1、通風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算,第六章,第六章：通風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算,通風(fēng)管道計(jì)算有兩個(gè)基本的任務(wù)： 一是確定管道的阻力, 以確定通風(fēng)除塵系統(tǒng)所需的風(fēng)機(jī)性能; 二是確定管道的尺寸(直徑)，管道設(shè)計(jì)的合理與否直接影響系統(tǒng)的投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。,一. 管道壓力計(jì)算 (一) 管道的阻力計(jì)算 管道的阻力包括摩擦阻力和局部阻力. 摩擦阻力由空氣的粘性力及空氣與管壁之間的摩擦作用產(chǎn)生, 它發(fā)生在整個(gè)管道的沿程上, 因此也稱為沿程阻力。,第六章：通風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算,管道的阻力計(jì)算 局部阻力則是空氣通過(guò)管道的轉(zhuǎn)彎, 斷面變化, 連接部件等處時(shí), 由于渦流、沖擊作用產(chǎn)生的能量損失.,第六章：通風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算,6.1.1摩擦

2、阻力的計(jì)算,其中：為摩阻系數(shù)， l為管長(zhǎng)，d為管徑或流速當(dāng)量直徑（4Rs，Rs=f/x），Rm為單位長(zhǎng)度摩擦阻力。,（6-2-1）,摩阻系數(shù)的確定：,1、層流區(qū)Re2000,2、臨界區(qū)Re=2000-4000,3、紊流區(qū)Re4000,2.3.1.2摩擦阻力計(jì)算 值的確定,Rm值的計(jì)算和修正 制成圖表，已知流量、管徑、流速、阻力四個(gè)參數(shù)中兩個(gè)，可查得其余兩個(gè)，是在一定條件下锝出,Rm值的計(jì)算和查取（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：,返回,返回,Rm值的修正： （1）密度、運(yùn)動(dòng)粘度的修正,（2）溫度、大氣壓和熱交換修正,繼續(xù),式中,（3）管壁粗糙度的修正,矩形風(fēng)管的摩擦阻力計(jì)算 主要考慮當(dāng)量直徑的確定，有流速當(dāng)量直

3、徑和流量當(dāng)量直徑 （1）流速當(dāng)量直徑,例6-1有一表面光滑的磚砌風(fēng)道（K3mm），斷面500400mm，L1m3/s，求Rm,解：v1(0.4 0.5)=5 m/s Dv=2ab/(a+b)=444mm 查圖2-3-1 得Rm00.62Pa/m Kr=(3 5)0.25=1.96 Rm=1.96 0.62=1.22 Pa/m,（2）流量當(dāng)量直徑,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 查圖2-3-1 得Rm00.61Pa/m Kr=(3 5)0.25=1.96 Rm=1.96 0.61=1.2Pa/m,2. 局部阻力

4、 局部阻力計(jì)算式為: Z=U2/2 Pa 其中為局部阻力系數(shù), 根據(jù)不同的構(gòu)件查表獲得. 在通風(fēng)除塵管網(wǎng)中, 連接部件很多, 因此局部阻力較大, 為了減少系統(tǒng)運(yùn)行的能耗, 在設(shè)計(jì)管網(wǎng)系統(tǒng)時(shí), 應(yīng)盡可能降低管網(wǎng)的局部阻力. 降低管網(wǎng)的局部阻力可采取以下措施: (1) 避免風(fēng)管斷面的突然變化;,第六章：通風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算,2. 局部阻力 (2) 減少風(fēng)管的轉(zhuǎn)彎數(shù)量, 盡可能增大轉(zhuǎn)彎半徑; (3) 三通匯流要防止出現(xiàn)引射現(xiàn)象, 盡可能做到各分支管內(nèi)流速相等. 分支管道中心線夾角要盡可能小, 一般要求不大于30; (4) 降低排風(fēng)口的出口流速, 減少出口的動(dòng)壓損失; (5) 通風(fēng)系統(tǒng)各部件及設(shè)備之間的

