风机知识风管设计洁净度PPT

风机的基础知识

风机的定义：是将原动机的能量转换为被输送气体的压力能和动能的一种机械设备。离心风机轴流风机叶片式风机容积式风机风机往复风机回转风机叶氏风机罗茨风机螺杆风机风机的类型：

离心式：流量小；风压大；高效率区宽；体积大；叶轮外径大；流道窄而长轴流式：流量大；风压小；高效率区窄；但对于动叶可调式轴流风机则高效率区宽，适宜变工况运行；体积小；叶轮直径小，叶道短宽。离心风机图片离心式风机转子图片轴流风机图片轴流风机转子图片风机相关概念：（1）压力:通风机的压力指压升（相对于大气的压力），即气体在风机内压力的升高值或者该风机进出口处气体压力之差。它有静压、动压、全压之分。性能参数指全压（等于风机出口与进口总压之差），其单位常用Pa、KPa、mH2O、mmH2O等表示。（2）流量:单位时间内流过风机的气体容积，又称风量。常用

Q来表示，常用单位是：m3/s、m3/min、m3/h（秒、分、小时）。有时候也用到“质量流量”，即单位时间内流过风机的气体质量，这个时候需要考虑风机进口的气体密度，与气体成份、当地大气压、气体温度、进口压力有密切影响，需经换算才能得到习惯的“气体流量”。

附件：气体流量换算方法（1）已知气体质量流量Qm，求气体体积流量Qv＝？计算公式：（Qv）=Qm/ρ(气体体积=气体质量/气体密度)

其中：ρ(气体密度)=P/R/T

P:气体压力；

R:气体常数=287；

T:气体绝对温度=（273+t）（2）已知温度在20℃条件下气体的体积流量，求在温度为

40℃条件下该气体的体积流量：

Qv（40℃）=Qv（20℃）×ρ（20℃）÷ρ（40℃）备注：此换算的前提是在两种状态下气体的质量流量相同。（3）转速：风机转子旋转速度。常以n来表示、其单位为

r/min(r表示转速，min表示分钟)（4）功率：驱动风机所需要的功率。常以N来表示、其单位为Kw。（5）风机标准进口状态:风机标准进口状态是指风机进口处的压力为一个大气压（101325Pa），温度为20℃，相对湿度为50％的空气状态，其密度为ρ＝1.2㎏/m3。

附件：电机级数与转速对应关系

2极电机（同步转速3000r/min

）；

4极电机（同步转速1500r/min

）；

6极电机（同步转速1000r/min

）；

8极电机（同步转速750r/min

）；

风机的构造和工作原理：风机主要由集流器、机壳、转子及电动机构成；根据其用途、机号大小及用户要求可以增加调节门、传动组、联轴器组、空气过滤器、出口逆止门（或三通门）、进出口软连接、液力偶合器、电动执行器、进风箱等配套零部件。叶轮是对空气做功的部件，由前盘、后盘和夹在两者之间的轮毂以及叶片组成。风流沿叶片间流道流动，在流道出口处，风流相对速度W2的方向与圆周速度u2的反方向夹角称为叶片出口构造角，以β2表示。根据出口构造角β2的大小，离心式通风机可分为前倾式（β2>90º)、径向式（β2=90º)和后倾式（β2<90º)三种，如图。β2不同，通风机的性能也不同。叶片出口构造角与风流速度图

进风口有单吸和双吸两种。在相同的条件下双吸风机叶（动）轮宽度是单吸风机的两倍。在进风口与叶（动）轮之间装有前导叶（有些通风机无前导器），使进入叶（动）轮的气流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。风机常见传动方式：轴承箱典型结构：轴流风机结构轴流风机基本调节方式1、变转速2、动叶静态调节3、动叶动态调节轴流风机原理轴流风机基元级理论全压方程Pt.ths=ρu(C2u-C1u)前导叶的作用：预旋后导叶的作用：减少出口扭速损失轴流风机性能特性

风机的维护：1、维护内容：2、空气过滤器的清理方法（当压差超过1000Pa时）:启动备用风机投入运行，停用需要更换滤网的风机，关闭该风机的入口调节门（或插板门）。将该风机空气过滤器门打开，抽出滤芯。采用肥皂水清洗凉干后再次使用。备注:用户也可以订购备品过滤芯以便交替更换使用.3、如需更换轴承,请按照总布置图提供的轴承型号购买并更换轴承(更换前应检查主轴是否受损,如果主轴受损,应对其进行修复后再安装新轴承),且应保证两盘推力轴承(电机侧)采用背靠背安装方式（适用于D式传动轴承箱）；如总布置图上无特别说明，推力轴承与端盖间轴向间隙应保留0.03～0.05mm。风机部件的拆装：1、轴承座拆卸：1.1拆除轴承盖上的仪表及连线；1.2拆除轴承箱上的螺栓和螺母；1.3拆除联接水管和密封垫；1.4拆除轴承端盖并做好标记；1.5吊起轴承箱上盖。2、轴承箱的组装：轴承箱组装按上述拆卸过程相反的顺序进行，应特别注意以下几点：2.1组装前应仔细清理轴承箱内部；2.2注意按拆卸前所做标记进行装配；2.3组装完成后，重新注入润滑油（油位应高于油位线1-

