第八章通風(fēng)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算2

1、8.0 概述概述8.1 風(fēng)管內(nèi)氣體流動(dòng)的流態(tài)和阻力風(fēng)管內(nèi)氣體流動(dòng)的流態(tài)和阻力8.2 風(fēng)管內(nèi)的壓力分布風(fēng)管內(nèi)的壓力分布8.3 通風(fēng)管道的水力計(jì)算通風(fēng)管道的水力計(jì)算8.4 均勻送風(fēng)管道設(shè)計(jì)計(jì)算均勻送風(fēng)管道設(shè)計(jì)計(jì)算8.5 通風(fēng)管道設(shè)計(jì)中的常見問題及其處理措施通風(fēng)管道設(shè)計(jì)中的常見問題及其處理措施8.6 氣力輸送系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)計(jì)算氣力輸送系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)計(jì)算第第8章通風(fēng)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算章通風(fēng)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算定義定義：把符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的新鮮空氣輸送到室內(nèi)各需要地點(diǎn)，把室：把符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的新鮮空氣輸送到室內(nèi)各需要地點(diǎn)，把室內(nèi)局部地區(qū)或設(shè)備散發(fā)的污濁、有害氣體直接排送到室外或經(jīng)凈化內(nèi)局部地區(qū)或設(shè)備散發(fā)的污濁、

2、有害氣體直接排送到室外或經(jīng)凈化處理后排送到室外的管道。處理后排送到室外的管道。8.0 概概 述述分類分類：包括通風(fēng)除塵管道、空調(diào)管道等。：包括通風(fēng)除塵管道、空調(diào)管道等。作用：作用：把通風(fēng)進(jìn)風(fēng)口、空氣的熱、濕及凈化處理設(shè)備、送把通風(fēng)進(jìn)風(fēng)口、空氣的熱、濕及凈化處理設(shè)備、送( (排排) )風(fēng)風(fēng)口、部件和風(fēng)機(jī)連成一個(gè)整體，使之有效運(yùn)轉(zhuǎn)口、部件和風(fēng)機(jī)連成一個(gè)整體，使之有效運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)內(nèi)容：風(fēng)管及其部件的布置；管徑的確定；管內(nèi)氣體流動(dòng)時(shí)設(shè)計(jì)內(nèi)容：風(fēng)管及其部件的布置；管徑的確定；管內(nèi)氣體流動(dòng)時(shí)能量損耗的計(jì)算；風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)功率的選擇能量損耗的計(jì)算；風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)功率的選擇。設(shè)計(jì)目標(biāo)：在滿足工藝設(shè)計(jì)要求和保證使用效

3、果的前提下，合理設(shè)計(jì)目標(biāo)：在滿足工藝設(shè)計(jì)要求和保證使用效果的前提下，合理地組織空氣流動(dòng)，使系統(tǒng)的初投資和日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用最優(yōu)。地組織空氣流動(dòng)，使系統(tǒng)的初投資和日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用最優(yōu)。通風(fēng)除塵管道通風(fēng)除塵管道1 排風(fēng)罩排風(fēng)罩5 風(fēng)帽風(fēng)帽1 排風(fēng)罩排風(fēng)罩2 風(fēng)管風(fēng)管有害氣體有害氣體 如圖，在風(fēng)機(jī)如圖，在風(fēng)機(jī)4的動(dòng)力作用下，排風(fēng)罩（或排風(fēng)口）的動(dòng)力作用下，排風(fēng)罩（或排風(fēng)口）1將室將室內(nèi)污染空氣吸入，經(jīng)管道內(nèi)污染空氣吸入，經(jīng)管道2送入凈化設(shè)備送入凈化設(shè)備3，經(jīng)凈化處理達(dá)到規(guī)，經(jīng)凈化處理達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)后，通過風(fēng)帽定的排放標(biāo)準(zhǔn)后，通過風(fēng)帽5排到室外大氣中排到室外大氣中。 如圖，在風(fēng)機(jī)如圖，在風(fēng)機(jī)3 3的

4、動(dòng)力作用下，室外空氣進(jìn)入新風(fēng)口的動(dòng)力作用下，室外空氣進(jìn)入新風(fēng)口1 1，經(jīng)進(jìn)氣處理設(shè)備經(jīng)進(jìn)氣處理設(shè)備2 2處理后達(dá)到處理后達(dá)到 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)或工藝要求后，由風(fēng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)或工藝要求后，由風(fēng)管管4 4輸送并分配到各送風(fēng)口輸送并分配到各送風(fēng)口5 5 ，由風(fēng)口送入室內(nèi)。，由風(fēng)口送入室內(nèi)。8.1.1 兩種流態(tài)及其判別分析兩種流態(tài)及其判別分析 流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其流動(dòng)狀態(tài)，可以分為層流、紊流。流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其流動(dòng)狀態(tài)，可以分為層流、紊流。 雷諾數(shù)既能判別流體在風(fēng)道中流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)，又是計(jì)算雷諾數(shù)既能判別流體在風(fēng)道中流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)，又是計(jì)算風(fēng)道摩擦阻力系數(shù)的基本參數(shù)。風(fēng)道摩擦阻力系數(shù)的基本參數(shù)。DV R

