第六章 通风管道的设计计算.ppt

通风管道的设计计算、第6章、通风管道计算有两个基本任务。一是确定管道的阻力，以确定通风和除尘系统所需的风扇性能；二是确定管道尺寸(直径)，确定管道设计的可行性，直接影响系统的投资和运营成本。管道阻力摩擦阻力，本地阻力摩擦阻力是由空气粘度和空气与管道壁之间的摩擦产生的。沿整个管道的路径发生，因此也称为路径阻力。局部阻力当空气通过风管中的弯头、剖面变化、管件和设备时，由于流速大小和方向变化以及由于涡流引起的比较集中的能量损失，第1部分风管中的气流阻力，1。摩擦阻力管道的摩擦阻力为3360 pm= (l/de) v2/2式Pm-摩擦阻力，Pa；-与流动模式相关的摩擦阻力系数；L -管长度，m； -空气密度，Kg/m3；v形管的平均流速，m/s；De -管道的等效直径，m .等效直径：De=4Rs=4f/P型式的f-管中断面积，m2；P-管的周长，m . Rs管道水压半径，m .管：等效直径=管直径。对于矩形管：流当量直径、流当量直径、矩形管道流当量直径：假定圆形风管的空气流速与矩形管道的流速相同，单位长度的摩擦阻力相同，则圆形风管的直径称为矩形风管的流当量直径。流速等效直径为：Dv=2ab/(a b)a，b是矩形管道横断面的长度，宽边缘大小。实际计算使用更多的流速等效直径。对于矩形管道流等效直径：假定一个管道的气流等于矩形管道的流，单位长度的摩擦阻力相等，则圆形风管的直径称为矩形风管的流等效直径。流量等效直径为：注意：使用流量等效直径时，必须通过矩形风管的空气流速来确定阻力。使用流量等效直径时，应调查气流阻力。，摩擦阻力影响因素：管内气流状态、管壁粗糙度通风和空调系统薄钢板风管：湍流光滑区域到粗糙区域的过渡区域砖或混凝土管道：高速气流属于湍流粗糙区域，在实际设计中，上述摩擦阻力计算方法有两种直观转换方法：3360(1)非摩擦方法(2)统一摩擦阻力方法，(1)摩擦阻力计算公式转换为以下表达式，您可以使用： pm=rml、工程设计、RM线解决方案图形根据管道风量、管道直径和管道壁粗糙度查找RM值：计算的摩擦阻力。附录6:过渡区摩擦阻力圆形风管压力101.3kPa，温度20，密度1.204kg/m3运动粘度0.0001506 m2/s，管壁粗糙度0.15mm使用条件上方有偏差，需要修正，2)统一摩擦阻力方法管内风速v=L用摩擦阻力方程式 pm= (l/de) v2/2替换u后，Km=(l/De)/2f2将摩擦阻力方程式转换为：3360 pm=KML 2km是统一摩擦阻力，NSS管网系统运行分析和调整计算时， pm=KML 2有助于管道系统的分析和风机选择。管道摩擦阻力影响因素在设计计算中必须考虑这些因素。主要影响因素是：管壁的粗糙度和空气温度。粗糙度越大，摩擦阻力值越大，摩擦阻力越大。温度会影响空气密度和黏度，使温度比摩擦Rm增加，比摩擦Rm减少。2.本地阻力本地阻力计算为： z= v2/2sa。其中-局部阻力，附录7是通风和除尘管网中的连接部件较多，因此，局部阻力较大，为了减少系统运行中的能量消耗，设计管网系统时必须将管网的局部阻力最小化。减少管网的本地阻力可以采取以下措施：1)避免风管部分的突然更改。2)减少风管上的转弯数，并尽可能增加转弯半径。3)三向集水区应尽可能在每个分支内具有相同的流速，以防止顶出现象。支管的中心线夹角必须尽可能小，通常不超过30。4)减少排气口出口流量，减少出口的动压损失。5)通风系统部件和设备之间的连接要合理，风管布置要合理。分析管道内压力分布的目的是了解管道内压力分布，为管网系统的设计和运行管理提供依据。分析原理是风流的能量方程与静压、动压和全压的关系。在通风气流的基本理论章节中已经进行了分析。主要结论：1)风机的风压等于风管的阻力和出口的动压损失之和。2)风机进气区的总压力和静压力为负，风机入口的负压最大。风机压力出口段的总压力和静态压力为正值，必须满足出口处正压最大3)支管的压力自动平衡、第二风管内压力分布、管道直径计算中的以下约束：1)管道内流速要求。对于除尘管道，管道内的流速必须大于特定值，即VVmin，以防止灰尘堆积在管道壁上。Vmin是防止灰尘沉积的最低风速。