2mm）；2.4拆装轴承箱过程中应特别注意对轴承的防护；备注：油池润滑轴承箱油位应位于轴承下部滚动体1/2～1/3之间；油脂润滑轴承箱所加入润滑脂应填充轴承内部空间的1/3～1/2。3、转子的拆卸：3.1拆除集流器与机壳的联接螺栓；3.2拆除进风箱的剖分部分，机壳的上半部分；3.3拆除两侧轴承组的上盖；3.4拆除联轴器的螺栓；3.5将转子吊出。4、转子的组装：按拆卸过程的相反顺序进行。4.1所要拆卸的设备应完全断电，确保即使误操作也不会启动风机；4.2起吊转子组时，应保持其轴向水平，以防止碰坏油封或其它件；4.3拆卸组合件时，应事先作好标记，装配时，应按标记进行装配；4.4拆装过程中，禁止用钢丝绳直接套在主轴或其它部件上起吊。常见故障及解决方法:261、转子不平衡及其产生的振动①.转子不平衡的概念不平衡:转子质量分布不均匀.转子质量中心与其旋转中心线不重合→出现偏心距→周期性离心力干扰（F=mew2)→轴承动载荷→设备振动.不平衡是损坏的起因。统计资料表明：不平衡是机器损坏最常见的原因，约有50％的故障停车可直接或间接归因于不平衡，轴承损坏、轴承座开裂、轴变形、基础松动等...转子的不平衡故障及动平衡相关知识271、转子不平衡及其产生的振动(续)

②.由转子不平衡导致的振动

转子产生的离心力

振幅与,有关；当时，发生共振现象。

放大系数

其中:,

28③.临界转速问题

当，即时,振动幅值(动挠度)最大,此转速称为临界转速。

当时,振动幅值恰恰等于偏心距;工程上以此为界限:

工作转速的转子称为挠性转子;

工作转速的转子称为刚性转子.292转子质量不平衡的原因使用过程中造成的不平衡:

转子附着沉积物腐蚀、磨损热变形；长期搁置的转子，由于自重而弯曲变形设计问题:

在转子内部或外部有未加工表面零件在转子上的配合面粗糙和公差不合适配合键短于键槽,造成局部金属空缺材料缺陷:

铸造有气孔,造成材料内部组织不均匀材质较差,易于磨损、变形加工与装配误差:

切削加工中的切削误差，焊接缺陷与变形转子热处理造成的残余应力未消除配合键短于键槽,造成局部金属空缺装配零件不一致造成的质量不对称（螺栓等）联轴节安装不对中30设备故障引起的机械振动齿轮啮合轴承故障不平衡幅值时间幅值不平衡轴承故障齿轮啮合频率f3

不平衡类型与其故障特征

同频占主导，相位稳定。如果只有不平衡，1X幅值大于等于通频幅值的80％，且按转速平方增大。通常水平方向的幅值大于垂直方向的幅值，但通常不应超过两倍。同一设备的两个轴承处相位接近。水平方向和垂直方向的相位相差接近90度。

典型的频谱

相位关系A力不平衡径向

典型的频谱

相位关系B力偶不平衡同频占主导，相位稳定。振幅按转速平方增大。需进行双平面动平衡。偶不平衡在机器两端支承处均产生振动，有时一侧比另一侧大较大的偶不平衡有时可产生较大的轴向振动。两支承径向同方向振动相位相差180。3

不平衡类型与其故障特征

径向动不平衡是前两种不平衡的合成结果。仍是同频占主导，相位稳定。两支承处同方向振动相位差接近

典型的频谱

相位关系C动不平衡3

不平衡类型与其故障特征

径向悬臂转子不平衡在轴向和径向都会引起较大1X振动。轴向相位稳定，而径向相位会有变化。悬臂式转子可产生较大的轴向振动，轴向振动有时甚至超过径向振动。两支承处轴向振动相位接近。往往是力不平衡和偶不平衡同时出现。

典型的频谱

相位关系D悬臂转子不平衡3

不平衡类型与其故障特征

轴向和径向354转子不平衡量的评定方法①.不平衡的表示方法不平衡力:重径积(不平衡量):不平衡度:②.平衡精度的衡量对残余不平衡量是怎样要求的呢?大量统计数据及实际经验表明,对于同类型转子,允许的残余不平衡量:常数,对于G从物理概念上理解,它是转子重心的线速度.国际标准化组织(ISO)所定的“刚性转子平衡精度”标准，就是以G值划分精度等级的，G值从0.16~4000mm/s,共分11级,参见下表：36

各类刚性转子的平衡精度等级表37

各类刚性转子的平衡精度等级表(续)385转子的平衡技术及方法①.转子平衡方法平衡机法:

使转子本身整体达到平衡的方法现场平衡法:

转子装配好以后,在实际运行状况条件下使振动降低的方法静平衡法:

滚动平衡法、天平试验法.动平衡法:

平衡机法、现场平衡法刚性转子动平衡、柔性转子动平衡单平面动平衡、双平面动平衡、多平面动平衡影响系数法、振型平衡法矢量作图、三点平衡法.39②.影响系数平衡方法介绍校正平面数的选择40②.影响系数平衡方法介绍(续)动平衡步骤

单平面(测量振动→停机,加试重→测量振动→停机,加配重→减试重)双平面(测量振动→停机,平面1加试重→测量振动→停机→去试重且加在平面2上→测量振动→停机,加配重→减试重)平衡试重的估算

其中: m-试重,g;M-转子质量,kg;

n-机器平衡转速,rpm; X-初始振幅值,um;r-试重安装半径,mm41②.影响系数平衡方法介绍(续)影响系数法原理及作图计算试重安装方向配重安装方向42③.试重及配重的施加方法

加重校正去重校正435用动平衡仪进行现场动平衡的过程设置数据采集器数采器本身的设置(单位体系)校正平面数,参考角度方向,传感器类型测试参数传感器的连接仪器的操作单平面动平衡操作过程单平面动平衡操作过程6