5、連接要合理, 風(fēng)管布置要合理.,第六章：通風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算,(二) 管內(nèi)壓力分布 分析管內(nèi)壓力分布的目的是了解管內(nèi)壓力的分布規(guī)律, 為管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供依據(jù). 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.,第六章：通風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算,氣體管網(wǎng)壓力分布圖,主要結(jié)論： (1) 風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓等于風(fēng)管的阻力和出口動(dòng)壓損失之和; (2) 風(fēng)機(jī)吸入段的全壓和靜壓都是負(fù)值, 風(fēng)機(jī)入口處的負(fù)壓最大; 風(fēng)機(jī)壓出段的全壓和靜壓都是正值, 在出口處正壓最大; (3) 各分支管道的壓力自動(dòng)平衡.,第六章：通風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算,水力計(jì)算步驟（假定流速法）,計(jì)算前，完成管網(wǎng)布置，確定流量分配 繪草圖，編號(hào)

6、 確定流速 確定管徑 計(jì)算各管段阻力 平衡并聯(lián)管路 計(jì)算總阻力，計(jì)算管網(wǎng)特性曲線 根據(jù)管網(wǎng)特性曲線，選擇動(dòng)力設(shè)備,水力計(jì)算步驟（平均壓損法）,計(jì)算前，完成管網(wǎng)布置，確定流量分配 繪系統(tǒng)圖，編號(hào)，標(biāo)管段L和Q，定最不利環(huán)路。 根據(jù)資用動(dòng)力，計(jì)算其平均Rm。 根據(jù)Rm和各管段Q，確定其各管段管徑。 確定各并聯(lián)支路的資用動(dòng)力，計(jì)算其Rm 。 根據(jù)各并聯(lián)支路Rm和各管段Q，確定其管徑。,水力計(jì)算步驟（靜壓復(fù)得法）,計(jì)算前，完成管網(wǎng)布置 確定管道上各孔口的出流速度。 計(jì)算各孔口處的管內(nèi)靜壓Pj和流量。 順流向定第一孔口處管內(nèi)流速、全壓和管道尺寸。 計(jì)算第一孔口到第二孔口的阻力P12。 計(jì)算第二孔口處的動(dòng)

7、壓Pd2。 計(jì)算第二孔口處的管內(nèi)流速，確定該處的管道尺寸。 以此類推，直到確定最后一個(gè)孔口處的管道斷面尺寸。,計(jì)算例題,例6-5 如圖所示通風(fēng)管網(wǎng)。風(fēng)管用鋼板制作，輸送含有輕礦物粉塵的空氣，氣體溫度為常溫。除塵器阻力為1200Pa，對(duì)該管網(wǎng)進(jìn)行水力計(jì)算，并獲得管網(wǎng)特性曲線。,返回,解：,1對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)出管段長(zhǎng)度和各排風(fēng)點(diǎn)的排風(fēng)量。 2選定最不利環(huán)路，本系統(tǒng)選擇1-3-5-除塵器-6-風(fēng)機(jī)-7為最不利環(huán)路。 3根據(jù)各管段的風(fēng)量及選定的流速，確定最不利環(huán)路上各管段的斷面尺寸和單位長(zhǎng)度摩擦阻力。 根據(jù)表2-3-3，輸送含有輕礦物粉塵的空氣時(shí)，風(fēng)管內(nèi)最小風(fēng)速為：垂直風(fēng)管12m/s，水平風(fēng)管14

8、m/s。 考慮到除塵器及風(fēng)管漏風(fēng)，取 5的漏風(fēng)系數(shù)，管段 6及 7的計(jì)算風(fēng)量為 6300*1.05 6615m3h。,返回,管段1 水平風(fēng)管，初定流速為14m/s。根據(jù) Ql 1500m3/h（0.42m3/s）、v1= 14m/s所選管徑按通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格調(diào)整為：D1200mm；實(shí)際流速v113.4m/s；由圖2-3-1查得，Rm1=12.5Pa/m 同理可查得管段3、5、6、7的管徑及比摩阻，具體結(jié)果見表2-3-5。 4.確定管段2、4的管徑及單位長(zhǎng)度摩擦力，見表2-3-5。 5.計(jì)算各管段局部阻力 例如：,繼續(xù),420,返回,6.計(jì)算各管段的沿程阻力和局部阻力(見表2-3-5) 7.對(duì)并

