第8章通风管道系统的设计计算

1、第,8,章,通风管道系统的设计计算,8.1.1,8.1.2,8.2.1,8.2.2,8.3.1,8.3.2,两种流态及其判别分析,风管内空气流动的阻力,动压、静压和全压,风管内空气压力的分布,风道设计的内容及原则,风道设计的方法,8.1,风管内气体流动的流态和阻力,8.2,风管内的压力分布,8.3,通风管道的设计计算,8.3.3,风道设计的步骤,8.4,均匀送风管道设计计算,8.4.1,8.4.2,均匀送风管道的设计原理,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,8.5.1,8.5.2,系统划分,风管的布置、选型及保温与防腐,8.5.3,8.5.4,进排风口布置,防爆及

2、防火,第,8,章,通风管道系统的设计计算,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。,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。,第,8,章,通风管道系统的设计计算,室外大气,5,风帽,1,排风罩,2,风管,1,排风罩,3,净化设备,有害气体,通风除尘管道,4,风机,第,8,章,通风管道系统的设计计算,室外大气,5,送风口,1,新风口,4,风管,室内,3,风机,2,进气处理设备,送风管道,第,8,章,通风管道系统的设计计算,8.1,风管内气体

3、流动的流态和阻力,流态,层流,R,e,?,2000,2000,?,R,e,?,4000,?,?,f,(,R,e,),?,?,f,(,R,e,),R,e,?,vD,紊流过渡区,光滑区,?,紊流,R,e,?,4000,?,?,f,(,R,e,),K,?,?,f,(,R,e,),过渡区,D,K,粗糙区（阻力平方区）,?,?,f,(,),D,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,阻力,l,?,v,?,P,m,?,?,?,?,4,R,s,2,沿程阻力,2,圆管,l,?,v,?,P,m,?,?,?,?,D,2,柯氏公式,2,R,m,?,?,?,v,2,D,?,2,R,m,

4、1,K,2,.,51,?,?,2,lg(,?,),3,.,7,D,R,e,?,?,线算图,矩形管,先计算,当量直径，,再用圆管的方法计算,。,局部阻力,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。,?,P,z,?,?,?,v,2,2,第,8,章,通风管道系统的设计计算,8.2,风管内压力分布,伯努利方程,p,j,1,?,?,v,1,2,2,?,Z,1,?,g,?,p,j,2,?,2,?,v,2,2,2,2,?,Z,2,?,g,?,?,p,m,1,?,2,?,?,p,z,1,?,2,p,j,1,?,?,v,1,2,?,p,j,2,?,?,v,2,2,?,?,p,

5、m,1,?,2,?,?,p,z,1,?,2,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,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。,第,8,章,通风管道系统的设计计算,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：

6、,编号：由远而近顺序编号；,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：,最不利环路即阻力最大的环路；,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；,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,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：,阻力不平衡率：一般通风系统,15%,除尘系统,10%,阻力平衡法：,调整支管管径,?,?,p,?,D

7、,?,D,?,?,?,p,?,?,?,?,0,.,225,三通支管不调，在支管,上增设渐缩、扩管,两支管阻力,20%,时用,会增大后面干管和风机,的流量和阻力,需反复调节使各支管风,量达到设计要求,增大阻力小支管风量,?,?,p,q,V,?,q,V,?,?,?,p,?,?,?,?,?,0,.,5,增加支管局损,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,（,5,）计算系统的总阻力，包括系统设备阻力在内。,（,6,）选风机。,p,f,?,风机风压，,Pa,q,V,f,?,风机风量，,m,3,/,h,K,p,?,风压附加系数，一般送,排风系统,K,p,?,1

8、,.,1,1,.,15,;,除尘系统,K,p,?,1,.,15,1,.,2,；,p,f,?,K,p,?,?,p,q,V,f,?,K,q,?,q,V,气力输送系统,K,p,?,1,.,20,。,K,q,?,风量附加系数，一般送,排风系统,K,q,?,1,.,1,;,除尘系统,K,q,?,1,.,1,1,.,15,；,气力输送系统,K,q,?,1,.,15,。,?,p,?,总阻力，,Pa,q,V,?,总风量，,m,3,/,h,第,8,章,通风管道系统的设计计算,假定流速法设计步骤,说明：,选风机不仅要考虑风量和阻力，还要考虑输送气体性质。,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