类似不平衡故障

的诊断当旋转的皮带轮、齿轮、电机转子等有几何偏心时，会在两个转子中心连线方向上产生较大的1X振动；偏心泵除产生1X振动外，还由于流体不平衡会造成叶轮通过频率及倍频的振动。垂直与水平方向振动相位相差为0或180。采用平衡的办法只能消除单方向的振动。

典型的频谱

相位关系A偏心转子风机电机径向风机电机振动特征类似动不平衡，振动以1X为主，如果弯曲靠近联轴节，也可产生2X振动。类似不对中、通常振幅稳定，如果2X与供电频率或其谐频接近，则可能产生波动。轴向振动可能较大，两支承处相位相差180。振动随转速增加迅速增加，过了临界转速也一样。

典型的频谱

相位关系6

类似不平衡故障

的诊断

B轴弯曲轴向振动特征:

类似不平衡或不对中,频谱主要以1X为主。振动具有局部性,只表现在松动的转子上。同轴承径向振动：垂直,水平方向相位差0或180。底板连接处相邻结合面：振动相位相差180。如果轴承紧固是在轴向,也会引起类似不对中的轴向振动.

包括如下几方面的故障支脚、底板、水泥底座松动/强度不够框架或底板变形；紧固螺丝松动。6类似不平衡故障的诊断径向基础底板混凝土基础A型机器底脚风机性能的选择和型号说明HTF（GYF）系列消防高温排烟轴流通风机HTF（GYF）系列消防高温排烟轴流通风机性能的选择和型号说明

耐高温性能优良：风机测试符合GBJ45－82消防规范标准要求，风机采用独特设计，耐高温电机内置，配置电机冷却系统，能在300氏摄度高温条件下连续运行100分钟以上，100氏摄度温度条件下连续20小时/次不损坏，广泛应用于高级民用建筑，烘箱，地下车库，隧道等场合；

（2）适用范围广：可以根据高级民用建筑的不同要求，采用变速或多速驱动形式，心达到一机两用（即常用通排风和消防时高温排烟）的目的；叶型分为轴流式（HTF（GYF）-I,II）和混流式HTF（GYF）－IG，亦可制作屋顶式，消音式。

（3）效率高：本系列风机采用先进的CAD软件经多目标优化设计研制开发的新产品，以实测表明风机效率大于80%，部分大机号大于85%，并具有效率曲线平坦的特点，有利于节能;

(4)安装方便，占地较离心风机少：该风机基本形式为轴流式风机或混流式风机，可直接与风管连接或墙壁安装，安装形式可采用垂直或水平式。很大程度上节省了占地面积SWF系列低噪声混流式通风机用途：

广泛应用于工业和民用建筑的通风空调系统。特别适用与管道与管道加压送风。SWF（HLF）－I型可取代高压轴流风机SWF（HLF）－II型双速，一机两用，SWF（HLF）－III型可替代中高压离心风机。结构与特点：

基本结构型式为进出风口在同一轴线上（即轴向流结构），轮壳为锥形筒，叶片沿流向呈不等宽度状。筒形有直筒形，鼓形和进口加弧形消声器等三种型式。

根据气流子午加速原理，风机具有离心和轴流的双重特性，即既有较高的压力又有较大的流量，并具有效率高，噪声低且高效区宽广等优点。

结构紧凑，重量轻，安装方便，占地面积小。安装与使用：

水平，垂直和吊顶均可安装。

抽风，送风和管道加压均可使用。

GXF，SJG斜流式通风机GXF系列斜流通风机按叶轮分为400-1400mm十四种规格，按类型分A，B，C，D，S五种类型，共五十八个机号。风量由3000-90000m3/h,全压由185-800mm十几种规格。十几个机号，风量由200-2500m3/h,全压由50-1200pa；具体数据请查风机性能参数表。

二.GXF。SJG系列斜流式风机型号说明

SWF－IV（HLF）系列低噪声混流式风机箱二.型号说明

HL3－2A型高效节能混流式通风机HTF（PYHL－14A）型高温排烟混流风机

一、特点1.型式规格多，应用范围广：可根据使用场合的风量，风压和噪声的不同要求，选用以下型式的风机：(a)轴流式屋顶通风机：代号为DWT－I型，具有风量大，压力较离心式风机的特点。同时根据用户要求还可设计成双向旋转可逆式，具有正反式况等效的特点；

(b)离心式屋顶通风机：代号为DWT－II型。DWT－III型二种型式，适用于风量较小而压力要求较高的场合；(c)无电机屋顶通风机：代号为DWT－IV型，适用于钢结构屋顶，是新世纪环保风机首选产品。DWT系列低噪声屋顶通风机Dz系列低噪声轴流式通风机

Dz系列通风机采用从声源入手，低转速，高压力系数的设计方法，研制成宽叶片，大弦长，空间扭曲倾斜式叶型，配用风机专用电机，具有明显的噪声低，风量大，耗电省，振动小，外形美观等优点，是一种高效，节能型轴流风机。广泛适用于厂房，仓库，办公室，住宅等场所的壁式排风，管道送风。本系列风机有三种型式：：DZ－11型壁式，DZ－12型岗位式，ZD－13管道式。特殊场合按用户要求可加式成网罩，弯头或自垂百叶形式工。本系列风机一般配用三相电机，按用户要求对0.55KW以下可配用单相电机。可根据输送介质要求制成防腐，防爆型：FDZ为防腐型轴流通风机，用于输送有腐蚀性的气体；BDZ为防爆型轴流通风机，用于输送易燃易爆的气体。FBDZ为防腐防爆型轴流通风机，用于输送有腐蚀性且易燃易爆的气体。HTFC（DT）系列低噪声消防（两用）柜式离心风机HTFC（DT）系列消防通风（两用）低噪声柜式离心风机型号说明