5、e 在通風(fēng)與空調(diào)工程中，雷諾數(shù)通常用右式表示在通風(fēng)與空調(diào)工程中，雷諾數(shù)通常用右式表示：8.1.2 風(fēng)管內(nèi)空氣流動(dòng)的阻力風(fēng)管內(nèi)空氣流動(dòng)的阻力l 產(chǎn)生阻力的原因：產(chǎn)生阻力的原因： 空氣在風(fēng)管內(nèi)流動(dòng)之所以產(chǎn)生阻力是因?yàn)榭諝馐蔷哂姓硿钥諝庠陲L(fēng)管內(nèi)流動(dòng)之所以產(chǎn)生阻力是因?yàn)榭諝馐蔷哂姓硿缘膶?shí)際流體，在運(yùn)動(dòng)過程中要克服內(nèi)部相對(duì)運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的摩擦的實(shí)際流體，在運(yùn)動(dòng)過程中要克服內(nèi)部相對(duì)運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的摩擦阻力以及風(fēng)管材料內(nèi)表面的粗糙程度對(duì)氣體的阻滯作用和擾阻力以及風(fēng)管材料內(nèi)表面的粗糙程度對(duì)氣體的阻滯作用和擾動(dòng)作用。動(dòng)作用。l 阻力的分類：摩擦阻力或沿程阻力；局部阻力阻力的分類：摩擦阻力或沿程阻力；局部阻力lvRPsm

6、2412XFRs 空氣在任意橫斷面形狀不變的管道中流動(dòng)時(shí)，根據(jù)流體力學(xué)原空氣在任意橫斷面形狀不變的管道中流動(dòng)時(shí)，根據(jù)流體力學(xué)原理，它的沿程阻力可以按下式確定：理，它的沿程阻力可以按下式確定： 對(duì)于圓形截面風(fēng)管，其阻力由下式計(jì)算：lvDPm212 單位長(zhǎng)度的摩擦阻力又稱比摩阻。對(duì)于圓形風(fēng)管，由上式可知其比摩阻為： 2/2vDlPRmm（8-5）（1）圓形風(fēng)管的沿程阻力計(jì)算）圓形風(fēng)管的沿程阻力計(jì)算摩擦阻力系數(shù)摩擦阻力系數(shù)與管內(nèi)流態(tài)和風(fēng)管管壁的粗糙度與管內(nèi)流態(tài)和風(fēng)管管壁的粗糙度K/D有關(guān)有關(guān))/(DKRfe，圖圖8-1 摩擦阻力系數(shù)摩擦阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度的變化隨雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度的變化 有

7、關(guān)過渡區(qū)的摩擦阻力系數(shù)計(jì)算公式很多，一般采用適用三個(gè)區(qū)有關(guān)過渡區(qū)的摩擦阻力系數(shù)計(jì)算公式很多，一般采用適用三個(gè)區(qū)的柯氏公式來計(jì)算。它以一定的實(shí)驗(yàn)資料作為基礎(chǔ)，美國(guó)、日本、的柯氏公式來計(jì)算。它以一定的實(shí)驗(yàn)資料作為基礎(chǔ)，美國(guó)、日本、德國(guó)的一些暖通手冊(cè)中廣泛采用。我國(guó)編制的德國(guó)的一些暖通手冊(cè)中廣泛采用。我國(guó)編制的全國(guó)通用通風(fēng)管道全國(guó)通用通風(fēng)管道計(jì)算表計(jì)算表也采用該公式：也采用該公式：Re51. 271. 3lg21DK 為了避免繁瑣的計(jì)算，可根據(jù)公式（為了避免繁瑣的計(jì)算，可根據(jù)公式（8-5）和式（）和式（8-7）制成）制成各種形式的表格或線算圖。附錄各種形式的表格或線算圖。附錄4所示的通風(fēng)管道單位長(zhǎng)度