9、聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡：,繼續(xù),圖,返回,8.計(jì)算系統(tǒng)總阻力，獲得管網(wǎng)特性曲線 最不利環(huán)路所有串聯(lián)管路1-3-5-6-7阻力之和。,繼續(xù),返回1,返回2,均勻送風(fēng)管道設(shè)計(jì),一、設(shè)計(jì)原理,繼續(xù),靜壓產(chǎn)生的流速為：,空氣在風(fēng)管內(nèi)的流速為：,空氣從孔口出流時(shí)的流速為：,如圖所示：出流角為：,返回,孔口出流風(fēng)量：,由上式得f0上的平均流速v0為：,繼續(xù),返回,風(fēng)口的流速分布如圖：（矩形送風(fēng)管斷面不變）,*要實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)可采取的措施（如圖） 1、設(shè)阻體； 2、改變斷面積； 3、改變送風(fēng)口斷面積； 4、增大F，減小f0。,繼續(xù),返回,二、實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)的基本條件： 保持各側(cè)孔靜壓、流量系數(shù)相等, 增大出流角。

10、1、保持各側(cè)孔靜壓Pj相等；,2、保持各側(cè)孔流量系數(shù)相等； 與孔口形狀、流角以及L0/L= 有關(guān)，當(dāng)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數(shù)和側(cè)孔流量系數(shù) 1、直流三通局部阻力系數(shù)：由L0/L查表2-3-6； 2、側(cè)孔流量系數(shù)=0.60.65； 四、均勻送風(fēng)管道計(jì)算方法,繼續(xù),返回,五、計(jì)算例題 如圖所示：總風(fēng)量為8000m3/h的圓形均勻送風(fēng)管道采用8個(gè)等面積的側(cè)孔均勻送風(fēng)，孔間距為1.5M，確定其孔口面積、風(fēng)管各斷面直徑及總阻力。,繼續(xù),解：1、確定孔口平均流速v0，,注意：把每一段起始斷面的動(dòng)壓作為該管段的平均動(dòng)壓，并假設(shè)、為

11、常數(shù)，將產(chǎn)生一定誤差，但在工程實(shí)際是允許的。,一、系統(tǒng)劃分,當(dāng)車間內(nèi)不同地點(diǎn)有不同的送、排風(fēng)要求，或車間面積較大，送、排風(fēng)點(diǎn)較多時(shí)，為便于運(yùn)行管理，常分設(shè)多個(gè)送、排風(fēng)系統(tǒng)。除個(gè)別情況外，通常是由一臺(tái)風(fēng)機(jī)與其聯(lián)系在一起的管道及設(shè)備構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)劃分的原則： 1空氣處理要求相同、室內(nèi)參數(shù)要求相同的，可劃為同一系統(tǒng)。 2同一生產(chǎn)流程、運(yùn)行班次和運(yùn)行時(shí)間相同的，可劃為同一系統(tǒng)。 3對(duì)下列情況應(yīng)單獨(dú)設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)： （1）兩種或兩種以上的有害物質(zhì)混合后能引起燃燒或爆炸； （2）兩種有害物質(zhì)混合后能形成毒害更大或腐蝕性的混合物或化合物； （3）兩種有害物質(zhì)混合后易使蒸汽凝結(jié)并積聚粉塵； （4）放散劇毒物

12、質(zhì)的房間和設(shè)備。,第六章：通風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算,4除塵系統(tǒng)的劃分應(yīng)符合下列要求： （1）同一生產(chǎn)流程、同時(shí)工作的揚(yáng)塵點(diǎn)相距不大時(shí)，宜合為一個(gè)系統(tǒng)； （2）同時(shí)工作但粉塵種類不同的揚(yáng)塵點(diǎn)，當(dāng)工藝允許不同粉塵混合回收或粉塵無(wú)回收價(jià)值時(shí)，也可合設(shè)一個(gè)系統(tǒng)； （3）溫濕度不同的含塵氣體，當(dāng)混合后可能導(dǎo)致風(fēng)管風(fēng)結(jié)露時(shí)，應(yīng)分設(shè)系統(tǒng)。 5如排風(fēng)量大的排風(fēng)點(diǎn)位于風(fēng)機(jī)附近，不宜和遠(yuǎn)處排風(fēng)量小的排風(fēng)點(diǎn)合為同一系統(tǒng)。增設(shè)該排風(fēng)點(diǎn)后會(huì)增大系統(tǒng)總阻力。,第六章：通風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算,通風(fēng)管道系統(tǒng)劃分,二、風(fēng)管布置,風(fēng)管布置直接關(guān)系到通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)的總體布置，它與工藝、土建、電氣、給排水等專業(yè)關(guān)系密切，應(yīng)相互配合、協(xié)調(diào)一致。

