通风管道系统的设计计算

第8章通风管道系统的设计计算§8.1风管内气体流动的流态和阻力8.1.1两种流态及其判别分析8.1.2风管内空气流动的阻力§8.2风管内的压力分布8.2.1动压、静压和全压8.2.2风管内空气压力的分布§8.3通风管道的设计计算8.3.1风道设计的内容及原则8.3.2风道设计的方法8.3.3风道设计的步骤§8.4均匀送风管道设计计算8.4.1均匀送风管道的设计原理8.4.2均匀送风管道的计算§8.5通风管道设计中的常见问题及其处理措施8.5.1系统划分8.5.2风管的布置、选型及保温与防腐8.5.3进排风口布置8.5.4防爆及防火管道作用：连接输送设计目标：在满足工艺设计要求和保证使用效果的前提下，合理地组织空气流动，使系统的初投资和日常运行维护费用最优。第8章通风管道系统的设计计算设计内容：风管及其部件的布置；管径的确定；管内气体流动损耗能量计算；风机和电动机功率的选择。4风机1排风罩5风帽1排风罩2风管有害气体室外大气3净化设备通风除尘管道第8章通风管道系统的设计计算室外大气3风机1新风口2进气处理设备4风管5送风口室内送风管道第8章通风管道系统的设计计算流态vDRe§8.1风管内气体流动的流态和阻力)(2000eeRfR)(40002000eeRfR)(4000eeRfR),(DKRfe)(DKf光滑区紊流过渡区紊流层流过渡区粗糙区（阻力平方区）◆通风空调系统流体多数处于紊流过渡区第8章通风管道系统的设计计算22vDlPm22vDRm)51.27.3lg(21eRDK沿程阻力局部阻力圆管矩形管Rm线算图柯氏公式先计算当量直径，再用圆管的方法计算。242vRlPsm22vPz局部阻力系数实验确定，见附录5。选值注意管件形状及相应的气流速度。第8章通风管道系统的设计计算阻力21212222121122zmjjppgZvpgZvp§8.2风管内压力分布212122221122zmjjppvpvp伯努利方程第8章通风管道系统的设计计算风管内空气压力分布风管内空气压力分布第8章通风管道系统的设计计算§8.3通风管道设计计算设计计算方法第8章通风管道系统的设计计算压损平均法：将已知总作用压头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风压确定风管断面尺寸。静压复得法：利用风管分支处复得的静压来克服该管段的阻力，确定风管的断面尺寸。假定流速法：先按技术经济要求选定流速，再根据风量确定风管的断面尺寸和阻力。假定流速法设计步骤（1）绘制通风系统轴测图，对各管段编号，标注长度和风量。说明：①编号：由远而近顺序编号；②长度：按两管件中心线长度计算，不扣除管件本身长度。（2）确定合理的空气流速。（3）确定各管段断面尺寸，计算最不利环路的能量损失。说明：①最不利环路即阻力最大的环路；②管道断面尺寸应采用标准规格，确定后，查比摩阻图按实际流速计算损失；③袋式除尘器和静电除尘器后风管内的风量应把漏风量和反吹风量计入（除尘器漏风量不大于5%）。第8章通风管道系统的设计计算225.0''ppDD②阻力平衡法：三通支管不调，在支管上增设渐缩、扩管增大阻力小支管风量5.0''ppqqVV两支管阻力20%时用会增大后面干管和风机的流量和阻力增加支管局损需反复调节使各支管风量达到设计要求改变阀门开度增加阀门个数第8章通风管道系统的设计计算假定流速法设计步骤（4）并联管路的阻力平衡——使各送、排风点达到预期的风量。说明：①阻力不平衡率：一般通风系统15%除尘系统10%调整支管管径VqfVpfqKqpKp,（5）计算系统的总阻力，包括系统设备阻力在内。（6）选风机。hmqPapKKKKKKKKhmqPapVqqqqppppfVf/15.115.1~1.1;1.120.12.1~15.1;15.1~1.1/33,总风量，总阻力，。