02-废气收集系统-风管设计

2.1风管设计的基础知识2.1.1风管设计的基本内容2.1.2风管的分类2.1.3通风管道的规格2.1.4金属风管、非金属风管及其配件的板材厚度2.1.5通风管道配件2.1.6风量调节阀和风量调节器2.2风管的沿程阻力损失2.2.1沿程压力损失的基本计算公式压力2.2.2沿程压力损失的计算2.3风管的局部压力损失2.3.1局部压力损失2.3.2局部阻力系数2.4风管内的压力分布2.4.1仅有沿程压力损失的风管内压力分布2.4.2有沿程压力损失和局部压力损失风管内压力分布2.4.3简单吸风风管内的压力分布2.4.4双风机系统的压力分布2.4.5风管内压力分布小结2.5风管的水力计算2.5.1水力计算方法简述2.5.2通风、空调系统风管内的空气流速2.5.3风管管网总压力损失的估算法2.6通风管道系统的设计计算2.1.1风管设计的基本内容2.1.2风管的分类2.1.3通风管道的规格2.1.4金属风管、非金属风管及其配件的板材厚度2.1.5通风管道配件2.1.6风量调节阀和风量调节器2.1.7风机与风管的连接2.1.8风管测定孔和检查孔风管系统形式：吸风、送风；除尘、防排烟；高压、中压、低压；金属、非金属风管在建筑空间内的位置：综合管线布置及安装顺序风口的布置：合理气流组织风管的断面形状：矩形、椭圆形、圆形风管的尺寸:风量、风速要求风管的材质：金属风管、非金属风管风管的水力计算：沿程（摩擦）压力损失（△Pm）和局部压力损失（△Pj），风机选择、节能运行除尘系统局部排风局部送风局部排风按制作风管的材料分：金属风管和非金属风管按风管系统的工作压力分：低压系统、中压系统和高压系统系统类别系统工作压力P（Pa）密封要求低压风管P＞≤500Pa接缝和接管连接处严密中压风管500Pa＜P≤1500Pa接缝和接管连接处增加密封措施高压风管P＞1500Pa所有的拼接缝和接管连接处，均应采取密封措施金属风管：普通钢板风管、镀锌钢板风管、彩色涂塑钢板风管、不锈钢钢板风管、镀锌钢板螺旋圆风管、镀锌钢板螺旋扁圆风管、铝合金板风管非金属风管:酚醛铝箔复合板风管、聚氨酯铝箔复合板风管、玻璃纤维复合板风管、无机玻璃钢、氯氧镁水泥风管、硬聚氯乙烯风管、聚酯纤维织物风管、柔性风管。螺旋圆风管镀锌铁皮板风管螺旋圆风管有机玻璃钢风管普通钢板风管无机玻璃钢风管硬聚氯乙烯风管金属风管外径或外边长为标注尺寸非金属风管以内径或内边长为标注尺寸1.圆形风管规格2.矩形风管规格3.螺旋圆风管规格4.螺栓扁圆风管5.金属圆形柔性风管圆形风管规格型号矩形风管规格型号1.钢板风管板材厚度2.不锈钢板风管板材厚度3.铝板风管板材厚度4.硬聚氯乙烯风管板材厚度5.无机玻璃钢风管板材厚度钢板风管板材厚度mm不锈钢钢板风管板材厚度mm硬聚氯乙烯风管板材厚度mm弯管、变径管、三通、四通风量调节阀：蝶阀、平行式多叶阀、对开多叶阀、矩形三通阀定风量调节器：2.2.1沿程压力损失的基本计算公式2.2.2沿程压力损失的计算1.风量（1）通过圆形风管的风量𝐿=900𝜋𝑑2𝑣2.2−1𝐿=3600𝑎𝑏𝑣2.2−2d-风管内径，m;v-管内风速，m/s;a,b-风管断面的净宽和净高，m.2.单位管长沿程摩擦阻力∆𝑃𝑚Δ𝑃𝑚=Δ𝑝𝑚𝑙2.2−3∆𝑝𝑚=𝜆𝑑𝑒𝜌𝑣222.2−4对于圆形风管𝑑𝑒=dΔ𝑝𝑚-单位管长沿程摩擦阻力，Pa/m;l-风管长度；𝜆-摩擦阻力系数；ρ-空气密度，kg/m³；de-风管当量直径对于非圆形风管𝑑𝑒=4𝐹𝑃2.2−5对于矩形风管𝑑𝑒=2ab𝑎+𝑏对于扁圆风管：𝐹=𝜋𝐴24+𝐴𝐵−𝐴𝑃=𝜋𝐴+2(𝐵−𝐴)4.摩擦阻力系数1𝜆=−log𝐾3.71𝑑𝑒+2.51𝑅𝑒𝜆2.2−6𝑅𝑒=𝑣𝑑𝑒𝜇2.2.−7K-风管内壁的绝对粗糙度，m；Re-雷诺数；𝜇-运动粘度，㎡/s计算方法：按上述公式直接进行计算查表计算1.