除尘管网不受此条件的约束。2)阻力平衡要求每个支管的阻力必须平衡，以便每个支管的风量满足设计要求。如果设计的阻力不平衡，就要进行调节。第三节通风管道的设计计算，3)管道投资费和运营费的合理管道直径增加，阻力减少，运营费减少，但投资成本增加。管道直径的合理性应使管道投资费和运营费之和达到最低。设计时确定的管道直径要完全满足上述约束是很困难的，因此提出了多种计算方法，一般有以下几种方法。1.假定流速法的原理：管道内的流速与最小风速或经济风速相等，根据管道内的流速Li，直径Di使用假定流速法3360Di=4Li/(Vmin)获得的支管阻力通常需要不平衡地进行阻力平衡。假定流速方法的计算阶段如下：1)绘制通风系统轴侧视图，为每个线段指定高级编号。标注每个区段的长度和气流。2)选择管道内的显气流速。3)根据每个段的风量和选定流速确定每个段的管道直径，计算每个段的摩阻阻力和局部阻力。4)计算平行管路的阻力平衡。5)计算系统的总阻力，然后根据总阻力和总风量选择风扇。2 .等压损失法：假定风扇的风压h已知，各段单位长度的压力损失相等，从而求出各支管的直径。此方法既难以满足阻力平衡要求，也需要阻力平衡调整。3 .静压复小数法原则：在管道的分支中，流量减少，流速减少，根据静压和动压的转换原理，风管分支中的恒定静压重叠，这种复小数静压等于该段的阻力。因此，可以获得管道的直径。此方法主要用于风速较高的管网的计算。4.设计方法优化原则：以管道投资费和运营费之和作为最小目标函数，获得管道直径。该方法是管网设计计算的新理论，对于降低通风系统的能耗，提高管网的风平衡精度具有重要意义。均匀送风：沿风管侧壁的出风口或短管道均匀地传输等量的空气，以便在送风房间中均匀分布空气。4节均匀送风管道的设计计算，1 .均匀送风风管的设计原理，当空气在风管内流动时，静态压力垂直作用于管道壁。在风管的侧壁上钻孔时，孔内外有静态差压，从而使空气以垂直于管道壁的方向从孔中排出。静态压差产生的流速：风管上的空气速度：孔口流出和风管轴之间的角度(出风角度):孔口实际速度：孔口出风风量：孔口平均速度：从出风管道到终点的管内流动持续减少，动态压力相应减少，以及在排气管中，相反，管子内的静压持续下降，管子内外的差压增加。接缝入口流速继续增加。2 .为了均匀的空气供应，可以采取以下措施：在风管分割区f和孔口区域F0没有改变的情况下，管道内的静压力继续增加，根据静压力的变化，对孔设置不同的电阻，使其他孔具有不同的压力损失(即流量系数的变化)(见图6.14(a)，(b)。如果孔面积F0和值恒定，则可以使用锥形风管修改风管阻塞区域，以便默认情况下管道内的静压状态保持不变(请参见c)。风管阻塞区域f和孔值不变时，可以根据管静压变化改变孔区域F0(d)，(e)。增加风管破碎面积f，减少孔口面积F0。图(f)所示的狭缝风口，实验表明，在孔面积与凹陷风管的中断面积之比f0/F0.4处，起点和终点出口流速的相对误差在10%以内时，可以近似均匀分布。3 .为了实现均匀送风基本条件，对于侧孔区域F0保持不变的均匀风管，为了保持每个侧孔的送风气流相同，每个侧孔的静压pj和流量系数必须相同；要使出口气流尽可能垂直，出口角度应接近90。在每侧保持气动相等，管道中剖面1，2的能量公式：pjp dl=pj2p D2(rlz)1-2；如果PDL-pd2=(rlz) 1-2，则：pjl=pj2两侧在各方面，孔流量系数等效流量系数与孔形状、出流角度和孔口出流风量与孔前风量比率(称为孔口相对流量)有关。alpha60，l0/l=0.1至0.5范围内的尖角孔可以通过0.6常数近似，如图所示。排气口管道静压与动压的比率越大，气流与孔出口的出口角度也越大，出口方向越接近垂直。比率降低时，气流向一个方向倾斜，此时每个侧孔的气流相同，但不会达到均匀送风目的。要保持60，必须创建pj/pd3.0(vj/vd1.73)。在要求苛刻的项目中，要在出风方向上创建垂直管道侧壁，可以在孔中安装垂直于侧壁的挡板，或将孔更改为短管道。(1)确定侧孔数、侧孔间距和每个侧孔的进气量。(2)侧孔面积f0，4均匀送风风管计算如下：侧气动流速，(3)送风风管直径计算(或剖面尺寸