（1）HTFC（DT）系列消防通风（两用）低噪声式离心风机分为I。II。I为单速，II为双速。该系列风机有较多的性能参数，以满足不同用户的需要。

GDF系列离心式管道风机通风管道的设计计算

通风管道是通风和空调系统的重要组成部分，设计计算的目的是，在保证要求的风量分配前提下，合理确定风管布置和尺寸，使系统的初投资和运行费用综合最优。通风管道系统的设计直接影响到通风空调系统的使用效果和技术经济性能。12345通风空调施工图

风道设计中的有关问题风道压力分布

风道的水力计算风道阻力1.1风道阻力根据流体力学可知，空气在管道内流动，必然要克服阻力产生能量损失。空气在管道内流动有两种形式的阻力，即摩擦阻力和局部阻力。1.1.1摩擦阻力

由于空气本身的粘滞性和管壁的粗糙度所引起的空气与管壁间的摩擦而产生的阻力称为摩擦阻力。克服摩擦阻力而引起的能量损失称为摩擦阻力损失，简称沿程损失。空气在横断面不变的管道内流动时，沿程损失可按下式计算

·（1.1）式中——风道的沿程损失，Pa；——摩擦阻力系数；——风道内空气的平均流速，m/s；——空气的密度，kg/m3；——风道的长度，m；——风道的水力半径，m；=（1.2）——管道中充满流体部分的横断面积，m2；——湿周，在通风系统中即为风管周长，m。

·Pa/m（1.3）（1）圆形风管的沿程损失对于圆形风管==式中——风管直径。则圆形风管的沿程损失和单位长度沿程损失即比摩阻分别为·Pa

·Pa/m（1.5）

单位长度的摩擦阻力，也称比摩阻，为（1.4）摩擦阻力系数与风管管壁的粗糙度和管内空气的流动状态有关，在通风和空调系统中，薄钢板风管的空气流动状态大多数属于紊流光滑区到粗糙区之间的过渡区。通常，高速风管的流动状态也处于过渡区。只有流速很高，表面粗糙的砖、混凝土风管流动状态才属于粗糙区。因此，对于通风和空调系统中，空气流动状态多处于紊流过度区。在这一区域中用下式计算（1.6）式中——风管内壁的粗糙度，mm；——雷诺数。=（1.7）式中——风管内流体（空气）的运动粘度，m2/s。在通风管道设计中，为了简化计算，可根据公式（1.5）和式（1.6）绘制的各种形式的线算图或计算表进行计算。图1.1为风管单位长度沿程损失线算图。只要知道风量、管径、比摩阻、流速四个参数中的任意两个，即可求出其余的两个参数。表1.1的编制条件是：大气压力为101.3kPa，温度为20℃，空气密度为1.204kg/m3，运动粘度为15.06×10-6m2/s，管壁粗糙度k=0.15mm，当实际使用条件与上述条件不同时，应进行修正。①大气温度和大气压力的修正Pa/m（1.8）式中——实际使用条件下的单位长度沿程损失，Pa/m；——温度修正系数；——大气压力修正系数；——线算图或表中查出的单位长度沿程损失，Pa/m。图1.1风管单位长度沿程损失线算图=（1.9）=（1.10）式中——实际的空气温度，℃；——实际的大气压力，kPa。和也可直接由图1.2查得。②密度和粘度的修正（1.11）

——实际的空气密度，℃；——实际的空气运动粘度，kPa。图1.2温度和大气压力曲线②绝对粗糙度的修正通风空调工程中常采用不同材料制成风管，各种材料的绝对粗糙度见表1.1.(1.12)式中——粗糙度修正系数。=（1.13）——管内空气流速，m/s。管道材料K（mm）管道材料K（mm）薄钢板和镀锌钢板0.15~0.18胶合板1.0塑料板0.01~0.05砖管道3~6矿渣石膏板1.0混凝土管道1~3矿渣混凝土板1.5木版0.2~1.0表1.1各种材料的粗糙度【例1.1】已知太原市某厂已通风系统采用钢板制圆形风道，风量L=1000m3/h，管内空气流速v=10m/s，空气温度t=80℃，求风管的管径和单位长度的沿程损失。解由附录1.1查得：D=200mm=1.8Pa/m，太原市大气压力：B=91.9kPa由图1.1查得：=0.86，=0.92所以，==0.86×0.92×1.8=5.38Pa/m（2）矩形风管的沿程损失风管阻力损失的计算图表是根据圆形风管绘制的。当风管截面为矩形时，需首先把矩形风管断面尺寸折算成相当于圆形风管的当量直径，再由此求出矩形风管的单位长度摩擦阻力损失。当量直径就是与矩形风管有相同单位长度沿程损失的圆形风管直径，它分为流速当量直径和流量当量直径两种。①流速当量直径假设某一圆形风管中的空气流速与矩形风管中的空气流速相等，且两风管的单位长度沿程损失相等，此时圆形风管的直径就称为该矩形风管的流速当量直径，以Dv表示，所以，圆形风管和矩形风管的水力半径必须相等。圆形风管水力半径（1.14）矩形风管水力半径（1.15）式中——矩形风管的长度和宽度。根据式（1.3），当流速与比摩阻均相同时，水力半径必相等则有

②流量当量直径假设某一圆形风管中的空气流量与矩形风管中的空气流量相等，且两风管的单位长度沿程损失也相等，此时圆形风管的直径就称为该矩形风管的流量当量直径，以DL表示：圆形风管流量（1.17）（1.16）（1.18）矩形风管流量令，则（1.19）（1.20）（1.21）（1.22）必须说明，利用当量直径求矩形风管的沿程损失，要注意其对应关系；当采用流速当量直径时，必须采用矩形风管内的空气流速去查沿程损失；当采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的空气流量去查单位管长沿程损失。这两种方法得出的矩形风管比摩阻是相等的。