制表（制图）条件（1）风管的断面尺寸风管的规格取自国家标准《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243（2）空气参数设空气处于标准状态，即大气压力为101.325kPa，温度为20℃，密度ρ=1.2kg/m³，运动粘度μ=15.06×10-6㎡/s.（3）风管内壁的绝对粗糙度以K=0.15×10-3m作为钢板风管内壁绝对粗糙度的标准。其他风管内壁绝对粗糙度见表2.2-1绝对粗糙度K（mm）粗糙等级典型风管材料及构造0.03光滑洁净的无涂层碳钢板；PVC塑料；铝0.09中等光滑镀锌钢板纵向咬口，管段长1200mm0.15一般镀锌钢板纵向咬口，管段长760mm0.90中等粗糙镀锌钢板螺旋咬口；玻璃钢风管3.00粗糙内表面喷涂的玻璃钢风管；金属软管；混凝土风管内壁的绝对粗糙度表2.2-12.单位长度沿程压力损失的标准计算表（1）钢板圆形风管单位长度沿程压力损失（表2.2-2）（2）钢板矩形风管单位长度沿程压力损失计算（表2.2-3）（3）除尘风管单位长度沿程压力损失计算（表2.2-4）钢板圆形风管单位长度沿程压力损失计算表表2.2-2钢板圆形风管单位长度沿程压力损失计算表表2.2-2钢板矩形风管单位长度沿程压力损失计算表表2.2-3钢板矩形风管单位长度沿程压力损失计算表表2.2-3除尘风管计算表表2.2-4除尘风管计算表表2.2-43.标准计算表的套用（1）异形断面风管的套用非标准断面的金属风管，使用标准计算表的步骤如下：1）算出风管的净断面积F（㎡）；2）根据风管的净断面积F和风管的计算风量，算出风速V（m/s）;3）按公式（2.2-5）求出风管当量直径de（m）;4）最后，根据风速和当量直径de查圆形风管标准计算表，得出非标准断面风管的单位长度摩擦阻力。（2）绝对粗糙度的修正对于内壁的当量绝对粗糙度K≠0.15×10-3m的风管，其单位长度摩擦阻力值，可先查风管标准计算表，之后乘以2.2-4给出的修正系数。绝对粗糙度的修正系数表2.2-4（3）空气状态的修正Δ𝑝𝑚′=𝜌1.2∆𝑝𝑚2.2−8ρ=3.47𝑃𝑏273+𝑡2.2−9Δ𝑝𝑚′-实际单位摩擦阻力，Pa/m;Δ𝑝𝑚-标准摩擦阻力系数，Pa/m;ρ-空气的实际密度Pb-实际大气压，kPa;t-风管内的空气温度，℃.4.沿程压力损失的简化计算由于摩擦阻力系数λ计算式（2.2-6）是超越方程，只能通过迭代运算近似求解，很不方便。考虑直接求解的简化公式。下列近似公式适用于内壁绝对粗糙度为K=0.15×10-3m的钢板风管𝜆=0.0175𝐷−0.21𝑣−0.0752.2−10Δ𝑝𝑚=1.05×10−2𝐷−1.21𝑣−1.9252.2−11𝜆-摩擦阻力系数；D-风管的当量直径；v-风管的风速；Δ𝑝𝑚-风管的单位摩擦阻力，Pa/m.2.3.1局部压力损失2.3.2局部压力损失系数当空气流经风管系统的配件及设备时，由于气流流动方向的改变，流过断面的变化和流量的变化而出现涡流时产生了局部阻力。常见的有突变、渐变、转弯处、分叉与回合。突变渐变转弯、分流克服局部阻力而引起的能量损失，称为局部压力损失△Pj（Pa）,并按下式计算:Δ𝑃𝑗=𝜉𝜌𝑣222.3−1ξ-局部阻力系数；v-风管内局部压力损失发生处的空气流速，m/s；Ρ-空气密度，kg/m³大多数配件的局部阻力系数ξ值是通过实验确定的。在计算局部压力损失时，应采用标有L/F0或V0箭头处断面的流速和相应的动压；对于断面面积不相等的配件，如果有需要，可以利用（2.3-2）公式将局部阻力系数𝜁从一个断面o换算到断面i：𝜁𝑖=𝜁𝑜𝑉𝑖𝑉𝑜22.3−2式中Vo、Vi-分别代表断面o和断面i的流速，m/s.2.4.1仅有沿程压力损失的风管内压力分布2.4.2有沿程压力损失和局部压力损失风管内压力分布2.4.3简单吸风风管内的压力分布2.4.4双风机系统的压力分布理论基础1.