13、 1除塵系統(tǒng)的排風(fēng)點(diǎn)不宜過(guò)多，以利各支管間阻力平衡。如排風(fēng)點(diǎn)多，可用大斷面集合管連接各支管。集合管內(nèi)流速不宜超過(guò)3m/s，集合管下部設(shè)卸灰裝置。 2除塵風(fēng)管應(yīng)盡可能垂直或傾斜敷設(shè)，傾斜敷設(shè)時(shí)與水平面夾角最好大于45。如必需水平敷設(shè)或傾角小于30時(shí)，應(yīng)采取措施，如加大流速、設(shè)清掃口等。 3輸送含有蒸汽、霧滴的氣體時(shí)，如表面處理車間的排風(fēng)管道，應(yīng)用不小于0.005的坡度，以排除積液，并應(yīng)在風(fēng)管的緊低點(diǎn)和風(fēng)機(jī)底部裝設(shè)水封泄液管。 4在除塵系統(tǒng)中，為防止風(fēng)管堵塞，風(fēng)管直徑不宜小于下列數(shù)值： 排送細(xì)小粉塵 80mm 排送較粗粉塵（如木屑） 100mm 排送粗粉塵（有小塊物體） 130mm 5排除含有劇毒

14、物質(zhì)的正壓風(fēng)管，不應(yīng)穿過(guò)其它房間。 6風(fēng)管上應(yīng)設(shè)置必要的調(diào)節(jié)和測(cè)量裝置（如閥門、壓力表、溫度計(jì)、風(fēng)量測(cè)定孔和采樣孔等）或預(yù)留安裝測(cè)量裝置的接口。調(diào)節(jié)和測(cè)量裝置應(yīng)設(shè)在便于操作和觀察的地點(diǎn)。 7風(fēng)管的布置應(yīng)力求順直，避免復(fù)雜的局部管件。彎頭、三通等管件要安排得當(dāng)，與風(fēng)管的連接要合理，以減少阻力和噪聲。,第六章：通風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算,風(fēng)管布置,三、風(fēng)管斷面形狀的選擇和管道定型化,（一）風(fēng)管斷面形狀的選擇 風(fēng)管斷面形狀有圓形和矩形兩種。兩者相比，在相同斷面積時(shí)圓形風(fēng)管的阻力小、材料省、強(qiáng)度也大；圓形風(fēng)管直徑較小時(shí)比較容易制造，保溫亦方便。但是圓形風(fēng)管管件的放樣、制作較矩形風(fēng)管困難；布置時(shí)不易與建筑、結(jié)構(gòu)

15、配合，明裝時(shí)不易布置得美觀。,當(dāng)風(fēng)管中流速較高，風(fēng)管直徑較小時(shí)，例如除塵系統(tǒng)和高速空調(diào)系統(tǒng)都用圓形風(fēng)管。當(dāng)風(fēng)管斷面尺寸大時(shí)，為了充分利用建筑空間，通常采用矩形風(fēng)管。例如民用建筑空調(diào)系統(tǒng)都采用矩形風(fēng)管。 矩形風(fēng)管與相同斷面積圓形風(fēng)管的阻力比值為： 式中 Rj矩形風(fēng)管的比摩阻； Ry圓形風(fēng)管的比摩阻； a、b矩形風(fēng)管的兩個(gè)邊長(zhǎng)。在風(fēng)管斷面積一定時(shí)，寬高比a/b的值增大，Rj/Ry的比值也增大。 矩形風(fēng)管的寬高比最高可達(dá)81，但自11至81表面積要增加60%。因此設(shè)計(jì)風(fēng)管時(shí)，除特殊情況外，寬高比愈近接于1愈好，可以節(jié)省動(dòng)力及制造和安裝費(fèi)用。適宜的寬高比在3.0以下。,(二)管道定型化 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)

