风管设计课程(修正版).ppt

风管设计课程,大金(中国)投资有限公司 技术部研修课,PPT06012A,大金风管机介绍,空调机,室外空气,室外空 气滤网,阀门,回风,室内,消声弯头,送风口,阀门,阀门,消声弯头,送风,回风风管,送风风管,软接头,风管系统的构成,风管的分类,风管称呼及压力范围,设计相关单位,常用压力单位 帕斯卡（Pa）：国际标准压力单位，表示每平方米所受的牛顿力。 公斤/厘米（Kg/cm）：主要用于表示空调系统内部的压力。 毫米汞柱（mmHg）：主要用于表示大气的压力。 毫米水柱（mmH2O）：主要用于表示空气流动的压力，风管设计中 主要使用的单位;也用来表示空气的阻力。,各种压力单位的换算： 一标准大气压力 = 760mmHg 10.33mH2O 1Kg/cm 0.1MPa,静压、动压和总压,这里只施加静压,全压,静压,可在这里 测定动压,全压= 静压+动压,静压,静压： 最容易理解的话来说，急速 吹气球使其膨胀起来时，虽 然内部形成了大气以上的压 力，但因手捏住了出气口， 所以空气并不流动。 1mmAq9.8010Pa,动压： 空气是密度非常小的物质， 不施加压力就不流动，但是 此压力是很微小的。如上图 所示，在使其面临空气流动 的检测口处，如要制止流动 就要改变压力。此压力取决 于速度v。,全压: 静压+动压,基本参数介绍,机外静压（排出部分+吸入部分） 这里所计算的压力损失称为机外静压。 所谓机内阻力是指空调机内部（盘管、滤网、外壳）的损失部分。,吸入口,吹出口,全压,静压,动压,风管设计方法,等速法 预先确定风管中各部位的速度（风速）并确定风管截面积尺寸的方法。 虽然速度已确定，但因各部分的摩擦损失不同，还有分支部分教多的风管等因素， 这一方法并不实用，所以几乎不用。 用途：气动输送粉末。,等压法（等摩擦法、定压法） 把每米风管的损失作为定植的方法。 在确定了达到基准的损失时，对各部分的送风量就以该损失为定植，自动地形成 确定风速的反复作业。在算出了风管延长至最大长度时的基准损失时，就能立即 得出直管部分的损失。 本方法已成为目前风管设计的主流。,静压再获得法 用于现在很少见的高速风管,全压法 根据Pt=Ps+Pv的既定原理，按全压基准设计的方法。 这是现有风管设计发中最合理的方法，已成为风管设计的主流。,风管系统设计步骤,风管设计（1）,1风管内的气流速度 之所以特别注意气流速度主要是为了对付噪音。如果风速高，就可使用 细风管，从而节省工程费用。但是反过来增加电机的动力却不够经济。,低速风管最大值(m/s),风管设计（2） 每单位长度的标准摩擦损失(等压法),历来低速风管中. 送风管以0.8 1.5Pa/m(平均1.00Pa/m)为基准, 回风管以0.6 1.0Pa/m(平均0.82Pa/m)为基准. 这里之所以缩小回风管的风速值,除了对付噪音之外, 还有风管强度上的理由.因回风管位于吸风部分,与风 管相反,受到来自外部的压力,要注意减轻其负荷.,风管设计（3） 圆形风管对方形风管的换算,如果风量(m/h)与标准摩擦损失(Pa/m)已确定,就能从书上的” 风管阻力线图”上一举读出摩擦损失、风速、圆形风管直径。 一读出圆形风管直径，该尺寸就可以从圆形变为方形。 此时若认为无论圆形还是方形只要截面积相同即可，那就错了。 这是因为风管的外部周长不同。例如：截面积为1m的正方形风 管，其边长为4m。 而与其对应的圆形风管边长却为3.54m，与方形风管的正方形要 差13%。这一关系随着方形风管的长边、短边之比即纵横比变得 越大，成为扁平式长方形风管 时，该差值也就变得越大。