8、摩擦阻所示的通風(fēng)管道單位長(zhǎng)度摩擦阻力線算圖，可供計(jì)算管道阻力時(shí)使用。運(yùn)用線算圖或計(jì)算表，只要力線算圖，可供計(jì)算管道阻力時(shí)使用。運(yùn)用線算圖或計(jì)算表，只要已知已知流量、管徑、流速、阻力四流量、管徑、流速、阻力四個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)，即可求得其個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)，即可求得其余兩個(gè)參數(shù)。余兩個(gè)參數(shù)。 （8-7）附錄附錄4 通風(fēng)管道通風(fēng)管道單位長(zhǎng)度摩擦阻單位長(zhǎng)度摩擦阻力線算圖力線算圖 需要說明的是，附錄需要說明的是，附錄4的線算圖是是按過渡區(qū)的的線算圖是是按過渡區(qū)的 值，在壓力值，在壓力B0=101.3kPa、溫度、溫度t0=200C、空氣密度、空氣密度 0=1.24kg/m3、運(yùn)動(dòng)粘、運(yùn)動(dòng)粘度度 =15

9、.0610-6m2/s、壁粗糙度、壁粗糙度K=0.15mm、圓形風(fēng)管、氣、圓形風(fēng)管、氣流與管壁間無熱量交換等條件下得的。當(dāng)實(shí)際條件與上述不符流與管壁間無熱量交換等條件下得的。當(dāng)實(shí)際條件與上述不符時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修正。時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修正。1）密度和粘度的修正）密度和粘度的修正 1 . 0091. 000)()(mmRR2）空氣溫度和大氣壓力的修正）空氣溫度和大氣壓力的修正 0mBtmRKKR825. 027320273tKt9 . 0) 3 .101(BKB3）管壁粗糙度的修正）管壁粗糙度的修正 0mrmRKR 有一通風(fēng)系統(tǒng)，采用薄鋼板圓形風(fēng)管（有一通風(fēng)系統(tǒng)，采用薄鋼板圓形風(fēng)管（ K = 0.15 mm）

10、，已），已知風(fēng)量知風(fēng)量L3600 m2/h（1 m3/s）。管徑）。管徑D300 mm，空氣溫，空氣溫度度t30。求風(fēng)管管內(nèi)空氣流速和單位長(zhǎng)度摩擦阻力。求風(fēng)管管內(nèi)空氣流速和單位長(zhǎng)度摩擦阻力。0mRtK0mtmRKR=0.97解：查附錄解：查附錄4，得，得14 m/s，7.68 Pa/m 查圖查圖8-2得，得，=0.977.68 Pa/m=7.45 Pa/m 全國(guó)通用通風(fēng)管道計(jì)算表全國(guó)通用通風(fēng)管道計(jì)算表和附錄和附錄4的線算圖是按圓形風(fēng)的線算圖是按圓形風(fēng)管得出的，在進(jìn)行矩形風(fēng)管的摩擦阻力計(jì)算時(shí)，需要把矩形風(fēng)管管得出的，在進(jìn)行矩形風(fēng)管的摩擦阻力計(jì)算時(shí)，需要把矩形風(fēng)管斷面尺寸折算成與之相當(dāng)?shù)膱A形風(fēng)管直

11、徑，即當(dāng)量直徑，再由此斷面尺寸折算成與之相當(dāng)?shù)膱A形風(fēng)管直徑，即當(dāng)量直徑，再由此求得矩形風(fēng)管的單位長(zhǎng)度摩擦阻力求得矩形風(fēng)管的單位長(zhǎng)度摩擦阻力。 所謂所謂“當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑”，就是與矩形風(fēng)管有相同單位長(zhǎng)度摩擦阻，就是與矩形風(fēng)管有相同單位長(zhǎng)度摩擦阻力的圓形風(fēng)管直徑，它有流速當(dāng)量直徑和流量當(dāng)量直徑兩種。力的圓形風(fēng)管直徑，它有流速當(dāng)量直徑和流量當(dāng)量直徑兩種。 假設(shè)某一圓形風(fēng)管中的空氣流速與矩形風(fēng)管中的空氣流速相等，并且兩者的單位長(zhǎng)度摩擦阻力也相等，則該圓風(fēng)管的直徑就稱為此矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑。（1）流速當(dāng)量直徑）流速當(dāng)量直徑假設(shè)某一圓形風(fēng)管中的空氣流速與矩形風(fēng)管中的空氣流速相等，并且兩者的單位長(zhǎng)度摩擦