9、准状况参数后，再从风机样本上选取。,q,V,f,?,q,V,f,?,1,.,2,?,p,f,?,p,f,?,?,?,?,?,q,V,f,，,p,f,，,N,?,非标准状态下风机风量,、风压及功率，,m,3,/,h,、,Pa,、,kW,?,?,?,?,非标准状态下空气密度,，,kg,/,m,3,?,1,.,2,?,N,?,N,?,?,?,?,?,?,?,q,V,f,，,p,f,，,N,?,标准状态下风机风量、,风压及功率，,m,3,/,h,、,Pa,、,kW,第,8,章,通风管道系统的设计计算,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，

10、,CLS,800,型水膜除尘器，其进口尺,寸为,318mm,552mm,，除尘器阻力,p,c,=900 Pa,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,8.4.1,均匀送风管道的设计原理,v,j,?,静压差产生的流速,v,j,?,v,d,2,p,d,2,p,j,v,d,?

11、,?,?,2,p,d,风管内的轴向流速,v,动压差产生的流速,v,d,?,2,2,?,2,实际流速,v,?,v,j,?,v,d,?,?,(,p,j,?,p,d,),?,2,?,p,q,方向（出流角）,tg,?,?,v,j,v,d,?,p,j,p,d,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,孔口,f,0,流量,q,v,0,?,3600,?,?,f,?,v,v,j,?,2,p,j,v,j,?,v,d,?,f,?,f,0,sin,?,?,f,0,v,j,v,按,f,计算,f,0,f,V,q,v0,q,v,0,?,3600,?,?,f,0,?,v,j,v,?,v,?,3600,?

12、,?,f,0,?,v,j,?,3600,?,?,f,0,?,2,p,j,?,孔口,f,0,平均流速,q,v,0,v,0,?,?,?,?,v,j,3600,?,f,0,式中：,?,?,孔口流量系数,按,f,0,计算,f,?,孔口,f,0,在气流垂直方向上的投,影面积，即孔口倾斜出,流的有效面积，,m,2,。,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,断面不变的矩形送、排风管，采用条缝形风口送、排风。,2,1,2,1,不采用均匀送、排风，风口上的风速分布,送风,任意,1,、,2,断面能量方程：,p,j1,+p,d1,=p,j2,+p,d2,+,p,m1-2,+,p

13、,z1-2,q,v,不断,，风管断面面积,F,不变,p,j2,v,j2,v,d2,p,d2,p,合速,v,方向向,v,j,偏，且变大,第,8,章,通风管道系统的设计计算,分,析,2,1,送风,排风,不采用均匀送、排风，风口上的风速分布,排风,任意,1,、,2,断面能量方程：,p,j1,+p,d1,=p,j2,+p,d2,+,p,m1-2,+,p,z1-2,q,v,不断,，风管断面面积,F,不变,p,j2,v,j2,v,d2,p,d2,p,合速,v,方向向,v,d,偏，且变大,第,8,章,通风管道系统的设计计算,措,施,改变孔口流量系数,采用锥形风管改变送风管断面面积,F,改变进口面积,f,0,

14、f,0,/F0.4,近似认为均匀（条缝形风口）,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,基本要求,各侧孔或短管的出流风量相等；,出口气流尽量垂直侧壁，即出流角接近,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,q,v,0,?,3600,?,?,f,0,?,2,p,j,?,q,v0,相等，即,p,j,及相等,f,0,不变,p,j1,+p,d1,=p,j2,+p,d2,+,p,m1-2,+,p,z1-2,（,a),p,j1,=p,j2,p,d1,-p,d2,=,p,m1-2,+,p,z1-2,侧孔静压相等条件,两侧孔静压相等的条件是两侧

15、孔间的动压降,p,d,=,两侧孔间的,压力损失（,p,m1-2,+,p,z1-2,）,第,8,章,通风管道系统的设计计算,（,b),各侧孔流量系数相等,流量系数,0.8,0.7,0.6,0.5,0.4,0.1,?,0.5,1.0,q,v,L,0,孔口相对流量：,q,v0,/q,v,q,v,=0.10.5,的范围，对于锐边的孔口可近似认为0.6常数,60，,第,8,章,通风管道系统的设计计算,tg,?,?,v,j,v,d,?,p,j,p,d,p,j,/p,d,增大，使出流角增大,据文献，第一侧孔60（,p,j,/p,d,3.0,，即,v,j,/v,d,1.73,）,，可使,向着风道末端逐渐增大。

