局部阻力系數(shù)。,局部阻力在通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)中占有較大的比例，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以注意。減小局部阻力的著眼點(diǎn)在于防止或推遲氣流與壁面的分離，避免漩渦區(qū)的產(chǎn)生或減小漩渦區(qū)的大小和強(qiáng)度。下面介紹幾種常用的減小局部阻力的措施。,減小局部阻力的措施,,（1） 漸擴(kuò)管和漸縮管,幾種常見的局部阻力產(chǎn)生的類型： 、突變 、漸變,
9、、轉(zhuǎn)彎處 、分岔與會(huì)合,（2） 三通,圖8-4 三通支管和干管的連接,（3）彎管,,圖8-5 圓形風(fēng)管彎頭,,圖8-6 矩形風(fēng)管彎頭,,圖8-7 設(shè)有導(dǎo)流片的直角彎頭,（4） 管道進(jìn)出口,圖8-8 風(fēng)管進(jìn)出口阻力,（5） 管道和風(fēng)機(jī)的連接,,圖8-9 風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道連接,8.2 風(fēng)管內(nèi)的壓力分布,8.2.1 動(dòng)壓、靜壓和全壓,空氣在風(fēng)管中流動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)管阻力和流速變化，空氣的壓力是不斷變化的。研究風(fēng)管內(nèi)壓力的分布規(guī)律，有助于我們正確設(shè)計(jì)通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)并使之經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的運(yùn)行。,分析的原理是風(fēng)流的能量方程和靜壓、動(dòng)壓與全壓的關(guān)系式。,根據(jù)能量守恒定律，可以寫出空氣在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)不同斷面間
10、的能量方程（伯努利方程）。,我們可以利用上式對任一通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的壓力分布進(jìn)行分析,8.2.2 風(fēng)管內(nèi)空氣壓力的分布,把一套通風(fēng)除塵系統(tǒng)內(nèi)氣流的動(dòng)壓、靜壓和全壓的變化表示在以相對壓力為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)圖上，就稱為通風(fēng)除塵系統(tǒng)的壓力分布圖。 設(shè)有圖8-10所示的通風(fēng)系統(tǒng)，空氣進(jìn)出口都有局部阻力。分析該系統(tǒng)風(fēng)管內(nèi)的壓力分布。,,8.3 通風(fēng)管道的水力計(jì)算,8.3.1 風(fēng)道設(shè)計(jì)的內(nèi)容及原則,風(fēng)道的水利計(jì)算分設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算兩類。,風(fēng)道設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循以下的原則： （1）系統(tǒng)要簡潔、靈活、可靠；便于安裝、調(diào)節(jié)、控制與維修。 （2）斷面尺寸要標(biāo)準(zhǔn)化。 （3）斷面形狀要與建筑結(jié)構(gòu)相配合，使其完美統(tǒng)一。,8.3
11、.2 風(fēng)道設(shè)計(jì)的方法,風(fēng)管水力計(jì)算方法有假定流速法、壓損平均法和靜壓復(fù)得法等幾種，目前常用的是假定流速法。,8.3.3 風(fēng)道設(shè)計(jì)的步驟,下面以假定流速法為例介紹風(fēng)管水力計(jì)算的步驟。,（1）繪制通風(fēng)或空調(diào)系統(tǒng)軸測圖,（2）確定合理的空氣流速,（3）根據(jù)各管段的風(fēng)量和選擇的流速確定各管段的斷面尺寸，計(jì)算最不利環(huán)路的摩擦阻力和局部阻力,（4）并聯(lián)管路的阻力計(jì)算,（5）計(jì)算系統(tǒng)的總阻力,（6）選擇風(fēng)機(jī),,,,,,,,,,7,l =3.7m,風(fēng)機(jī),8,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,l =12m,6,5,4,3,2,1,9,10,L=5500m3/h,L=27
12、00m3/h,L=2650m3/h,l =4.2m,l =5.5m,l =5.5m,l =6.2m,通風(fēng)除塵系統(tǒng)的系統(tǒng)圖,例8-3,l =5.4m,除塵器,圖8-11所示為某車間的振動(dòng)篩除塵系統(tǒng)。采用矩形傘形排風(fēng)罩排塵，風(fēng)管用鋼板制作（粗糙度K0.15mm），輸送含有鐵礦粉塵的含塵氣體，氣體溫度為20。該系統(tǒng)采用CLS800型水膜除塵器，除塵器含塵氣流進(jìn)口尺寸為318mm552mm，除塵器阻力900Pa。對該系統(tǒng)進(jìn)行水力計(jì)算，確定該系統(tǒng)的風(fēng)管斷面尺寸和阻力并選擇風(fēng)機(jī)。,8.4 均勻送風(fēng)管道設(shè)計(jì)計(jì)算,在通風(fēng)、空調(diào)、冷庫、烘房及氣幕裝置中，常常要求把等量的空氣經(jīng)由風(fēng)道側(cè)壁（開有條縫、孔口或短管）均