12、阻力也相等，則該圓風(fēng)管的直徑就稱為此矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑。v圓形風(fēng)管Rs和矩形風(fēng)管的水力半徑Rs“必須相等。v圓形風(fēng)管的水力半徑 Rs=D/4v矩形風(fēng)管的水力半徑 Rs=ab/2（a+b）vRs= Rs=D/4= ab/2（a+b）vD= ab/2（a+b）=Dvv Dv稱為邊長(zhǎng)為ab 的矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑。如果矩形風(fēng)管內(nèi)的流速與管徑為Dv ，的圓形風(fēng)管內(nèi)的流速相同，兩者的單位長(zhǎng)度摩擦阻力也相等。因此，根據(jù)矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑Dv 和實(shí)際流速v，由附錄查得的Rm 。即為矩形風(fēng)管的單位長(zhǎng)度摩擦阻力。（2）流量當(dāng)量直徑）流量當(dāng)量直徑l設(shè)某一圓形風(fēng)管中的空氣流量與矩形風(fēng)管的空氣流量相等，并且

13、單位長(zhǎng)度摩擦阻力也相等，則該圓形風(fēng)管的直徑就稱為此矩形風(fēng)管的流量當(dāng)量直徑。l流量當(dāng)量直徑可近似按下式計(jì)算。l DL=1.37(ab)0.625/（a+b）0.25 l以流量當(dāng)量直徑DL和矩形風(fēng)管的流量L，查附錄6所得的單位長(zhǎng)度摩擦阻力Rm ，即為矩形風(fēng)管的單位長(zhǎng)度摩擦阻力解解 矩道風(fēng)道內(nèi)空氣流速矩道風(fēng)道內(nèi)空氣流速1）根據(jù)矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑）根據(jù)矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑Dv和實(shí)際流速和實(shí)際流速V，求矩形，求矩形風(fēng)管的單位長(zhǎng)度摩擦阻力。風(fēng)管的單位長(zhǎng)度摩擦阻力。 有一表面光滑的磚砌風(fēng)道（有一表面光滑的磚砌風(fēng)道（K=3mm），橫斷面尺寸為），橫斷面尺寸為500mm 400mm,流量流量L=1m3/s

14、(3600m3/h)，求單位，求單位長(zhǎng)度摩阻力。長(zhǎng)度摩阻力。 15/0.5 0.4LVm sab22 500 400444500400VabDmmab由由V=5m/s、Dv=444mm查圖得查圖得Rm0=0.62Pa/m0.250.2503 51.961.96 0.621.22/tmtmKKVRK RPa m粗糙度修正系數(shù)粗糙度修正系數(shù)由由L=1m3/S、DL=487mm查圖查圖2-3-1得得Rm0=0.61Pa/mRm=1.960.61=1.2 Pa/m2）用流量當(dāng)量直徑求矩形風(fēng)管單位長(zhǎng)度摩擦阻力。）用流量當(dāng)量直徑求矩形風(fēng)管單位長(zhǎng)度摩擦阻力。矩形風(fēng)道的流量當(dāng)量直徑矩形風(fēng)道的流量當(dāng)量直徑0.6

15、250.250.6250.251.30.4 0.51.30.4 0.50.447LabDa bm 一般情況下，通風(fēng)除塵、空氣調(diào)節(jié)和氣力輸送管道都要安裝一般情況下，通風(fēng)除塵、空氣調(diào)節(jié)和氣力輸送管道都要安裝一些諸如斷面變化的管件一些諸如斷面變化的管件(如各種變徑管、變形管、風(fēng)管進(jìn)出口、如各種變徑管、變形管、風(fēng)管進(jìn)出口、閥門閥門)、流向變化的管件（彎頭）和流量變化的管件、流向變化的管件（彎頭）和流量變化的管件(如三通、四通、如三通、四通、風(fēng)管的側(cè)面送、排風(fēng)口風(fēng)管的側(cè)面送、排風(fēng)口)，用以控制和調(diào)節(jié)管內(nèi)的氣流流動(dòng)。，用以控制和調(diào)節(jié)管內(nèi)的氣流流動(dòng)。 流體經(jīng)過這些管件時(shí)，由于邊壁或流量的變化，均勻流在這一流

16、體經(jīng)過這些管件時(shí)，由于邊壁或流量的變化，均勻流在這一局部地區(qū)遭到破壞，引起流速的大小，方向或分布的變化，或者氣局部地區(qū)遭到破壞，引起流速的大小，方向或分布的變化，或者氣流的合流與分流，使得氣流中出現(xiàn)渦流區(qū)，由此產(chǎn)生了局部損失。流的合流與分流，使得氣流中出現(xiàn)渦流區(qū)，由此產(chǎn)生了局部損失。 多數(shù)局部阻力的計(jì)算還不能從理論上解決，必須借助于由實(shí)驗(yàn)多數(shù)局部阻力的計(jì)算還不能從理論上解決，必須借助于由實(shí)驗(yàn)得來的經(jīng)驗(yàn)公式或系數(shù)。局部阻力一般按下面公式確定：得來的經(jīng)驗(yàn)公式或系數(shù)。局部阻力一般按下面公式確定： 2Z2 局部阻力系數(shù)也不能從理論上求得，一般用實(shí)驗(yàn)方法確定。在局部阻力系數(shù)也不能從理論上求得，一般用實(shí)驗(yàn)