,风管设计（4） 纵横比的设定,纵横比越大，风管的周长也就越大，会产生下列麻烦的问题： 1 风管的制作费用提高 2 风管表面的热损失增大 3 风管的压力损失增大 4 在风管内部引起的偏流，还会引起风量的波动 对应的方法只有减少纵横比。,理想比值： H/W=4 8 H： 风管高度 W： 风管宽度 圆管： r/D=1.5-2.0 r: 转弯半径 D: 圆管直径,主风管和分支风管的许可风速,一、通风量的确定,Q：空调设备中所需的通风量Qm/h qs：显热负荷kW CP：空气的定压比热kJ/（kg.） ：空气的密度kg/m CP =1.2kJ/(m.) tr:室温 ts:喷出口温度, （）,（）,假定 ,（）式,：送风量（ m3/min）,：制冷显热（）,：吹出口的比体积（m3 ）,：吹出吸入温度差（）,能力下降的话会没有温度差,-(1),由(1)式得出,-(2),通风量的确定,新风量的计算,1、根据建筑物结构特点选择不同安装形式的新风换气机 2、根据房间用途、面积、内部人员数量确定合适的新风量 3、根据确定的新风量选择设备的规格和数量 (一般取30m/h),新风负荷的计算,在现实中做设计时， 新风负荷的计算往往不用在学校时用的那种方法， 而用经验公式： Qo=Qs+Ql ,Qs=0.29*吸取室外的空气量*温度差， Ql=720*吸取室外的空气量*绝对温度差， 吸取室外的空气量=30*房间面积*人员密度,二、确定送风口的数量和分布,确定使用风动扩散型还是细长风口型，从送风量到数量和尺寸、配置。 要点： 仔细研究扩散半径、到达距离/风速的分布，确定送风口的数量。 确定每一部分的风量处理。 确定风动扩散型或细长风口型的尺寸及类型（圆形、方形、细长形）。,气流组织 舒适性空调对于距地面约1.8m以内的居住空间的空气进行调节控制，保证它们维持在令人感到舒适的条件状态。 送风方式 从侧壁上部的水平送风 从地面朝上送风 从天花水平送风 从天花往下送风 回风口的位置 不要设置在送风口的附近，避免气流短路，影响室内气流分布 在人员密度高的房间、吸烟室、产生臭味和粉尘的房间等处，最好将回风口设置在天花顶上,风口风速 一般来说，送风口的结构越复杂，并且送风速度越大，则发生的噪音就越大。许可的最大送风速度主要取决于其发生噪音和房间的用途决定的许可噪音级别，同理，回风速度也和噪音有关，送风和回风速度的推荐值具体可见下表1和表2。,风速与人体舒适性的关系,风口的种类,壁式格栅出风口,天花线型出风口,天花扩散出风口,喷流风口,可开式百叶回风口,各种风口的设计(新风引入）,通道尺寸的决定因素是通过风速。 通常按2.5m/s的水平设计， 通道的有效开口面积一般为65%。,各种风口的设计,扩散半径 送出的空气逐渐扩展并扩散，末端的 气流速度降低，余留风速为0.25m/s时 的扩展半径称为最大扩散半径。同样， 余留风速为0.5m/s时的扩展半径称为 最小扩展半径。,P8&P31,天花扩散送风口(散流器),散流器 气流为贴附（平送型）型 适用于吊顶送风系统，按性能确定颈部的风速， 还须考虑安装的高度及场合 中间叶片芯可拆卸，便于安装，调试 尺寸由用户选定,壁式格栅送风口,格栅型 因为是挂壁型的代表产品，通常称为万向格栅。由横向格子（风窗）吹出的气流可作上下方面的调整，纵向格子吹出的气流可作左右方向的调整。并且格子后面还附有调整风量用的风口，称为风道。 到达距离 从墙面吹出的空气边扩展边行进，分别称为余流风速达到0.5m/s和降低到0.25m/s时的距离。