13、勻的輸送到各個(gè)空間，以達(dá)到空間內(nèi)均勻的空氣分布。這種送風(fēng)方式稱為均勻送風(fēng)。,均勻送風(fēng)管道通常有以下幾種形式：,（1）條縫寬度或孔口面積變化，風(fēng)道斷面不變，如圖8-14所示。,,圖8-14 風(fēng)道斷面F及孔口流量系數(shù) 不變，孔口面積 變化的均勻吸送風(fēng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,吹出,吸入,,從條縫口吹出和吸入的速度分布,（2）風(fēng)道斷面變化，條縫寬度或孔口面積不變，如圖8-15所示。,,圖8-15風(fēng)道斷面F變化，孔口流量系數(shù) 及孔口面積 不變的均勻送風(fēng),（3）風(fēng)道斷面、條縫寬度或孔口面積都不變，如圖8-16所示。,風(fēng)道斷面F及孔口面積 不變時(shí)，管內(nèi)靜壓會(huì)不斷增大，可
14、以根據(jù)靜壓變化，在孔口上設(shè)置不同的阻體來改變流量系數(shù) 。,,8.4.1 均勻送風(fēng)管道的設(shè)計(jì)原理,風(fēng)管內(nèi)流動(dòng)的空氣，在管壁的垂直方向受到氣流靜壓作用，如果在管的側(cè)壁開孔，由于孔口內(nèi)外靜壓差的作用，空氣會(huì)在垂直管壁方向從孔口流出。但由于受到原有管內(nèi)軸向流速的影響，其孔口出流方向并非垂直于管壁，而是以合成速度沿風(fēng)管軸線成 角的方向流出，如圖8-17所示。,圖8-17 孔口出流狀態(tài)圖,1. 出流的實(shí)際流速和流向,靜壓差產(chǎn)生的流速為：,空氣從孔口出流時(shí)，它的實(shí)際流速和出流方向不僅取決于靜壓產(chǎn)生的流速大小和方向，還受管內(nèi)流速的影響?？卓诔隽鞯膶?shí)際速度為二者的合成速度。速度的大小為：,利用速度四邊形對角線
15、法則，實(shí)際流速 的方向與風(fēng)道軸線方向 的夾角（出流角）為,空氣在風(fēng)管內(nèi)的軸向流速為：,2. 孔口出流的風(fēng)量,對于孔口出流，流量可表示成：,,孔口處平均流速：,3.實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)的條件,要實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)需要滿足下面兩個(gè)基本要求： 1）各側(cè)孔或短管的出流風(fēng)量相等； 2）出口氣流盡量與管道側(cè)壁垂直，否則盡管風(fēng)量相等也不會(huì)均勻。,從式（8-34）可以看出，對側(cè)孔面積 保持不變的均勻送風(fēng)管道，要使各側(cè)孔的送風(fēng)量保持相等，必需保證各側(cè)孔的靜壓 和流量系數(shù) 相等；要使出口氣流盡量保持垂直，要求出流角 接近90。,下面具體分析各項(xiàng)措施。,如圖8-18所示有兩個(gè)側(cè)孔，根據(jù)流體力學(xué)原理可知，斷面1處的全壓 應(yīng)等于斷面
16、2處的全壓 加上斷面1-2間的阻力，即,,（1）保持各側(cè)孔靜壓相等,由此說明，欲使兩個(gè)側(cè)孔靜壓相等，就必須有,也就是說，若能使兩個(gè)側(cè)孔的動(dòng)壓降等于兩側(cè)孔間的風(fēng)管阻力，兩側(cè)孔處的靜壓就保持相等。,圖8-18 側(cè)孔出流狀態(tài)圖,（2）保持各側(cè)孔流量系數(shù)相等,圖8-19 銳邊孔口的 值,（3）增大出流角度,,風(fēng)管中靜壓與動(dòng)壓的比值愈大，氣流在側(cè)孔的出流角度 也愈大，即出流方向與管壁側(cè)面愈接近垂直（如圖8-20（a）所示）。比值愈小，出流就會(huì)向風(fēng)管末端偏斜，難于達(dá)到均勻送風(fēng)的目的（如圖8-20（b）所示）。,,a） b） 圖8-20 側(cè)孔氣流出流方向與送風(fēng)均勻性,8.4.2 均勻送風(fēng)管道的
17、計(jì)算,均勻送風(fēng)管道計(jì)算的目的是確定側(cè)孔的個(gè)數(shù)、間距、面積及出風(fēng)量，風(fēng)管斷面尺寸和均勻送風(fēng)管段的阻力。 均勻送風(fēng)管道計(jì)算和一般送風(fēng)管道計(jì)算相似，只是在計(jì)算側(cè)孔送風(fēng)時(shí)的局部阻力系數(shù)時(shí)需要注意。側(cè)孔送風(fēng)管道可以認(rèn)為是支管長度為零的三通。當(dāng)空氣從側(cè)孔出流時(shí)產(chǎn)生兩種局部阻力，即直通部分的局部阻力和側(cè)孔局部阻力。,,直通部分的局部阻力系數(shù) 可以按布達(dá)柯夫提出的公式確定也可以由表8-7查出。,側(cè)孔的局部阻力系數(shù) 可以由塔利耶夫的試驗(yàn)數(shù)據(jù)（表8-8）確定，也可以按下式計(jì)算,8.5 通風(fēng)管道設(shè)計(jì)中的常見問題及其處理措施,8.5.1 系統(tǒng)劃分,8.5.2 風(fēng)管的布置、選型及保溫與防腐,1.風(fēng)管布置,2.風(fēng)管選型,風(fēng)管選型包括斷面形狀的選取，材料的選擇和管道規(guī)格。,3.風(fēng)管保溫,4.風(fēng)道的防腐,骯臟的室內(nèi)送風(fēng)口散流器 提示通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)過多的污垢,5.管道及其設(shè)備的清潔,過濾器可以截留顆粒物和水溶性氣體，但也容易滋生細(xì)菌,空調(diào)送風(fēng)內(nèi)部孢子擴(kuò)散引起過濾器霉菌污染,8.5.3 進(jìn)排風(fēng)口布置,8.5.4 防爆及防火,8.6 氣力輸送系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)計(jì)算,
通風(fēng)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