17、方法確定。在附錄附錄5中列出了部分常見管件的局部阻力系數(shù)。中列出了部分常見管件的局部阻力系數(shù)。 局部阻力在通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)中占有較大的比例，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)局部阻力在通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)中占有較大的比例，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以注意。減小局部阻力的著眼點(diǎn)在于防止或推遲氣流與壁面的加以注意。減小局部阻力的著眼點(diǎn)在于防止或推遲氣流與壁面的分離，避免漩渦區(qū)的產(chǎn)生或減小漩渦區(qū)的大小和強(qiáng)度。下面介紹分離，避免漩渦區(qū)的產(chǎn)生或減小漩渦區(qū)的大小和強(qiáng)度。下面介紹幾種常用的減小局部阻力的措施。幾種常用的減小局部阻力的措施。 （1） 漸擴(kuò)管和漸擴(kuò)管漸擴(kuò)管和漸擴(kuò)管幾種常見的局部阻力產(chǎn)生的類型：幾種常見的局部阻力產(chǎn)生的類型：、突變、突變、漸變

18、、漸變 、轉(zhuǎn)彎處、轉(zhuǎn)彎處 、分岔與會(huì)合、分岔與會(huì)合2312312（2） 三通三通 圖8-4 三通支管和干管的連接（3）彎管）彎管圖圖8-5 圓形風(fēng)管彎頭圓形風(fēng)管彎頭圖圖8-6 矩形風(fēng)管彎頭矩形風(fēng)管彎頭圖圖8-7 設(shè)有設(shè)有導(dǎo)流片的直導(dǎo)流片的直角彎頭角彎頭（4） 管道進(jìn)出口管道進(jìn)出口圖圖8-8 風(fēng)管進(jìn)出口阻力風(fēng)管進(jìn)出口阻力（5） 管道和風(fēng)機(jī)的連接管道和風(fēng)機(jī)的連接圖圖8-9 風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道連接風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道連接8.2.1 動(dòng)壓、靜壓和全壓動(dòng)壓、靜壓和全壓 空氣在風(fēng)管中流動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)管阻力和流速變化，空氣的空氣在風(fēng)管中流動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)管阻力和流速變化，空氣的壓力是不斷變化的。研究風(fēng)管內(nèi)壓力的分布規(guī)律，有

19、助于我們壓力是不斷變化的。研究風(fēng)管內(nèi)壓力的分布規(guī)律，有助于我們正確設(shè)計(jì)通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)并使之經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的運(yùn)行。正確設(shè)計(jì)通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)并使之經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的運(yùn)行。分析的原理是風(fēng)流的能量方程和靜壓、動(dòng)壓與全壓的關(guān)系式。分析的原理是風(fēng)流的能量方程和靜壓、動(dòng)壓與全壓的關(guān)系式。 根據(jù)能量守恒定律，可以寫出空氣在管道內(nèi)流動(dòng)根據(jù)能量守恒定律，可以寫出空氣在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)不同斷面間的能量方程（伯努利方程）。時(shí)不同斷面間的能量方程（伯努利方程）。 212222121122PgZPgZPjj2122221122PPPjj我們可以利用上式對(duì)任一通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的壓力分布進(jìn)行分析我們可以利用上式對(duì)任一通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

20、的壓力分布進(jìn)行分析8.2.2 風(fēng)管內(nèi)空氣壓力的分布風(fēng)管內(nèi)空氣壓力的分布 把一套通風(fēng)除塵系統(tǒng)內(nèi)氣流的動(dòng)壓、靜壓和全壓的變化表把一套通風(fēng)除塵系統(tǒng)內(nèi)氣流的動(dòng)壓、靜壓和全壓的變化表示在以相對(duì)壓力為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)圖上，就稱為通風(fēng)除塵系統(tǒng)的壓示在以相對(duì)壓力為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)圖上，就稱為通風(fēng)除塵系統(tǒng)的壓力分布圖。力分布圖。 設(shè)有圖設(shè)有圖8-10所示的通風(fēng)系統(tǒng)，空氣進(jìn)出口都有局部阻力。所示的通風(fēng)系統(tǒng)，空氣進(jìn)出口都有局部阻力。分析該系統(tǒng)風(fēng)管內(nèi)的壓力分布。分析該系統(tǒng)風(fēng)管內(nèi)的壓力分布。8.3.1 風(fēng)道設(shè)計(jì)的內(nèi)容及原則風(fēng)道設(shè)計(jì)的內(nèi)容及原則風(fēng)道的水利計(jì)算分設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算兩類風(fēng)道的水利計(jì)算分設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算兩類。風(fēng)道設(shè)計(jì)