,喷流风口,各种风口的设计（喷嘴型1）,要达到最远的距离，就应采取这种喷嘴型。用在剧场 和大厅里，能进行远距离送风，风速达到5m/s以上。 此外，为了免除产生噪音的烦恼，办公室和广播电台 的播音室里应采用低风速的送风口。,各种风口的设计（喷嘴型2）,旋流风口 具有送出旋转射流，诱导比大，风速衰减快 等特点，在通风空调系统中可做大风量大温 差送风以减少风口数量，可用于3米的低空间 送风也可用于10米高的大面积空间送风,也是一种喷嘴型送风口，且属送风方向能 上下左右变化的摇头型。适用于厨房等场 所的制冷。,天花线型送风口,各种风口的设计（天花线形风口）,采取在外围部分的窗上排列送风口以处理侧负荷（产生于周边区域）的方法。 该方法之所以在风管的末端部分设置细长形状风口，并以同一风速送风，是为 了配备一个很大的风箱，动压变成静压时需要挤出一部分气流。当然必须计算 风管的压力，并预计风箱的损失。,各种风口的设计（常用风速-经济性平衡）,单位:m/s,出风口的确定方法,1）将居室分成正方形或长方形以了解一个格栅的区域. 2）以L=3H且L=1.5S进行分割.,H,S,L,?思考题: 请将教室进行分割,并确定出风口位置.,送风口的推荐风速,可开式百叶回风口,回风口,回风格栅的许可风速,三、风管通道的确定,确定连接空调机、风机和各个喷出口、各个吸入口的合理风管通道（路径） ，同时确定风门等附属设备的位置。,风门：可用与调节风量和 阻断火灾时产生的烟 消音装置：可以吸收风机 和风管发生的噪音 全热交换器：用于回收排 气产生的热量和水分,风管的结构,风管的种类 一般分为两种，即圆形风管和矩形风管，其区别和适用场合如下表：,常见风管材料,镀锌铁板,金属保温软管,高分子材料制风管,风管的保温材料 常用的保温材料有离心玻璃棉和新型高分子材料。,风管内的阻力计算方法,摩擦损失(Pa): Pf = (L/d)(V/2g)r, = 摩擦系数 L = 风管长度:m d = 风管直径:m V = 风速:m/s r = 空气比重:kg/m(通常为1.2) g = 9.8m/s,实用管内的内面粗糙度: 管的种类 mm 冲压管、铜管、玻璃管 0.0015 氯乙烯管、聚乙烯管 0.005 钢管 0.045 0.15 电镀钢管 0.15 生锈的钢管 0.5 1.0 严重生锈的钢管 1.0 3.0,风管内的阻力包括由管壁引起的沿程阻力和伴随局部管路形状变化而产生的局部阻力。,沿程阻力(Pm) = 风管长度(l) 沿程摩擦损失系数(Rm),得出结果,已知条件,各段风管的风量 L 实 际 风 速 v 断 面 当 量 直 径 D,单位长度的摩擦阻力 Rm, 通风管道单位长度摩擦阻力线解图, 查矩形、圆形标准风管计算表,摩擦损失系数线图（镀锌钢板）,空气流量m/h 风管直径cm 空气流速m/s 沿程摩擦损失系数mmAq/m,该图是针对: 管壁粗糙度 =0.18 压力 =1atm(101.325kPa) 温度 =20 相对湿度 =60%,返回,风管计算尺,例题（圆形风管的计算）,以知： 一圆型风管 直径为 500mm 风管内部风速为 8m/s,求： 此风管内部的风量 Q 风管的摩擦阻力 P,矩形风管的计算方法,矩形风管转换圆形风管的方法：,（1）从长方形风管到圆形风管的计算式：,（2）圆形风管长方形风管换算表 风管设计课程P6 （3）考虑到风管的摩擦阻力和强度后，发现断面最好能接近正方形， 因此将纵横比定为8：1以下，最大也不能超过8：1。,D =,风管规格(国标),圆形风管(直径,mm),风管规格(国标),矩形风管(边长,mm),例题（矩形风管的计算）,已知： 一矩形风管 长为800mm 高为250mm 风管内部风速为 8m/s,求： 等效圆型直径 ？