气力输送系统；除尘系统排风系统风量附加系数，一般送。气力输送系统；除尘系统排风系统风压附加系数，一般送风机风量，风机风压，第8章通风管道系统的设计计算假定流速法设计步骤'''',',2.12.1NNppqqfffVfV说明：①选风机不仅要考虑风量和阻力，还要考虑输送气体性质。②风机在非标准状态下工作，风量、风压及电动机功率需换算成标准状况参数后，再从风机样本上选取。3'3','3,///mkgkWPahmNpqkWPahmNpqffVffV，非标准状态下空气密度、、、、风压及功率，非标准状态下风机风量，，、、风压及功率，标准状态下风机风量、，，’第8章通风管道系统的设计计算假定流速法设计步骤☆例题：一除尘系统，风管用钢板制作，输送含有铁矿粉尘的空气，气体温度为常温。该系统采用矩形伞形排风罩，CLSφ800型水膜除尘器，其进口尺寸为318mm×552mm，除尘器阻力△pc=900Pa,对该系统进行水力计算，确定风管断面尺寸和阻力，并选风机。第8章通风管道系统的设计计算§8.4均匀送风管道设计计算定义：均匀送风是把等量的空气经由风道侧壁（开有条缝、孔口或短管）均匀的输送到各个空间的送风方式。优点：1）可使送风房间空气分布均匀2）制作简单，材料节约。适用：通风、空调、冷库、烘房及气幕第8章通风管道系统的设计计算jjpv2ddpv2qdjdjpppvvv2)(2228.4.1均匀送风管道的设计原理vjvdv静压差产生的流速动压差产生的流速实际流速ddpv2风管内的轴向流速djdjppvvtg方向（出流角α）实际流速与风管轴向的夹角第8章通风管道系统的设计计算vfqv36000。流的有效面积，影面积，即孔口倾斜出在气流垂直方向上的投孔口孔口流量系数式中：20mffvvfffj00sinjjjvpfvfvvvfq23600360036000000孔口f0平均流速jvvfqv0003600孔口f0流量jjpv2f0fvjvdVqv0按f计算按f0计算第8章通风管道系统的设计计算断面不变的矩形送、排风管，采用条缝形风口送、排风。不采用均匀送、排风，风口上的风速分布1212送风——任意1、2断面能量方程：pj1+pd1=pj2+pd2+Δpm1-2+Δpz1-2qv不断，风管断面面积F不变vd2pd2Δppj2vj2合速v方向向vj偏，且变大第8章通风管道系统的设计计算8.4.2实现均匀送风的措施分析不采用均匀送、排风，风口上的风速分布送风排风21排风——任意1、2断面能量方程：pj1+pd1=pj2+pd2+Δpm1-2+Δpz1-2qv不断，风管断面面积F不变vd2pd2Δppj2vj2合速v方向向vd偏，且变大第8章通风管道系统的设计计算分析改变孔口流量系数μ采用锥形风管改变送风管断面面积F第8章通风管道系统的设计计算改变进口面积f0f0/F0.4近似认为均匀（条缝形风口）措施基本要求①各侧孔或短管的出流风量相等；②出口气流尽量垂直侧壁，即出流角α接近90°，否则尽管风量相等也不会均匀。第8章通风管道系统的设计计算8.4.3实现均匀送风的基本条件jvpfq2360000（a)qv0相等，即pj及μ相等f0不变侧孔静压相等条件pj1+pd1=pj2+pd2+Δpm1-2+Δpz1-2pj1=pj2pd1-pd2=Δpm1-2+Δpz1-2两侧孔静压相等的条件是两侧孔间的动压降Δpd=两侧孔间的压力损失（Δpm1-2+Δpz1-2）第8章通风管道系统的设计计算流量系数孔口相对流量：qv0/qvα≥60°，=0.1~0.5的范围，对于锐边的孔口可近似认为μ≈0.6≈常数0.40.50.60.70.80.11.00.50L各侧孔流量系数μ相等（b)vqvq第8章通风管道系统的设计计算djdjppvvtg据文献，第一侧孔α≥60°（pj/pd≥3.0，即vj/vd≥1.73），可使α向着风道末端逐渐增大。