【例1.2】有一钢板制矩形风道，K=0.15mm，断面尺寸为500×250mm，流量为2700m3/h，空气温度为50℃，求单位长度摩擦阻力。解一矩形风管内空气流速=m/s流速当量直径==m由=6m/s，=330mm，查附录1.1得=1.2Pa/m由图1.1查得t=50℃时，=0.92所以==0.92×1.2=1.1Pa/m解二流量当量直径=1.265=1.265m由L=2700m3/h，=384mm查附录1.1得=1.2Pa/m所以==0.92×1.2=1.1Pa/m1.1.2局部阻力风道中流动的空气，当其方向和断面的大小发生变化或通过管件设备时，由于在边界急剧改变的区域出现旋涡区和流速的重新分布而产生的阻力称为局部阻力，克服局部阻力而引起的能量损失称为局部阻力损失，简称局部损失。局部损失按下式计算Pa（1.23）式中——局部损失，Pa；——局部阻力系数。局部阻力系数通常用实验方法确定。在计算局部阻力时，一定要注意值所对应的空气流速。在通风系统中，局部阻力所造成的能量损失占有很大的比例，甚至是主要的能量损失，为减小局部阻力，以利于节能，在设计中应尽量减小局部阻力。通常采用以下措施：（1）布置管道时，应力求管线短直，减少弯头。圆形风管弯头的曲率半径一般应大于（1~2）倍管径，见图1.3。矩形风管弯头的长宽比愈大，阻力愈小，应优先采用，见图1.5。必要时可在弯头内部设置导流叶片，见图1.4，以减小阻力。应尽量采用转角小的弯头，用弧弯代替直角弯，如图1.6所示。（2）避免风管断面的突然变化，管道变径时，尽量利用渐扩、渐缩代替突扩、突缩。其中心角最好在8~10°，不超过45°，如图1.7。（3）管道和风机的连接要尽量避免在接管处产生局部涡流，如图1.8所示。图1.3圆形风管弯头

图1.5矩形风管弯头

图1.4导流叶片

图1.6几种矩形弯头的局部阻力系数

图1.7渐扩管内的空气流动

图1.8风机进出口的管道连接

（4）三通的局部阻力大小与断面形状、两支管夹角、支管与总管的截面比有关。为减小三通的局部阻力，应尽量使支管与干管连接的夹角不超过30°，如图1.9所示。当合流三通内直管的气流速度大于支管的气流速度时，会发生直管气流引射支管气流的作用，有时支管的局部阻力出现负值，同样直管的局部阻力也会出现负值，但不可能同时出现负值。为避免引射时的能量损失，减小局部阻力，应使≈≈，即F1+F2=F3，以避免出现这种现象。图1.9三通支管和干管的连接

图1.10风管进口

（5）风管的进口1.1.3总阻力摩擦阻力与局部阻力之和称为总阻力，克服摩擦阻力和局部阻力而引起的能量损失称为总阻力损失。（1.24）式中——管段总阻力损失，Pa。1.2风道压力分布空气在风道中流动时，由于风道内阻力和流速的变化，空气的压力也在不断地发生变化。下面通过图1.11所示的单风机通风系统风道内的压力分布图来定性分析风道内空气的压力分布。压力分布图的绘制方法是取一坐标轴，将大气压力作为零点，标出各断面的全压和静压值，将各点的全压、静压分别连接起来，即可得出。图中全压和静压的差值即为动压。系统停止工作时，通风机不运行，风道内空气处于静止状态，其中任一点的压力均等于大气压力，此时，整个系统的静压、动压和全压都等于零。系统工作时，通风机投入运行，空气以一定的速度开始流动，此时，空气在风道中流动时所产生的能量损失由通风机的动力来克服。图1.11风管压力分布示意图从图中可以看出，在吸风口处的全压和静压均比大气压力低,入口外和入口处的一部分静压降转化为动压，另一部分用于克服入口处产生的局部阻力。在断面不变的风道中，能量的损失时由摩擦阻力引起的，此时全压和静压的损失时相等的,如管段1～2、3～4、5～6、6～6和8～9。在收缩段2～3，沿着空气的流动方向，全压值和静压值都减小了，减小值也不相等，但动压值相应增加了。在扩张段6～8和突扩点6处，动压和全压都减小了，而静压则有所增加，即会产生所说的静压复得现象。在出风口点9处，全压的损失与出风口形状和流动特性有关，由于出风口的局部阻力系数可大于1、等于1或小于1，所以全压和静压变化也会不一样。在风机段4～5处可看出，风机的风压即是风机入口和出口处的全压值，等于风道的总阻力损失。1.3.1风道水力计算方法风管水力计算的方法主要有以下三种：（1）等压损法该方法是以单位长度风道有相等的压力损失为前提条件，在已知总作用压力的情况下，将总压力值按干管长度平均分配给各部分，再根据各部分的风量确定风管断面尺寸，该法适用于风机压头已定及进行分支管路阻力平衡等场合。（2）假定流速法该方法是以技术经济要求的空气流速作为控制指标，再根据风量来确定风管的断面尺寸和压力损失，目前常用此法进行水力计算。1.3风道的水力计算（3）静压复得法该方法是利用风管分支处复得的静压来克服该管段的阻力，根据这一原则确定风管的断面尺寸，此法适用于高速风道的水力计算。1.3.2假定流速法计算方法和步骤（1）绘制系统轴测示意图，并对各管段进行编号，标注长度和风量。通常把流量和断面尺寸不变的管段划为一个计算管段。（2）确定合理的气流速度风管内的空气流速对系统有很大的影响。流速低，阻力小，动力消耗少，运行费用低，但是风管断面尺寸大，消耗材料多，建造费用大。反之，流速高，风管段面尺寸小，建造费用低，但阻力大，运行费用会增加，另外还会加剧管道与设备的磨损。因此，必须经过技术经济分析来确定合理的流速，表1.2、表1.3列出了不同情况下风管内空气流速范围。（3）由风量和流速确定最不利环路各管段风管断面尺寸，计算沿程损失、局部损失及总损失。计算时应首先从最不利环路开始，即从阻力最大的环路开始。确定风管断面尺寸时，应尽量采用通风管道的统一规格。建筑物类别管道系统的部位风速靠近风机处的极限流速自然通风机械通风辅助建筑吸入空气的百叶窗0~1.02~410~12吸风道1~22~6支管及垂直风道0.5~1.52~5水平总风道0.5~1.05~8近地面的进风口0.2~0.50.2~0.5近顶棚的进风口0.5~1.01~2近顶棚的排风口0.5~1.01~2排风塔1~1.53~6工业建筑材料薄钢板总管6~14支管2~8室内进风口1.5~3.5室内回风口2.5~3.5新鲜空气入口5.5~1.5砖、矿渣、石棉水泥、矿渣混凝土4~122~61.5~3.02.0~3.05~6表1.2工业管道中常用的空气流速（m/s）风速（m/s）部位低速风管高速风管推荐风速最大风速推荐最大居住公共工业居住公共工业一般建筑新风入口2.52.52.54.04.5635风机入口3.54.05.04.55.06.08.511.5风机出口5~81.5~108~128.51.5~118.5~1412.525主风道3.5~4.55~1.56~94~65.5~81.5~1112.530水平支风道3.03.0~4.54~53.5~4.04.0~1.55~91022.5垂直支风道2.53.0~3.54.03.25~4.04.0~6.05~81022.5送风口1~21.5~3.53~4.02.0~3.03.0~5.03~54－表1.3空调系统中的空气流速（m/s）（4）并联环路的计算为保证系统能按要求的流量进行分配，并联环路的阻力必须平衡。因受到风管断面尺寸的限制，对除尘系统各并联环路间的压损差值不宜超过10%，其他通风系统不宜超过15%。若超过时可通过调整管径或采用阀门来进行调节。调整后的管径可按下式确定