mm 风管内部风量 ？Q 风管内部摩擦阻力 ？P,250mm,800mm,例题结果,等效圆形风管直径:d=470mm,截面积=d/4=3.140.47/4 =0.173m 风量 =截面积风速 =0.173m8m/s=4982m/h,习题（圆形和矩形风管的计算）,0.065Pa 6400m/h 0.065Pa 6120m/h 6104m/h,420,0.09 3100 0.095 3240 2991 3240,？思考：将圆管转换成矩形风管（按1：4）,局部阻力 Pj (Pa) 可按下式计算：,：局部阻力系数，可通过查资料所得； ：风管内该压力损失发生处的空气流速，m/s ：空气的密度，kg/m3,弯管的设计标准,弯管的曲率： 圆形管 r/d = 1.5 2.0 矩形管 r/W = 0.5 1.5 长宽比 小于1:5 常用1经济 r/W = 1.0,弯管的设计例题,已知: H = 500mm W = 1000mm r = 1000mm 风量 = 8000M/h,求: 1 此风管的相当长度 2 此风管的摩擦损失,各种弯管的近似计算,L=24D,L=12D,L=9D,等效长度(L/D) L:风管长度 D:风管直径,习题,已知: 风管尺寸 L=6000mm h=400mm w=800mm r=1200mm 风管内风量 Q=10000m/h 求:风管的摩擦阻力,解答,T形分支管的计算,压力损失(Pa): P=(u/2) X=(u3/u1) :1.2kg/m u :管内空气平均流速 u1标准,风管局部阻力的简易计算方法,风管设计的注意要点（一）,（1）与水相比空气的热容量较小，而作为压缩性流体,空气与水相比运送 效率较差。因此减少运送阻力，对于节能也有很大关系。 （2）由于过度的局部阻力是产生噪音和震动的因素，尽量降低阻力是至关 重要的事情。因此必须注意以下几个要点。,a、空调机的位置应尽量靠近负荷，还应规划合理的风管线路。 b、制订通常的风管规划时，按推荐范围的风速加以设计。 c、弯曲部分尽量采用大曲率半径。 d、扩大，缩小风管时减缓变化角度。 e、风管截面的纵横比应尽量小于6，尤其不得大于10。,风管设计的注意要点（二）,要使风管的断面变化时，要避免急剧的变化，扩大部分要在 20以内，扩大部分要在45以内。不得已要超过这个值时， 务必要使用导流叶片。,风管设计的注意要点（三）,从弯曲处的内曲面到直线部分，在风管宽度约8倍（导流叶片时约4倍）以下 的位置上设置分支或者喷出口时，风量会不足（极端情况下不出风）。要尽 可能延长直线距离，或在弯曲处适当设置导流叶片，或在弯曲处做一个静压 箱，若再有可能产生风量不足时，可并接分离风门。,安装导流叶片,风管设计的注意要点（四）,静压箱 静压箱是送风系统减少动压、增加静压、稳定气流和减少气流振动的 一种必要的配件，它可使送风效果更加理想。 可分为送风末端静压箱、 柜机送/回风静压箱,送风末端静压箱 静压箱的内表面贴有吸音减震材料 ，起到降低噪声作用。送风道配置 静压箱能减少动压增加静压。起到 稳定气流作用，使之能得到更理想 的送风效果还可以根据用户要求特 殊制造做成圆形、方形等静压箱内 腔愈大，消声及增加静压愈大,柜机送/回风静压箱 此种静压箱用于送风机出口或者拐 弯处，它有降低噪声、减少动压、 稳定气流、改变气流方向等优点,风管设计的注意要点（五）,在选择的风管走向时,应考虑以下问题: 尽量缩短风管路径的距离 考虑室内的建筑和装潢情况 考虑风管的安装空间 考虑和其他电气、消防管道等的配合,保证房间的舒适性,和装潢格调和谐、统一,总阻力的计算,A：选择从一个回风格栅（或新风导流板）起到最远的送风格栅。 