16、濟(jì)的發(fā)展，通風(fēng)，空調(diào)工程大量增加。為了最大限度地利用板材，實(shí)現(xiàn)風(fēng)管制作，安裝機(jī)械化、工廠化，在國(guó)家建委組織下，1975年確定了通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格。 通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格有圓形和矩形兩類。必須指出： 1通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格中，圓管的直徑是指外徑，矩形斷面尺寸是其外邊長(zhǎng)，即尺寸中都包括了相應(yīng)的材料厚度。 2為了滿足阻力平衡的需要，除塵風(fēng)管和氣密性風(fēng)管的管徑規(guī)格較多。 3管道的斷面尺寸(直徑和邊長(zhǎng))采用R20系列，即管道斷面尺寸是以公比數(shù)1.12的倍數(shù)來(lái)編制的。,四、風(fēng)管材料的選擇,用作風(fēng)管的材料有薄鋼板、硬聚氯乙烯塑料板、膠合板、纖維板，礦渣石膏板，磚及混凝土等。需要經(jīng)常移動(dòng)的風(fēng)管，則大多用柔性材料制成各種

17、軟管，如塑料軟管、橡膠管及金屬軟管等。,風(fēng)管材料應(yīng)根據(jù)使用要求和就地取材的原則選用。 薄鋼板是最常用的材料，有普通薄鋼板和鍍鋅薄鋼板兩種。它們的優(yōu)點(diǎn)是易于工業(yè)化加工制作、安裝方便、能承受較高溫度。鍍鋅鋼板具有一定的防腐性能，適用于空氣濕度較高或室內(nèi)潮濕的通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)，有凈化要求的空調(diào)系統(tǒng)。除塵系統(tǒng)因管壁摩損大，通常用厚度為1.53.0mm的鋼板。一般通風(fēng)系統(tǒng)采用厚度為0.51.5mm的鋼板。 硬聚氯乙烯塑料板適用于有腐蝕作用的通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)。它表面光滑，制作方便，這種材料不耐高溫，也不耐寒，只適用于10+60；在輻射熱作用下容易脆裂。 以磚，混凝土等材料制作風(fēng)管，主要用于需要與建筑、結(jié)構(gòu)配合

18、的場(chǎng)合。它節(jié)省鋼材，結(jié)合裝飾，經(jīng)久耐用，但阻力較大。在體育館、影劇院等公共建筑和紡織廠的空調(diào)工程中，常利用建筑空間組合成通風(fēng)管道。這種管道的斷面較大，使之降低流速，減小阻力，還可以在風(fēng)管內(nèi)壁襯貼吸聲材料，降低噪聲。,第六章：通風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算,風(fēng)管材料,五、風(fēng)管的保溫,當(dāng)風(fēng)管在輸送空氣過(guò)程中冷、熱量損耗大，又要求空氣溫度保持恒定，或者要防止風(fēng)管穿越房間時(shí)對(duì)室內(nèi)空氣參數(shù)產(chǎn)生影響及低溫風(fēng)管表面結(jié)露，都需要對(duì)風(fēng)管進(jìn)行保溫。 保溫材料主要有軟木、聚苯乙烯泡沫塑料、超細(xì)玻璃棉，玻璃纖維保溫板、聚氨酯泡沫塑料和蛭石板等。它們的導(dǎo)熱系數(shù)大都在0.12Wm以內(nèi)。通過(guò)管壁保溫層的傳熱系數(shù)一般控制在1.84Wm2以內(nèi)。 保溫層厚度要根據(jù)保溫目的計(jì)算出經(jīng)濟(jì)厚度，再按其它要求來(lái)校核。 保溫層結(jié)構(gòu)可參閱有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖。通常保溫結(jié)構(gòu)有四層： (1)防腐層，涂防腐油漆或?yàn)r青。 (2)保溫層，填貼保溫材料。 (3)防潮層，包油毛氈、塑料布或刷瀝青。用以防止潮濕空氣或水分侵入保溫層內(nèi)，從而破壞保溫層或在內(nèi)部結(jié)露。 (4)保護(hù)層。室內(nèi)管道可用玻璃布、塑料布或木板、膠合板作成，室外管道應(yīng)用鐵絲網(wǎng)水泥或鐵皮作保護(hù)層。,第六章：通風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算,風(fēng)管保溫,六、進(jìn)、排風(fēng)口,(一)進(jìn)風(fēng)口 進(jìn)風(fēng)口是通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)采集室外新鮮空氣的入口，其位置應(yīng)滿足下列要求： 1應(yīng)設(shè)在室外空氣較清潔的地點(diǎn)。進(jìn)風(fēng)口處室外空氣