21、時(shí)必須遵循以下的原則：風(fēng)道設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循以下的原則：（1）系統(tǒng)要簡(jiǎn)潔、靈活、可靠；便于安裝、調(diào)節(jié)、控制與維修。）系統(tǒng)要簡(jiǎn)潔、靈活、可靠；便于安裝、調(diào)節(jié)、控制與維修。（2）斷面尺寸要標(biāo)準(zhǔn)化。）斷面尺寸要標(biāo)準(zhǔn)化。（3）斷面形狀要與建筑結(jié)構(gòu)相配合，使其完美統(tǒng)一。）斷面形狀要與建筑結(jié)構(gòu)相配合，使其完美統(tǒng)一。 8.3.2 風(fēng)道設(shè)計(jì)的方法風(fēng)道設(shè)計(jì)的方法風(fēng)管水力計(jì)算方法風(fēng)管水力計(jì)算方法1.1.假定流速法假定流速法2.2.壓損平均法壓損平均法3.3.靜壓復(fù)得法靜壓復(fù)得法目前常用的是假定流速法。目前常用的是假定流速法。通風(fēng)管道的水力計(jì)算l通風(fēng)管道的水力計(jì)算是在系統(tǒng)和設(shè)備布置、風(fēng)管材料、各送排風(fēng)點(diǎn)的位置和風(fēng)量均已

22、確定的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。l目的是，確定各管段的管徑(或斷面尺寸)和阻力，保證系統(tǒng)內(nèi)達(dá)到要求的風(fēng)量分配。最后確定風(fēng)機(jī)的型號(hào)和動(dòng)力消耗。l在有的情況下， 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓已經(jīng)確定，要由此去確定風(fēng)管的管徑。l風(fēng)管水力計(jì)算方法有假定流速法、壓損平均法和靜壓復(fù)得法等幾種， 目前常用的是假定流速法。8.3.3 風(fēng)道設(shè)計(jì)的步驟風(fēng)道設(shè)計(jì)的步驟假定流速法風(fēng)管水力計(jì)算的步驟。假定流速法風(fēng)管水力計(jì)算的步驟。（1）繪制通風(fēng)或空調(diào)系統(tǒng)軸測(cè)圖）繪制通風(fēng)或空調(diào)系統(tǒng)軸測(cè)圖（2）確定合理的空氣流速）確定合理的空氣流速（3）根據(jù)各管段的風(fēng)量和選擇的流速確定各管段的斷面）根據(jù)各管段的風(fēng)量和選擇的流速確定各管段的斷面尺寸，計(jì)算最不利環(huán)路

23、的摩擦阻力和局部阻力尺寸，計(jì)算最不利環(huán)路的摩擦阻力和局部阻力（4）并聯(lián)管路的阻力計(jì)算）并聯(lián)管路的阻力計(jì)算（5）計(jì)算系統(tǒng)的總阻力）計(jì)算系統(tǒng)的總阻力（6）選擇風(fēng)機(jī)）選擇風(fēng)機(jī)假定流速法的特點(diǎn)是，先按技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求選定風(fēng)管的流速，再根據(jù)風(fēng)管的風(fēng)量確定風(fēng)管的斷面尺寸和阻力。l假定流速法的計(jì)算步驟和方法如下，1繪制通風(fēng)或空調(diào)系統(tǒng)軸測(cè)圖，對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)注長(zhǎng)度和風(fēng)量。l管段長(zhǎng)度一般按兩管件間中心線長(zhǎng)度計(jì)算，不扣除管件(如三通、彎頭)本身的長(zhǎng)度。2確定合理的空氣流速l 風(fēng)管內(nèi)的空氣流速對(duì)通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性有較大的影響。流速高，風(fēng)管斷面小，材料耗用少，建造費(fèi)用小，但是系統(tǒng)的阻力大，動(dòng)力消耗增大，運(yùn)用費(fèi)用增