mm（1.25）式中——调整后的管径，mm；——原设计的管径，mm；——原设计的支管阻力，Pa；——要求达到的支管阻力，Pa。需要指出的是，在设计阶段不把阻力平衡的问题解决，而一味的依靠阀门开度的调节，对多支管的系统平衡来说是很困难的，需反复调整测试。有时甚至无法达到预期风量分配，或出现再生噪声等问题。因此，我们一方面加强风管布置方案的合理性，减少阻力平衡的工作量，另一方面要重视在设计阶段阻力平衡问题的解决。（5）计算系统的总阻力。（6）选择风机①根据输送气体性质、系统的风量和阻力确定风机的类型。②考虑到设备、风管的漏风和阻力损失计算的不精确，选择风机的风量，风压应按下式考虑m3/h（1.26）Pa（1.27）式中——风机的风量，m3/h；——系统总风量，m3/h；——风机的风压，Pa；——系统总阻力，Pa；——风量附加系数，除尘系统=1.1~1.5；一般送排风系统=1.1；——风压附加系数，除尘系统=1.15~1.20；一般送排风系统=1.1~1.15。当风机在非标准状态下工作时，应按公式（1.28）、（1.29）对风机性能进行换算，再以此参数从风机样本上选择风机。（1.28）（1.29）【例1.3】如图1.12所示的机械排风系统，全部采用钢板制作的圆形风管，输送含有有害气体的空气(=1.2m3/kg)，气体温度味常温，圆形伞形罩的扩张角为60°，合流三通分支管夹角为30°，带扩压管的伞形风帽h/D0=0.5，当地大气压力为92kPa，对该系统进行水力计算。图1.12机械排风系统图解1．对管段进行编号，标注长度和风量，如图示。2．确定各管段气流速度，查表1.2有：工业建筑机械通风对于干管=6~14m/s；对于支管=2~8m/s。3．确定最不利环路，本系统①~⑤为最不利环路。4．根据各管段风量及流速，确定各管段的管径及比摩阻，计算沿程损失，应首先计算最不利环路，然后计算其余分支环路。如管段①,根据=1200m3/h,=6~14m/s查附录1.2可得出管径=220mm,=9m/s,=4.5Pa/m查图1.1有=0.91，则有=0.91×4.5=4.1Pa/m==4.1×13=53.3Pa也可查附录1.2确定管径后，利用内插法求出：、。同理可查出其余管段的管径、实际流速、比磨阻，计算出沿程损失，具体结果见表6-4。5．计算各管段局部损失如管段①，查附录1.4有：圆形伞形罩扩张角60°，=0.09，90°弯头2个，=0.15×2=0.3，合流三通直管段，见图1.12。

