风系统水力计算

1、3.2 风道的水力计算水力计算是通风系统设计计算的主要部分。 它是在确定了系统的形式、 设备布置、 各送、 排风点的位置及风管材料后进行的。水力计算最主要的任务是确定系统中各管段的断面尺寸，计算阻力损失，选择风机。3.2.1 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

2、力损失目前常用此法进行水力计算。(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， 根据这的断面尺寸， 此法适 用于高速风道的水力汁算。3.2.2 水力计算步骤现以假定流速法为例，说明水力计算的步骤： (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，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

3、 济分析来确定合理的流速，表 3-2 ，表 3-3，表 3-4 列出了不同情况下风管内空气流速范围。表 3-2 工业管道中常用的空气流速( m/s)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01.0241012吸风道1-226支管及垂直风道0.5-1.525水平总风道0.5-1.058近地面的进风口0.2-0.50.2 0.5近顶棚的进风口0.5-1.012近顶棚的排风口0.5-1.012排风塔1-1.536工业建筑材料总管支管室内进风 口室内回风 口新鲜空气 入口薄板材6 14281.53.52.53.55.56.5砖、矿渣、石、水泥 矿渣混凝

4、土412261.53.02.03.056表 3-3 除尘风道空气流速( m/s)灰尘性质垂直管水平管灰尘性 质垂直管水平管粉状的粘土 和沙1113铁和铜（屑）1923耐火泥1417灰土、砂尘1618重矿物灰尘1416锯屑、刨屑1214轻矿物灰尘1214大块干木屑1415干型砂1113干微尘810煤灰1012染料灰尘14161618湿土（ 2以 下）1518大块湿木屑1820铁和铜（尘 末）1315谷物灰尘1012棉絮810麻（短纤维灰812水泥灰尘8121822尘、杂质）表 3-4 空调系统中的空气流速（ m/s）部位 风速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

5、筑新风入口2.52.52.54.04.5635风机入口3.54.05.04.55.07.08.516.5风机出口586.5108 128.57.5118.51412.525主风道3.54.55 6.569465.586.5 111030水平支风道3.03.04.5453.54.04.06.5591022.5垂直支风道2.53.03.54.03.254.04.06.058422.5送风口121.53.534.02.03.03.05.035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

6、 尽量采用通风管道的统一规格。其余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式中 D'P 0.225D' DD' D P'调整后的管径， m；mmD 一原设计的管径， m ；P 原设计的支管阻力， Pa；P' 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

7、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）选择风机考虑到设备、 风管的漏风和阻力损失计算的不精确， 选择风机的风量， 风压应按下式考虑考虑Lf KLLm 3 /hPfK f PPa式中Lf风机的风量，3m3/h；L系统总风量，3 m /h ；Pf风机的风压，Pa；P系统总阻力，Pa；KL风量附加系数，除尘系统KL 1.11.5；一般送排风系统 KL 1.1；Kp风压附加系数，除尘系统 Kp 1.151.20；一般送排风系统 Kp 1.1-1.15当风

8、机在非标准状态下工作时，应对风机性能进行换算，在此不再详述可参阅流 体力学及泵与风机 。例 3-3 如图 3=10 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 （ 12m 3/kg），气体温度为常温，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 / D 0 0.5，当地大气压力为 92kPa，对该系统进行水 力计算。图 3-10 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 3-2 有：工业建筑机械通风对于干管 v 6-14m/s；对于 支管 v 2-8 m/s。3确

9、定最不利环路，本系统为最不利环路。 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，根据 L 1200 m3/h， v614 m/s查附录 2 可得出管径 D 220mm， v9ms， Rm 4.5Pa/m 查图 3-1 有 B 091，则有 Rm' 0.91 4.5 4.1Pa/m Pm Rm'l 4.1 13 53.3Pa 也可查附录 2 确定管径后，利用内插法求出： v ， Rm 。 同理可查出其余管段的管径、 实际流速、 比摩阻，计算出沿程损失， 具体结果见表 3-5。5计算各管段局部损失如管段，查附

10、录 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 3-10。L2900F 2200L 900 0.43 0.51L3 2100F 328022F10.22 2 0.038 F 2 0.2 2 0.03144F1 F 2 F32F 30.28 2 0.062430 °，查得0.76 ， 0.09 0.3 0.76 1.15其余各管段的局部阻力系数见表3-6。22v2 1.2 9 2Pj1.15 55.89 Pa22 同理可得出其余管段的局部损失，具体结果见表 6计算各管段的总损失，结果见表3-5。3-

11、5。表 3-5 通风管道水力计算表管段 编号流量L/ m3/h管段长度 l/m管径D/mm流速 v/ m/s比摩阻Rm /Pa/ m比摩阻修正系数 B实际比 摩阻 Rm'/ Pa/m动压Pd/Pa局部阻力 系数沿程损失Pm /Pa局部损失 Pj/Pa管段总损失 P/Pa备注最不利环路112001322094.50.914.148.61.1553.355.89109.22210062809.63.90.913.5555.30.8121.344.796642.70.912.46531.0814.7657.2472.0449001140010.630.912.736

12、7.40.330.0320.2250.3549001540010.630.912.7367.40.640.9540.4481.4分支环路6900920084.10.913.7338.40.0333.571.235.1与平衡71300920011.99.50.918.7850.6478.354.4132.7与 平衡815001020013.0110.9110101.41.26100127.8227.8与平衡6900916012.3130.9111.8390.80.03106.42.7109.1阻力平衡表 3-6 各管段局部损失系数统计表管 段局部阻力名称、数量管 段局部阻力名称、数量1圆形 伞形

13、 罩（ 扩张 角60°） 1 个0.096圆形伞形罩（扩张角60°）1个0.0990°弯头( r /d2.0 )2个0.15 290 ° 弯 头 (r /d 2.0)1个0.15 1合流三通直管段0.76合流三通分支段0.211.150.032合流三通直管段0.817圆形伞形罩（扩张角60°）1个0.093合流三通直管段1.0890 ° 弯 头 (r /d 2.0)1个0.15 1490°弯头( r /d 2.0 )2个0.15 2合流三通分支段0.4风机入口变径（忽略）0.00.640.38圆形伞形罩（扩张角60°

14、;）1个0.095风机入口变径（忽略）0.090 ° 弯 头 (r /d 2.0)1个0.15 1带扩散管伞形风帽（h/D0 0.5）1 个0.6 1合流三通分支段0.960 ° 弯 头 ( r /d 2.0 ) 1 个0.120.61.267检查并联管路管道阻力损失的不平衡率 管段和管段 不平衡率109.2 35.1100% 67.9% 15%109.2P1 P6100%P1调整管径0.225P 0.22535.1D' D 200155mmP'109.2取 D' 160mm 查附录 2 得D 160mmv 12.3 m/s Rm 13 Pa/mRm' BRm 0.91 13 11.83 Pa/m22F1 F2 0.058m2F3 0.062 m2F1 F2 F 3查附录 4，合流三通分支管阻力系数约为 -0.21，0.03阻力计算结果见表 3-5， P 109.1 Pa不平衡率为满足要求。P1P6P1109.2 109.1109.20.1% 15%管道与管段不平衡率为P1 P2 P7 175.3 132.724.4% 15%P1