24、加。對(duì)除塵系統(tǒng)會(huì)增加設(shè)備和管道的摩損，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)會(huì)增加噪聲。3. 管道壓力損失計(jì)算l 阻力計(jì)算應(yīng)從最不利環(huán)路開始 根據(jù)各風(fēng)管的風(fēng)量和選擇的流速確定各管段的斷面尺寸，計(jì)算摩擦阻力和局部阻力。l確定風(fēng)管斷面尺寸時(shí)，采用通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格。l袋式除塵器和靜電除塵器后風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)量應(yīng)把漏風(fēng)量和反吹風(fēng)量計(jì)人。在正常運(yùn)行條件下，除塵器的漏風(fēng)率應(yīng)不大于54. 并聯(lián)管路的阻力平衡l為了保證各送、排風(fēng)點(diǎn)達(dá)到預(yù)期的風(fēng)量，兩并聯(lián)支管的阻力必須保持平衡。對(duì)一般的通風(fēng)系統(tǒng)，兩支管的阻力差應(yīng)不超過15；除塵系統(tǒng)應(yīng)不超過10。若超過上述規(guī)定，可采用下述方法使其阻力平衡。（1）調(diào)整支管管徑 通過改變支管管徑，即改變支管的阻力，達(dá)

25、到阻力平衡。（2）增大排風(fēng)量l當(dāng)兩支管的壓力損失相差不大時(shí)(在20以內(nèi))，可以不改變管徑，將壓力損失小的那段支管的流量適當(dāng)增大，以達(dá)到壓力平衡。（3）增大支管的壓力損失l閥門調(diào)節(jié)是最常用的一種增加局部壓力損失的方法，它是通過改變閥門的開度，來調(diào)節(jié)管道壓力損失的。l5.風(fēng)機(jī)選擇v 圖圖8-11所示為某車間的振動(dòng)篩除塵系統(tǒng)。采用所示為某車間的振動(dòng)篩除塵系統(tǒng)。采用矩形傘形排風(fēng)罩排塵，風(fēng)管用鋼板制作（粗糙度矩形傘形排風(fēng)罩排塵，風(fēng)管用鋼板制作（粗糙度K0.15mm），輸送含有鐵礦粉塵的含塵氣體，氣體溫度），輸送含有鐵礦粉塵的含塵氣體，氣體溫度為為20。該系統(tǒng)采用。該系統(tǒng)采用CLS800型水膜除塵器，除塵

26、器型水膜除塵器，除塵器含塵氣流進(jìn)口尺寸為含塵氣流進(jìn)口尺寸為318mm552mm，除塵器阻力，除塵器阻力900Pa。對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行水力計(jì)算，確定該系統(tǒng)的風(fēng)管斷。對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行水力計(jì)算，確定該系統(tǒng)的風(fēng)管斷面尺寸和阻力并選擇風(fēng)機(jī)。面尺寸和阻力并選擇風(fēng)機(jī)。 【例題】 有一通風(fēng)除塵系統(tǒng)，風(fēng)管全部用鋼板制作，管內(nèi)輸送含有輕礦物粉塵的空氣，氣體溫度為常溫。各排風(fēng)點(diǎn)的排風(fēng)量和各管段的長(zhǎng)度見圖所示。該系統(tǒng)采用袋式除塵器進(jìn)行排氣凈化，除塵器壓力損失P=1200Pa。對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。【解】 1對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)出管段長(zhǎng)度和各排風(fēng)點(diǎn)的排風(fēng)量。2選定最不利環(huán)路， 本系統(tǒng)選擇1-3-5-除塵器-6-風(fēng)機(jī)-7為最不利環(huán)

27、路。3根據(jù)各管段的風(fēng)量及選定的流速，確定最不利環(huán)路上各管段的斷面尺寸和單位長(zhǎng)度摩擦阻力。l 輸送含有輕礦物粉塵的空氣時(shí)，風(fēng)管內(nèi)最小風(fēng)速為，垂直風(fēng)管12ms、水平風(fēng)管14ms。l 考慮到除塵器及風(fēng)管漏風(fēng)，管段6及7的計(jì)算風(fēng)量為63001.05=6615m3h。管段1 根據(jù)L1=1500m3h(0.42m3)、vl=14ms 查出管徑和單位長(zhǎng)度摩擦阻力。 所選管徑應(yīng)盡量符合附錄8的通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格。 D1=200mm Rm1=12.5Pam 同理可查得管段3、5、6、7的管徑及比摩阻.4確定管段2、4的管徑及單位長(zhǎng)度摩擦阻力.5查附錄7，確定各管段的局部阻力系數(shù)。(1)管段1l 設(shè)備密閉罩 =10

28、(對(duì)應(yīng)接管動(dòng)壓)l 900彎頭(RD=1.5)一個(gè) =0.17l直流三通(13)l根據(jù)Fl+F2F3 lF2 / F3 =：(140240)=0.292lL2 / L3=800/2300=0.34 7 查得 =0.20l =1.0+0.17+0.20=1.37 (3)管段3l直流三通(3-5)l根據(jù)F3+F4F5 lF4 / F5 =：(280380)2=0.54lL4 / L5=4000/6300=0.634 查得 =-0.05(4)管段4l設(shè)備密閉罩 =1l合流三通(4-5) =0.64l=1.0+0.17+0.64(5)管段5 l除塵器進(jìn)口變徑管(漸擴(kuò)管)l除塵器進(jìn)口300800mm，變