+≈=30°，查得=0.66，=0.09+0.3+0.66=1.15其余各管段的局部阻力系数见表1.5。

==1.15×=55.89Pa同理可得出其余管段的局部损失，具体结果见表1.4。6．计算各管段的总损失，结果见表1.4。流量管段长度管径流速比摩阻比摩阻修正系数实际比摩阻局部阻力系数沿程损失局部损失管段总损失管段编号(m3/h)(m)(mm)(m/s)(Pa/m)(Pa/m)动压Pd(Pa)(Pa)(Pa)(Pa)备注最不利环路112001322094.50.914.148.61.1553.355.89109.22210062809.63.90.913.5555.30.8121.344.696142.60.912.46531.0814.6651.2462.0449001140010.630.912.6361.40.330.0320.2250.3549001540010.630.912.6361.40.640.9540.4481.4分支环路6900920084.10.913.6338.40.0333.561.235.1与①平衡61300920011.99.50.918.6850.6468.354.4132.6与①+②平衡815001020013.0110.9110101.41.26100121.8221.8与①+②+③平衡9900916012.3130.9111.8390.80.03101.42.6109.1阻力平衡表1.4管道水力计算表表1.5各管段局部阻力系数统计表6．检查并联管路阻力损失的不平衡率（1）管段⑥和管段①不平衡率为

调整管径取=160mm查附录1.2，得=160mm，=12.3m/s，=13Pa/m==0.91×13=11.83Pa/m+=0.058m2=0.062m2+≈>mm查附录1.4，合流三通分支管阻力系数为-0.21，。阻力计算结果见表1.5，=109.1Pa不平衡率为＜满足要求。（2）管段⑦与管段①+②不平衡率为＞若将管段⑦调至=180mm，不平衡率仍然超过，因此采用=200mm，用阀门调节。（3）管段⑧与管段①+②+③不平衡率＜满足要求。8．计算系统总阻力=369Pa9．选择风机风机风量=1.1×4900=5390m3/h风机风压Pa，可根据、查风机样本选择风机，电动机。1.4.1风道布置设计原则风管布置直接影响通风、空调系统的总体布置，与工艺、土建、电气、给排水、消防等专业关系密切，应相互配合、协调一致。（1）布置中应使风管少占建筑空间并不妨碍生产操作，常沿着墙、柱、楼板屋梁或屋架敷设，安装在支架或吊架上；（2）除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜时与水平面夹角最好大于45°。如必须水平敷设或倾角小于30°时，应采取措施，如加大流速、设清洁口等。（3）当输送含有蒸汽、雾滴的气体时，应有不小于0.005的坡度，并在风管的最低点和风机底部设水封泄液管，注意水封高度应满足各种运行情况的要求。1.4风道设计中的有关问题（4）有爆炸危险厂房的排风管道及排除有爆炸危险物质的风管，不应穿越防火墙，其他风管不宜穿过防火墙和不燃性楼板等防火分隔物，如必须穿过时，应在穿过处设防火阀。在防火阀两侧2m范围内的风管及保温材料，应采用不燃材料。风管穿过处的缝隙应用防火材料封堵。（5）可燃气体管道、可燃液体管道和电线、排水管道等，不得穿越风管的内腔，也不得沿风管的外壁敷设。可燃气体管道和可燃气体管道，不应穿过风机室。（6）风管内设有电加热器时，电加热器前后各800mm范围内的风管和穿过设有火源等容易起火房间的风管及保温材料均应采用不燃材料。（7）风管上应设必需的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计、测定孔和采样孔等）或预留安装测量装置的接口，且应设在便于操作和观察的地点。（8）风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。弯头、三通等管件要安排得当，与风管的连接要合理，以减少阻力和噪声。（9）对于排除有害气体和含有粉尘的通风系统，其风管的排风口宜采用锥形风帽或防雨风帽。1.4.2系统划分由于建筑物内不同的地点有不同的送排风要求，或面积较大、送排风点较多，为了运行管理，常需分设多个系统，通常一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。系统的划分应当本着运行维护方便，经济可靠为主要原则。系统划分的原则是：（1）空气处理要求相同或接近、同一生产流程且运行班次和时间相同的，可划为一个系统。（2）以下情况需单设排风系统；①两种或两种以上的有害物质混合后能引起燃烧、爆炸，或形成毒害更大、腐蚀性的混合物或化合物；②两种有害物质混合后易使蒸气凝结并积聚粉尘；③放散剧毒的房间和设备。（3）对除尘系统还应考虑扬尘点的距离，粉尘是否回收，不同种粉尘是否可以混合回收，混合后的含尘气体是否有结露可能等因素来确定系统划分。（4）排风量大的排风点位于风机附近，不宜和远处排风量小的排风点合为同一系统。1.4.3风道材料、形状、规格及设计（1）材料风管材料要求坚固耐用、表面光滑、防腐蚀性好、易于制造和安装，且不产生表面脱落等特点。常用主要有以下两大类：金属薄板①普通薄钢板具有良好的加工性能和结构强度，其表面易生锈，应刷油漆进行防腐。②镀锌钢板由普通钢板镀锌而成，由于表面镀锌，可起防锈作用，一般用来制作不受酸雾作用的潮湿环境中的风管。③铝及铝合金板加工性能好，耐腐蚀。摩擦时不宜产生火花，常用于通风工程的防爆系统。④不锈钢板具有耐锈耐酸能力，常用于化工环境中需耐酸耐腐蚀的通风系统。⑤塑料复合钢板在普通薄钢板表面喷上一层0.2～0.4mm厚的塑料层，常用于防尘要求较高的空调系统和-10～60℃温度下耐腐蚀系统的风管。通风工程中常用的钢板厚度是0.5～4mm非金属材料①硬聚氯乙烯塑料板适用于有酸性腐蚀作用的通风系统，具有表面光滑、制作方便等优点。但不耐高温、不耐寒，只适用于0～60℃的空气环境，在太阳辐射作用下，易脆裂。②玻璃钢无机玻璃钢管是以中碱玻璃纤维作为增强材料，用十余种无机材料科学地配成粘结剂作为基体，通过一定的成型工艺制作而成。具有质轻、高强、不燃、耐腐蚀、耐高温、抗冷融等特性。玻璃钢风管与配件的壁厚应符合表1.6的规定。