全压=动压+静压（Pq=Pd+Pj）2.未开风机时，Pj=Pq=大气压力=0（以大气压力为基准）3.风机开动后，Pq2=Pq1-(Rml+Z)1-21.风机的全压等于风机出口与进口全压之差，风道的阻力及出口动压损失之和2.风机吸入段的全压和静压都为负值，风机压出段一般情况下均为正值。3.各并联支管的阻力总相等。2.5.1水力计算方法简述2.5.2通风系统风管内的空气流速2.5.3风管管网总压力损失的估算法2.5.1水力计算方法简述风管水力计算方法有：压损平均法（等摩阻法）、假定流速法、静压复得法、T计算法。压损平均法：以单位长度风管具有相等的摩擦压力损失Δ𝑝𝑚为前提，其特点是，将已知总的作用力按干管长度平均分配给每一管段，再根据每一管段的风量和分配到的作用压力，确定风管的尺寸，并结合各环路间压力损失的平衡进行调整，以保证各环路间的压力损失的差额小于设计规范的规定值。这种方法对于系统所用的风机压头已定，或对分支管路进行压力损失平衡时，使用起来比较方便。假定流速法：是以风管内空气流速作为控制指标，这个空气流速应按照噪声控制、风管本身的强度，并考虑运行费用等因素来进行设定。根据风管的风量和选定的流速，确定风管的断面尺寸，进而计算压力，再按各环路的压力损失进行调整，以达到平衡。按照设计规范的规定，对于并联环路压力损失的相对差额，不宜超过下列数值:一般送、排风系统15%除尘系统10%对于低速机械送（排）风系统和空调风系统的水力计算，大多采用假定流速法和压损平均法；对于高速送风系统或变风量空调系统风管的水力计算宜采用静压复得法。1.一般工业建筑的机械通风系统风管内风速：风管类别钢板及非金属风管砖及混凝土风道干管6~144~12支管2~82~6一般工业建筑机械通风系统风管内的风速（m/s）注：本表引自《采暖通风与空气调节设计规范》-GB50019-20032.除尘系统风管内流速除尘系统风管最低风速（m/s）注：本表引自《采暖通风与空气调节设计规范》-GB50019-20033.根据所服务房间的允许噪声级，通风空调风管和出风口的最大允许风速通风空调系统风管和出风口的最大允许风速（m/s）注：本表引自陆耀庆主编《HVAC暖通空调设计指南》1.对于一般的进风、排风系统和空调系统，管网总压力损失△P（Pa），可按下式进行估算：Δ𝑃=Δ𝑝𝑚×𝑙1+𝑘2.5−1式中𝚫𝐩𝐦-单位长度风管沿程压力损失，当系统风量L＜10000m³/h时，Δpm为1.0~1.5Pa/m;风量L≥10000m³/h时，Δpm按照选定的风速查风管计算表确定。𝐥-风管总长度，是指到最远送风口的送风管总长度加上到最远回风口的回风管总长度，m；𝐤-整个管网局部压力损失与沿程压力损失的比值。弯头、三通等配件较少时，k取1.0~2.0；弯头、三通等配件较多时，k取3.0~5.0.通风系统风机静压的估算风机的静压应等于管网的总压力损失。风机全压等于管网的总压力损失和出口动压之和。①轴测图•绘制轴测图•对各管段编号，长度和风量（风速不变为一管段）•选择最不利环路②确定流速•技术经济比较•根据经验参照2.5.2节③管径•根据流量、选定流速确定管径，参照•计算摩擦阻力，局部阻力2.2、2.3节④并联管路水力平衡计算•一般通风两支管压损不超过15%•除尘管道两支管压损不超过10%⑤计算风管总阻力•确定总压力损失⑥选择风机•气体性质、风量和压力损失确定风机类型•根据风量和静压（全压）选择风机有图2.6-1所示通风除尘系统。风管用钢板制作，输送含轻矿物粉尘的空气，气体温度为常温。系统采用脉冲喷吹清灰袋式除尘器，阻力△Pc=1200Pa。对系统进行水力计算，并选择风机。①对管段标号，标出长度和风量②选择最不利环路，本系统选择1-3-5-除尘器-6-风机-7③根据管道风量及选定流速，确定管段断面尺寸和单位摩擦阻力根据除尘风速，风管内最小风速，垂直管道12m/s，水平管