通风风管计算规则

通风风管计算规则一、编制依据《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2016《通风管道技术规程》JGJ141-2017《工业通风与除尘工程设计规范》GB50019-2015《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012通风空调工程施工图纸、设计交底纪要及专项施工方案二、核心几何参数确定2.1风管截面尺寸参数参数类别取值要求及说明截面形状常用矩形、圆形、椭圆形；矩形风管长边与短边之比≤4（高速风管≤3），圆形风管直径优先选用Φ100mm、Φ150mm、Φ200mm等标准规格（GB/T17793）矩形风管尺寸边长≤2000mm时，偏差±1mm；边长＞2000mm时，偏差±2mm；对角线差≤3mm（边长≤1000mm）、≤5mm（边长＞1000mm）圆形风管尺寸直径≤500mm时，偏差±1mm；直径＞500mm时，偏差±2mm；圆度偏差≤直径的1%（且≤5mm）风管壁厚镀锌钢板风管：边长≤500mm时δ=0.5-0.6mm，500mm＜边长≤1000mm时δ=0.75mm，边长＞1000mm时δ=1.0mm；不锈钢风管壁厚比同规格镀锌钢板厚0.1-0.2mm风管长度直线段单节长度≤4m（手工制作）、≤6m（机械制作）；弯头、三通等异形管件长度按展开尺寸计算，如90°矩形弯头长度=（长边+短边）×0.5+2×壁厚2.2风管连接与配件参数法兰参数：矩形风管法兰：角钢规格与风管边长匹配（边长≤630mm用L30×3，630mm＜边长≤1250mm用L40×4），法兰螺栓孔间距≤150mm（低压风管）、≤120mm（中高压风管），孔径比螺栓直径大1-2mm。圆形风管法兰：角钢规格与直径匹配（直径≤400mm用L30×3，400mm＜直径≤800mm用L40×4），法兰平整度偏差≤2mm/m。加固件参数：矩形风管：边长＞630mm且壁厚≤0.75mm时需加固，加固间距≤2m，加固件（如角钢、扁钢）规格不小于L30×3或δ=1.0mm扁钢。圆形风管：直径＞800mm且壁厚≤1.0mm时需加固，加固间距≤3m，可采用环形加固或螺旋加固（螺旋间距≤500mm）。三、风管阻力计算（水力计算）3.1沿程阻力计算（摩擦阻力）计算公式：圆形风管：ΔP_f=λ×(L/D)×(ρv²/2)矩形风管：需先换算为“当量直径”D_e=2ab/(a+b)（a为长边，b为短边），再按圆形风管公式计算，即ΔP_f=λ×(L/D_e)×(ρv²/2)式中：ΔP_f为沿程阻力（Pa）；λ为摩擦系数（光滑风管λ=0.015-0.02，粗糙风管λ=0.02-0.03）；L为风管长度（m）；D为圆形风管直径（m），D_e为矩形风管当量直径（m）；ρ为空气密度（常温常压下ρ=1.2kg/m³）；v为风管内空气流速（m/s，低压风管v≤8m/s，中压风管v≤12m/s，高压风管v≤20m/s）。示例：圆形风管D=0.5m，L=10m，v=6m/s，λ=0.018：ΔP_f=0.018×(10/0.5)×(1.2×6²/2)=0.018×20×21.6=7.776Pa3.2局部阻力计算计算公式：ΔP_j=ζ×(ρv²/2)式中：ΔP_j为局部阻力（Pa）；ζ为局部阻力系数（查表确定，如90°矩形弯头ζ=0.5-1.0，三通ζ=0.3-0.8，防火阀ζ=1.5-2.0）。常见管件ζ值（参考）：管件类型规格ζ值90°圆形弯头R/D=1.5（R为曲率半径）0.2590°矩形弯头a/b=2，R/a=1.00.6三通（分流）支管流量/总管流量=0.50.5防火阀（全开）公称直径DN5001.8消声器阻抗复合式3.0-5.0总阻力计算：风管系统总阻力ΔP_total=ΔP_f（总沿程阻力）+ΔP_j（总局部阻力），需满足风机全压≥ΔP_total×1.1（预留10%安全余量）。四、风管强度与刚度验算4.1强度验算（承受内压）计算公式：σ=(P×b)/(2δ×[σ])≤1.0式中：σ为风管壁应力（MPa）；P为风管内设计压力（Pa，低压P≤500Pa，中压500Pa＜P≤1500Pa，高压P＞1500Pa）；b为矩形风管短边长度（m）或圆形风管直径（m）；δ为风管壁厚（m）；[σ]为材料许用应力（镀锌钢板[σ]=165MPa，不锈钢板[σ]=190MPa）。示例：矩形风管b=0.8m，δ=0.75mm=7.5×10⁻⁴m，中压P=1000Pa：σ=(1000×0.8)/(2×7.5×10⁻⁴×165×10⁶)=800/(247500)≈0.0032≤1.0，满足强度要求。4.2刚度验算（防止变形）矩形风管挠度验算：无加固风管最大挠度f_max≤L/400（L为风管支撑间距，m），计算公式：f_max=(5×P×L⁴)/(384×E×I)式中：E为材料弹性模量（钢E=206×10⁹Pa）；I为风管截面惯性矩（矩形风管I=δ×a³/12，a为长边长度，m）。