最长的风管线路（或是延程阻力可能最大的风管线路） B：算出仅在线路中的阻力损失以进入步骤（C），包括空调机内 部的压力损失。 C：将总的损失算出后再乘以1.1作10%的安全系数，就得出了全压 损失了。,风管内的总阻力等于沿程阻力和局部阻力之和，即P(Pa) 可按下式计算：,风扇特性曲线,FXS50LVE,Pa,15.5,标准静压（H）,标准静压（L）,标准静压使用下限,/m,风管抵抗曲線,实际使用点,目录标准点,抵抗,风量,风管阻力再大的话，,风量会下降,风管计算常用参数 -风扇曲线,风量(AFR)=14m3/min 机外静压=12mmH2O,设计例题,实习场：6米宽 20米长 层高4米 建议单位负荷量：300W/m2 1 确定风口位置和风管走向，画出风管系统草图 2设计各部份直风管的尺寸并确定弯管的r值（建议取1） 3计算各部分的摩擦阻力(建议主风管的风速8m/s） 4 计算弯管和分支管的当量长度 并算出整个风管系统的阻力。 5 将计算结果和空调机的“机外静压” 比较（总阻力/机外静压=1.1) 6 如果结果不符，进行修正后再计算 7 画出风管系统设计图,风管设计题,以知: 吸风格栅阻力 =2mmH2O 出风口阻力 =1mmH2O 主风管风速 =8m/s,求: 设计该风管系统,解答,风管设计题解题说明,1 根据主风管的风速8m/s和总风量200m/min， 可求出：摩擦阻力。 2 对B-E、C-D、F-G处的风速进行修正后计算出这部分 的摩擦阻力。 3 设计各部份直风管的尺寸， 并确定弯管B、C、G、H的r值（一般取1）。 4 计算弯管和分支管的相当长度， 并算出整个风管系统的阻力。 5 将计算结果和空调机的“机外静压”(118Pa) 比较（总阻力/机外静压=1.1)。 6 如果结果不符，进行修正后再计算。 7 画出风管系统草图。,根据上题列表,检查各风管(口)之间的阻力平衡情况，要求不平衡度15%。 如图中D风口与E风口之间的不平衡度 PA-B-C-D-F-G-H-I-PA-B-E-F-G-H-I,阻力平衡校核,Rm：单位长度风管的摩擦阻力损失，Pa/m l ：到最远送风口的送风管长度加上到最远回风口的回风管的长度，m k ：局部阻力损失与摩擦压力损失的比值 弯头三通少时，取k =1.02.0 弯头三通多的场合，可取到 k =3.05.0,风管阻力的简略算法,天圆地方：作接矩形分管，右接圆形风管,防火阀：表示70动作的常开阀,软接头,矩形散流器,送风,回风,通用表示法,软接头,风向表示,圆形散流器,风管绘图标准,90弯头,渐缩,渐扩,弯头后的分支,风管绘图标准,绘图标准（风口）,绘图标准（风管）,绘图标准（风管2）,风管的附件 风量调节阀 防火阀 消声静压箱 软接头 滤网,空调机,室外空气,室外空 气滤网,阀门,回风,室内,消声弯头,送风口,阀门,阀门,消声弯头,送风,回风风管,送风风管,软接头,设计实例,风扇动力,风扇动力计算公式,风管长 全圧,冷温水配管（来回）扬程,冷温水泵,空调机,房间,送风口,风冷热泵冷水机组,送风机,中央空调系统,热量2（显热）,水温差,空气温差,风扇动力计算,风管内风速,求断面积(风扇效率=0.5),风传送空间,风管内风速,求断面积,风传送空间,风扇动力,风扇动力计算,电机皮带轮选定,根据要求风量和机外静压,在风扇特性曲线上查出必要的电机输入和风扇转速 计算风扇电机皮带轮的半径 风扇皮带轮节径风扇转速 电机皮带轮节径= 电机转速 选择皮带 L=2C+1.57(D+d)+(D-d)2/4C C为轴距,D和d为两个皮带轮的节径,L为皮带轮的长度,电机皮带轮选定表,风机选型例题,已知： 大金FDY250KMY1空调机，要求输出风量为90m/min、机外静压为200Pa。 