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。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。(3

2、)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。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 济分析来确定合理的流速，表3-2,表3-3,表3-4列出

3、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r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0.5-1.012近顶棚的排风口0.5-1.012排风塔1-1.53 6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- 142- 81.5-3.52.5 -3.55.5-6.5砖、矿渣、 石、水泥 矿渣混凝 土412261.5-3.02.0

4、-3.05-6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疲1012染料灰尘14-1616- 18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 尘、杂质）812水泥灰尘8 1218 22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取人居住公共工业居住公共工业一般建筑新风入口2.52.52.5

5、4.04.5635风机入口3.54.05.04.55.07.08.516.5风机出口5-86.5 108- 128.57.5-118.5 1412.525主风道3.5 4.55- 6.56-94-65.5-86.5 -111030水平支风道3.03.0 4.54-53.5 4.04.0 一6.55- 91022.5垂直支风道2.53.0 3.54.03.254.04.0 一6.05- 8422.5送风口1 21.5 3.53-4.02.0 3.03.0 5.03- 5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

6、始。确定风管断面尺寸时，应 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白压损差值不宜超过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P 0.225D = D mm,P式中 D调整后的管径， m;D 一原设计白管径，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，需反复调整测试。有时甚至无法达到预期风量分配

7、， 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 uKlLm 3/hPf = Kf.PPa式中 Lf 风机白风量，m3/h；L系统总风量，m 3/h ；Pf风机白风压，Pa;P 系统总 阻力，Pa;Kl风量附加系数，除尘系统Kl= i.i 1.5； 一般送排风系统Kl = i.i；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当风机在非标准状态下工作时，应

8、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, 的空气(P=1. 2m3/kg),气体温度为常温，圆形伞形罩的扩张角为夹角为力计算。输送含有有害气体60。，合流三通分支管92kPa,对该系统进行水15m6m9m1图3-10机械排风系统图劭 1500 m 3h1200 m 3h 13m 2100 m 3fh24900 m，h10m1300 m 9m900 m?h 成63400 m 3h J 6m4900 m 3fh11m30 ,带扩压管的伞形风帽h/D0 = 0.5,当地大气压力为解1.对管段进行编号，标注长度和

9、风量，如图示。.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。.确定最不利环路，本系统一为最不利环路。.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, v = 6-14 m/s查附录 2 可得出管径 D = 220mm , v = 9m/s, Rm = 4.5Pa/m查图 3-1 有 通=0. 91 ,则有 Rm=0.91M4.5=4.1 Pa/m.：Pm = Rml =4.1 13 =53.3Pa也可查附录2确定管径后，

10、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。.计算各管段局部损失如管段，查附录 4有：圆形伞形罩扩张角60。， 0 = 0.09 , 90。弯头2个，0 =0.15父2 =0.3,合流三通直管段，见图 3-10。 TOC o 1-5 h z L2900F 212002八 )J 必0=0.43=-=0.51L32100F3280二.2:二.2F1 =0.22=0.038F2=0.2=0.03144F3 = 0.28 2 =0.062F1 F2 : F34 TOC o 1-5 h z 0(=30 ,查得之=0.76,工 Z =0.09

11、 + 0.3 + 0.76=1.15 其余各管段的局部阻力系数见表3-6。, 22-、V 1.2 9”-Pj = =1.15 =55.89 Pa22同理可得出其余管段的局部损失，具体结果见表3-5。.计算各管段的总损失，结果见表3-5。表3-5通风管道水力计算表管段 编P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 系数四实际比 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 P)Pa管段总损失*/Pa备注最不利环路11200：132209；4.50.914.148.61.1553.355.89109.22

12、21006280：9.6：3.90.913.5555.30.8121.344.79669.4：2.70.912.46531.0814.7657.2472.0449001140010.630.912.7367.40.330.0320.2250.3549001540010.630.912.7367.40.640.9540.4481.4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815001020013.0110.9110101.4

13、1.26100127.8227.8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/d =2.0）2个0.15x290弯 头（r/d =2.0）1个0.15x1合流三通直管段0.76合流三通分支段 0.21工1.15Z 0 =0.032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

14、个0.151490 弯头（r/d =20）2个0.15X2合流三通分支段0.4风机入口变径（忽略）0.0 t = 0.64工 Z =0.38圆形伞形罩（扩张角60 ） 1 个0.095风机入口变径（忽略）0.090弯 头（r/d =2.0）1个0.15父1带扩散管伞形风帽（h/D。=0.5）1 个0.6 父1合流三通分支段0.960弯 头（r /d = 2.0）1 个0.12Z 0 =0.6工 =1.26.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 -35.1-100% =67.9% 15%109.2.P1 - . P6100%Pi0.225调整管径P 平225（ 35.1

15、 1D=D =200 =155mmlAPJ109.2 J取 D=160 mm查附录2得D =160 mm v =12.3 m/sRm=13Pa/mRm = BRm =0.91 13 = 11.83 Pa/m22F1 F2 =0.058m2F3 =0.062 m2Fi F2 :F3查附录4,合流三通分支管阻力系数约为-0.21,工t =0.03阻力计算结果见表 3-5, AP=109.1Pa.：P1-.：P6109.2 -109.1不平衡率为=0.1%：二15%109.2满足要求。管道与管段+不平衡率为. ：Pi . ：P2 ；.P7175.3 -132.724.4% 15% P1 -2175.3若将管段调至 D7 =