支撑间距要求：风管类型截面尺寸（mm）支撑间距≤（m）矩形镀锌钢板风管边长≤6303.0630＜边长≤12502.4边长＞12501.8圆形镀锌钢板风管直径≤5003.5直径＞5003.0五、风管材料用量计算5.1风管本体材料用量圆形风管：单节风管展开面积S=π×D×L（不包含法兰），材料用量（质量）m=S×δ×ρ_steel（ρ_steel为钢材密度，镀锌钢板ρ=7850kg/m³）。示例：D=0.5m，L=4m，δ=0.75mm=7.5×10⁻⁴m：S=3.14×0.5×4=6.28m²m=6.28×7.5×10⁻⁴×7850≈36.926kg矩形风管：单节风管展开面积S=2×(a+b)×L-4×δ×L（扣除4个角重叠部分），材料用量m=S×δ×ρ_steel。示例：a=1.0m，b=0.6m，L=4m，δ=1.0mm=1×10⁻³m：S=2×(1.0+0.6)×4-4×1×10⁻³×4=12.8-0.016=12.784m²m=12.784×1×10⁻³×7850≈100.354kg5.2法兰与加固件材料用量法兰材料用量：矩形风管法兰：每米法兰角钢质量=角钢理论重量×2（长边+短边），如L40×4角钢理论重量=2.422kg/m，a=1.0m、b=0.6m的风管法兰质量=2.422×2×(1.0+0.6)=7.750kg。圆形风管法兰：每副法兰角钢质量=角钢理论重量×π×(D+2×角钢肢宽)，如D=0.5m，L30×3角钢（肢宽30mm=0.03m），理论重量=1.373kg/m：质量=1.373×3.14×(0.5+2×0.03)=1.373×3.14×0.56≈2.398kg。加固件材料用量：加固件总质量=加固件理论重量×总长度，如L30×3角钢加固，每10m风管设5道加固，每道长度=矩形风管长边a=1.0m：总质量=1.373×5×1.0=6.865kg。六、风管制作与安装尺寸计算6.1风管展开下料计算圆形风管：展开长度（周长）C=π×(D+δ)（考虑壁厚），下料长度=C+2×咬口余量（每边咬口余量10-15mm，总余量20-30mm）。示例：D=0.5m，δ=0.75mm，咬口余量25mm：C=3.14×(0.5+0.00075)≈1.572m下料长度=1.572+0.025=1.597m矩形风管：展开宽度=2×(a+b)+2×咬口余量（a为长边，b为短边），展开高度=L+2×咬口余量（L为风管长度）。示例：a=1.0m，b=0.6m，L=4m，咬口余量每边12mm：展开宽度=2×(1.0+0.6)+2×0.012=3.2+0.024=3.224m展开高度=4+2×0.012=4.024m6.2风管安装偏差计算位置偏差：水平风管：标高偏差±10mm，水平度偏差≤3mm/m；垂直风管：垂直度偏差≤2mm/m，轴线偏移≤10mm；检测方法：用水准仪测标高，用2m靠尺+塞尺测水平度/垂直度，每10m测1点。连接偏差：法兰连接：法兰平整度偏差≤2mm/m，螺栓拧紧力矩均匀（M8螺栓力矩8-10N・m，M10螺栓力矩12-15N・m），法兰间密封垫压缩量≥30%（密封垫厚度3-5mm）。咬口连接：咬口宽度偏差±1mm，咬口深度偏差≤0.5mm，无开裂、漏风（漏风量检测：低压风管≤2.5m³/(m²・h)，中压风管≤1.5m³/(m²・h)）。七、常见问题及调整措施7.1阻力超标问题原因：风管流速过高（超过规范限值）、局部管件过多（如弯头、三通密集）、管径偏小（通流面积不足）。调整措施：降低流速（低压风管v≤6m/s），重新计算管径（Q=A×v，A为风管截面积，Q为风量m³/h）；优化管件布置（如将90°弯头改为45°弯头，减少三通数量），局部阻力系数ζ降低20%-30%；增大管径（如圆形风管D从0.4m增至0.5m，通流面积增加56.25%）。7.2强度不足（内压变形）问题原因：风管壁厚偏小（未按压力等级选用）、加固间距过大（超过规范限值）。调整措施：增厚管壁（中压风管边长＞800mm时，壁厚从0.75mm增至1.0mm）；加密加固间距（从2m减至1.5m），或增大加固件规格（如L30×3角钢换为L40×4）。7.3漏风量过大问题原因：咬口不严密（间隙＞0.5mm）、法兰密封垫破损（压缩量不足）、风管拼接缝未密封。调整措施：重新咬口（间隙≤0.3mm），咬口处涂密封胶（如中性硅酮密封胶）；更换密封垫（选用闭孔海绵橡胶垫，厚度5mm），确保法兰螺栓均匀拧紧（力矩达标）；风管拼接缝用铝箔胶带密封（宽度≥50mm），漏风量控制在规范限值内。八、附则本规则未尽事宜，参照《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2016、《通风管道技术规程》JGJ141-2017等现行规范执行，规范