请选择皮带轮和传动皮带的规格(传动皮带的轴间距以353mm计算）,解答,皮带和皮带轮的型号,A 9cm B 11cm C 14cm,皮带轮及皮带的调整,L=0.016C,A 1.4KG - 2.1KG B 2.3KG - 3.5KG C 4KG - 6KG D 8KG - 12KG,风管施工（多风机空调）,风机出口与风道的连接,风机压出口至弯头的最小距离为L=1.5B2.5B B为风机出口之长边尺寸,风机吸入侧的尺寸规定,C=风机吸入口直径 B=风机出口之长边尺寸,D=1.25C E=30但不得超过45 F由E来决定,风机压出侧的接法,1风机压出侧可与不可的连接法见图 2风机吸入口与风管的连接对风机影 响甚大比较起来吸入侧的影响比压 出侧更为重要,设计时必须予足够重 视.,风机吸入口的作法,a:在吸入口前的直角弯头内加导流叶片，这一措施可以使容量损失减少20%。 b:风管A的尺寸取吸入口的1.25倍. c:在吸入管中线上装一长度为C=1/3D的板,风机吸入侧的接法,风管弯头的作法,弯头之间及送风口之间的间距,普通弯头不带导流叶片 L8W 普通弯头带导流叶片 L=8W 4W 直角弯头带导流叶片 L= 4W,如左图情况的 L1 L2 且 L2 = 8W,风扇的风量控制,风扇的风量控制有下列3种方法。,（1）风门控制方式 在风扇的送风侧或吸风侧采用风门节流。 单向节流运转的节能效果较小。,（2）吸风叶轮控制方式 通过开关设置于风扇吸风侧的扇型叶轮，使流入的风改变方向以减 低叶片的作功量。这比风门控制的节能效果大。,（3）转数控制（变频控制） 如果转数降低到80%，动力为（0.8）=52%，则降低率为1-0.52=0.48， 动力约减少了一半。,风扇特性（多叶风扇）,多叶风扇（西洛可风扇） 用于低速风管空调、各种空调机、送排风装置。风量在（m/min） 应注意过载、喘振等问题,多叶片风扇说明,多叶风扇的消耗动力随着风量的提高而增加。而后向风扇在表示最高效率 的同时还有消耗电力的最大值，达到此值之后，即使再增加风量，消耗电 力非但不上升，反而有所下降的倾向。这就是不能进行过负荷运转的特征。 这一特征称为限荷特性。,喘振 当风管系统的压力由于某种原因（如滤网网眼堵塞等）而变得异常高时， 风量显著缩小，仿佛在压力与风量的特性曲线处于山顶的状态下运转，风 扇的压力计剧烈的摆动，以很短的周期产生反复的脉动。这种状态称为喘 振，不是风扇的故障。设计是，绝对要选择不会引起喘振的区域。,风扇动力检验,例:如果转速降低到80%，动力就为(0.8)=52%, 则减低率为1-0.52=0.48,动力约减少了一半,安装要领,箱,护顶板,安装要领（墙壁吹出口、吸入口）,安装上的注意事项 1）要切实地往墙壁上安装吹出口、吸入口，注意不要因震动等原因使铆钉、螺丝 脱落。 2）安装时要使天花板和墙壁平行成线。 3）天花板与吹出口端部的间隔要留出150mm左右间隙以防弄脏天花板。 安装要领 1）如果从墙壁吹出口、吸入口外框的安装面漏气的话，就会弄脏墙面，所以安装 在外框里侧的防漏用缓冲垫接缝不能有缝隙，缓冲垫要够厚，安装面上的精加 工不能有凹凸不平和扭曲，安装螺栓要完全拧紧。安装面上有接缝时，要仔细 地施工接缝，注