比值愈小，出流就会向风管末端偏斜，难于达到均匀送风的目的。pj/pd增大，使出流角α增大孔口处装置垂直于侧壁的挡板，或把孔口改成短管。侧孔气流出流方向与送风均匀性第8章通风管道系统的设计计算①确定侧孔的个数、间距、面积f0及出风量qv0，②确定风管断面尺寸F和风管阻力Δp。设计内容第8章通风管道系统的设计计算8.4.4均匀送风管道的计算。，表侧孔平均出流速度，侧孔个数总48/36000200smvmvqfv取）孔口流量系数，（按6.00vvj步骤：①确定侧孔个数，间距及每个侧孔的送风量。②计算侧孔面积f0，侧孔静压流速vj。第8章通风管道系统的设计计算③计算送风管道直径D1按vj/vd≥1.73，设定vd1计算D143600111dvvqDD1D2D3D4D5D6D7D8D9D10qv1vd1qv0第8章通风管道系统的设计计算④计算管道阻力Δpm1-2=Rm1-2l1-2qv1-2（qv1-qv0)D（以D1为近似平均直径）Δpz1-2=ζpd1Rm1-2qv0/qv1表8-7ζD1D2D3D4D5D6D7D8D9D10qv1qv0vd1pd1=[ρ(vd1)2]/2第8章通风管道系统的设计计算⑤计算D21-2能量方程：D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10qv1qv0vd1qv2pj1+pd1=pj2+pd2+Δpm1-2+Δpz1-2pd2vd2pj1=pj2qv2D2⑥依此类推，重复④、⑤，求Δp2-3及D3等，断面1处具有的全压为均匀送风管道的总阻力。第8章通风管道系统的设计计算1）理解风管内气体流动阻力2）掌握通风管道的水利计算3）掌握均匀管道的水利计算Rm线算图使用方法：已知任意两参数，可求出其他两参数。流量Q、管径D、流速v、比摩阻Rm使用条件：1）λ值为紊流过渡区；2）B0=101.325kPa，t0=20℃，ρ0=1.204kg/m3，ν0=15.06×10-6m2/s，K0=0.15mm实际条件与此不符，则需修正3）圆形钢制风管第8章通风管道系统的设计计算smmkgmPaRmPaRRRmmmm////)/()/(2301.0091.000实际空气运动粘度，实际空气密度，线算图查出的比摩阻，实际比摩阻，修正：1）ρ≠ρ0、ν≠ν0第8章通风管道系统的设计计算kPaBCtBKtKOBt实际大气压力，实际空气温度，大气压力修正系数温度修正系数9.0825.03.101/27320273温度和大气压力修正曲线公式法查图法修正：2）t≠t0、B≠B00mBtmRKKR第8章通风管道系统的设计计算smvKKvKr/2825.0管内空气流速，管壁粗糙度，见表0mrmRKR修正：3）K≠K0公式法18见表管壁粗糙度修正系数，rK查表法第8章通风管道系统的设计计算圆圆矩圆矩则，，DDRRvvvmmbaabDv2圆圆矩圆矩则，，DDRRqqLmmvv当量直径：与矩形风管有相同Rm的圆形风管直径。流速当量直径定义：流量当量直径25.0625.0)()(3.1baabDL定义：使用Dv时，用v查Rm使用DL时，用qv查Rm注意第8章通风管道系统的设计计算减小渐扩管和渐缩管三通措施：问题：合流三通局部阻力系数常出现负值，为什么？第8章通风管道系统的设计计算减小弯管措施：第8章通风管道系统的设计计算管道进出口管道和风机的连接减小措施：第8章通风管道系统的设计计算例题1:兰州市某厂一通风系统，风管用薄钢板制作，已知qv=3600m3/h(1m3/s)，管内空气流速v=12m/s，空气温度t=100℃，求风管的管径和单位长度摩擦阻力。例题2：有一表面光滑的砖砌风管（K=3mm），断面尺寸为500×400mm，流量qv=1m3/s(3