16、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。,侧孔气流出流方向与送风均匀性,孔口处装置垂直于侧壁的挡板，或把孔口改成短管。,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,设计内容,确定侧孔的个数、间距、面积,f,0,及出风量,q,v0,，,确定风管断面尺寸,F,和风管阻力,p,。,第,8,章,通风管道系统的设计计算,步骤：,确定侧孔个数，间距及每个侧孔的送风量。,计算侧孔面积,f,0,，侧孔静压流速,v,j,。,q,v,总,f,0,?,3600,?,v,0,?,侧孔个数,m,2,v,0,?,侧孔平均出流速度，,m,/,s,，表,8,?,4,。,v,j,?,

17、v,0,?,?,?,孔口流量系数，（按,?,?,0,.,6,取）,第,8,章,通风管道系统的设计计算,q,v1,D,1,D,2,D,3,D,4,D,5,D,6,D,7,D,8,D,9,D,10,计算送风管道直径,D,1,v,d1,q,v0,按,v,j,/v,d,1.73，设定,v,d1,计算,D,1,D,1,?,q,v,1,3600,?,v,d,1,?,?,4,第,8,章,通风管道系统的设计计算,q,v1,D,1,D,2,D,3,D,4,D,5,D,6,D,7,D,8,D,9,D,10,计算管道阻力,v,d1,q,v0,p,m1-2,=R,m1-2,l,1-2,q,v1-2,（,q,v1,-q

18、,v0,),D,（以,D,1,为近似平均直径）,R,m1-2,p,z1-2,=,p,d1,q,v0,/q,v1,表,8-7,p,d1,=,(v,d1,),2,/2,第,8,章,通风管道系统的设计计算,q,v1,D,1,q,v2,D,2,D,3,D,4,D,5,D,6,D,7,D,8,D,9,D,10,计算,D,2,v,d1,q,v0,1-2,能量方程：,p,j1,+p,d1,=p,j2,+p,d2,+,p,m1-2,+,p,z1-2,p,j1,=p,j2,p,d2,v,d2,q,v2,D,2,依此类推，重复、，求,p,2-3,及,D,3,等，断面,1,处具有的全,压为均匀送风管道的总阻力。,1

19、,）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,第,8,章,通风管道系统的设计计算,R,m,线算图,流量,Q,、管径,D,、流速,v,、比摩阻,R,m,使用方法,：已知任意两参数，可求出其他两参数。,使用条件,：,1,）,值为紊流过渡区；,2,）,B,0,=101.325kPa,，,t,0,=20,，,0,=1.204kg/m,3,，,0,=15.06,10,-6,m,2,/s,，,K,0,=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,修正,：,1,）, ,0,、, ,0,R,m,?,R,m,0,(,

20、?,/,?,0,),0,.,91,(,?,/,?,0,),0,.,1,R,m,?,实际比摩阻，,Pa,/,m,R,m,0,?,线算图查出的比摩阻，,Pa,/,m,?,?,实际空气密度，,kg,/,m,3,2,?,?,实际空气运动粘度，,m,/,s,第,8,章,通风管道系统的设计计算,修正：,2,）,t, t,0,、B B,0,R,m,?,K,t,K,B,R,m,0,公式法,查图法,0,.,825,?,273,?,20,?,温度修正系数,K,t,?,?,?,?,273,?,t,?,0,t,?,实际空气温度，,C,大气压力修正系数,K,B,?,?,B,/,101,.,3,?,B,?,实际大气压力，,kPa,0,.,9,温度和大气压力修正曲线,第,8,章,通风管道系统的设计计算,修正：,3,）K K,0,R,m,?,K,r,R,m,0,公式法,查表法,K,r,?,?,Kv,?,0,.,25,K,?,管壁粗糙度，见表,8,?,2,v,?,管内空气流速，,m,/,s,K,r,?,管壁粗糙度修正系数，,见表,8,?,1,第,8,章,通风管道系统的设计计算,当量直径：,与矩形风管有相同,R,m,的圆形风管直径。,流速当量直径,定义：,2,ab,D,v,?,a,?,b,注意,使用,D,v,时，用,v,查,R,m,使用,D,L,时，用