圆形风管直径或矩形风管长边尺寸壁厚圆形风管直径或矩形风管长边尺寸壁厚≤200250～400500～6001.0～1.51.5～2.02.0～2.5800～10001250～20002.5～3.03.0～3.5表1.6玻璃钢风管与配件的壁厚（mm）（2）形状、规格及设计风管常用断面形状有矩形和圆形两种。

两者相比，在相同断面积时圆形风管强度大、阻力小、节省材料，圆形风管直径较小时比较容易制造，保温亦方便，但圆形风管管件的放样、构件制作较矩形风管困难，布置时不易与建筑、结构配合，明装时不易布置得美观。

矩形风管在民用建筑、低速风管系统方面应用更多些。矩形风管的宽高比最高可达8：1，但自1：1到8：1表面积要增加60%。因此设计风管时，除特殊情况外，宽高比愈接近1愈好，可以节省动力及制造和安装费用，适宜的宽高比在3.0以下。考虑到最大限度的利用板材，加强建筑安装的工厂化生产，在设计、施工中应尽量选用国家统一规格。

1.4.4风道阀门通风空调系统中的阀门主要用于关闭风道、风口，调节管道内空气量，平衡阻力以及在防排烟中控制火灾烟气等使用。风阀安装于风机出口的风道上、主干风道上、分支风道上或空气分布器之前等位置。常用的阀门有蝶阀、多叶调节阀、插板阀、止回阀、防火阀、排烟防火阀。（1）蝶阀如图1.13所示，多用于风道分支处或空气分布器前端。转动阀板的角度即可改变空气流量。蝶阀使用较为方便，但严密性较差。图1.13蝶阀构造示意图（2）调节阀如图1.14所示，一般用于空调、通风系统管道中，用来调节支管的风量。该阀分为手动和电动两种，电动可以自动控制调节风量与自控系统配套。（a）（b）图1.14调节阀（a）手动调节阀；（b）电动调节阀（3）插板阀如图1.15所示，多用于风机出口或主干风道处作开关。通过拉动手柄来调整插板的位置即可改变风道的空气流量，其调节效果好，但占用空间大。图1.15插板阀（4）止回阀如图1.16所示，安装在空调、通风系统风道内，保证在风机停止运行时，防止气流倒流。使用止回阀时风道内的风速应大于8m/s。图1.16止回阀

（5）防火阀如图1.17所示，是通风空调系统中的安全装置，保证在火灾发生时能立即关闭，切断气流，避免火灾从风道中传播蔓延。防火阀其关闭方式采用温感易熔件，易熔件熔断点60℃。当火灾发生时，气温升高，达到熔点，易熔片熔化断开，阀板自行关闭，将系统气流切断。图1.17防火阀（6）排烟防火阀如图1.18所示，由阀体、排烟阀操作器、280℃温感装置、开启弹簧和关闭弹簧等部分组成。一般安装在排烟管道上，平时处于关闭状态，手动开启或接到消防中心信号依靠开启弹簧阀门开启进行排烟，一旦排烟管中温度达到280℃时，280℃温感装置动作，依靠关闭弹簧将阀门关闭起防火作用。图1.18排烟防火阀1.4.5风道保温在通风空调系统中，为提高冷、热量的利用率，避免不必要的冷、热损失，保证通风空调系统运行参数，应对通风空调风道进行保温。此外，当风道送冷风时，其表面温度可能低于或等于周围空气的露点温度，使其表面结露，加速传热，同时也对风道造成一定腐蚀，基于此也应对风道进行保温。保温材料主要有软木、聚苯乙烯泡沫塑料（通常为阻燃型）、超细玻璃棉、玻璃纤维保温板、聚氨酯泡沫塑料和石板等，导热系数大都在0.12W/(m·℃)以内，保温风管的传热系数一般控制在1.84W/(m·℃)以内。通常保温结构有四层：（1）防腐层：涂防腐漆或沥青；（2）保温层：粘贴、捆扎、用保温钉固定；（3）防潮层：包塑料布、油毛毡、铝箔或刷沥青，以防潮湿空气或水分进入保温层内，破坏保温层或在其内部结露，降低保温效果；（4）保护层：室内可用玻璃布、塑料布、木版、聚合板等作保护，室外管道应用镀锌铁皮或铁丝网水泥作保护。1.4.6通风系统的防火防爆（1）通风系统防火通风空调系统发生火灾时，风道是极易传播烟气，使烟气从着火区蔓延到非着火区，甚至到安全疏散通道，因此在工程设计时要采取以下可靠的防火措施。①垂直排风管道应采取防止回流的措施。如厨房、浴室和厕所的排风管与竖井风道连接时，可在支管上安装止回阀；②必要部位设置防火阀。如风道穿越防火分区的隔板或楼板、穿越通风空调机房及重要的房间隔墙处、穿越变形缝处风管的两侧；③严格选取设备及风管材料。通风系统的设备及风管应采用不燃材料制成，管道和设备的保温材料、消声材料和胶黏剂应为不燃材料或难燃材料，风道内设有电加热器时，风机应与电加热器联锁，电加热器应设无风断电保护装置；④合理布置通风系统。尽量使风道不穿越防火分区，通风空调系统竖向不宜超过五层。（2）通风系统防爆通风系统发生爆炸是因为空气中的可燃物含量达到了爆炸浓度极限，同时遇到电火花、金属碰撞引起的火花或其他火源而造成的。因此，在设计有爆炸危险的通风系统时，应注意以下几点：①空气含有易燃、易爆物质的房间，为了防止风机停机后，易燃、易爆物质从风管倒流，引起燃烧爆