29、徑管長(zhǎng)度500mmltg =1/2(800-380)/500=0.42l=22.7 =0.60(6)管段6l除塵器出口變徑管(漸縮管)除塵器出口尺寸300800mm變徑管長(zhǎng)度400mm tg =1/2(800-420)/400=0.475 =25.4 =0.10 900彎頭2個(gè) =20.17=0.34l風(fēng)機(jī)進(jìn)口漸擴(kuò)管選風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)進(jìn)口直徑D1=500mm,變徑管長(zhǎng)度300mm tg =1/2(500-420)/300=0.13 =7.60 =0.03=0.1+0.34+0.03=0.47(7)管段7l風(fēng)機(jī)出口漸擴(kuò)管l風(fēng)機(jī)出口尺寸410315mm D7=420mmlF 7 / F =1.07 =0

30、帶擴(kuò)散管的傘形風(fēng)帽(hD0=0.5) =0.60l =060 6計(jì)算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力。7對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡(1)匯合點(diǎn)lPl=298.5Pa P2 =179.7Pa （Pl -P2 ） / Pl = （298.5- 179.7）/ 298.5 =39. 710l為使管段l、2達(dá)到阻力平衡，改變管段2的管徑，增大其阻力。l 根據(jù)公式(6-16)l D2=D2(P2 P2 )0.225=124.8mml 取D2 =130mm。其對(duì)應(yīng)的阻力l P2 =179.7（140/130） 1/0.225=249.7Pal（Pl -P2 ） / Pl=（298.5- 249.7）/ 298.

31、5 =16.8 10(2)匯合點(diǎn)Bl Pl +P3=298.5+54=352PalP4= 362Pa P4-（Pl +P3 ）/ P4=362-352.5/362=2.6 10l符合要求 8計(jì)算系統(tǒng)的總阻力l P= (Rml+Z)=298.5+54+99.2+58.6+87.8+1200 =1798Pa9選擇風(fēng)機(jī)l風(fēng)機(jī)風(fēng)量 Lf=1.15L=1.156615=7607m3hl風(fēng)機(jī)風(fēng)壓 Pf=1.15P=1.151798=2067Pa，l通風(fēng)除塵系統(tǒng)風(fēng)管壓力損失的估算在進(jìn)行系統(tǒng)的方案比較或申報(bào)通風(fēng)除塵系統(tǒng)的技術(shù)改造計(jì)劃時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的總損失作粗略通風(fēng)除塵系統(tǒng)風(fēng)管壓力損失的估算 。系統(tǒng)性質(zhì)管道風(fēng)速m/

32、s風(fēng)管長(zhǎng)度m排風(fēng)點(diǎn)個(gè)數(shù)壓力損失pa通風(fēng)系統(tǒng)14302以上30050014504以上350400除塵系統(tǒng)161850612001400通風(fēng)除塵系統(tǒng)的系統(tǒng)圖通風(fēng)除塵系統(tǒng)的系統(tǒng)圖 圖圖8-11所示為某車間的振動(dòng)篩除塵系統(tǒng)。采用矩形傘形排風(fēng)罩排塵，風(fēng)管所示為某車間的振動(dòng)篩除塵系統(tǒng)。采用矩形傘形排風(fēng)罩排塵，風(fēng)管用鋼板制作（粗糙度用鋼板制作（粗糙度K0.15mm），輸送含有鐵礦粉塵的含塵氣體，氣體溫度），輸送含有鐵礦粉塵的含塵氣體，氣體溫度為為20。該系統(tǒng)采用。該系統(tǒng)采用CLS800型水膜除塵器，除塵器含塵氣流進(jìn)口尺寸為型水膜除塵器，除塵器含塵氣流進(jìn)口尺寸為318mm552mm，除塵器阻力，除塵器阻力90

33、0Pa。對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行水力計(jì)算，確定該系統(tǒng)。對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行水力計(jì)算，確定該系統(tǒng)的風(fēng)管斷面尺寸和阻力并選擇風(fēng)機(jī)。的風(fēng)管斷面尺寸和阻力并選擇風(fēng)機(jī)。 在通風(fēng)、空調(diào)、冷庫、烘房及氣幕裝置中，常常要求把等量的在通風(fēng)、空調(diào)、冷庫、烘房及氣幕裝置中，常常要求把等量的空氣經(jīng)由風(fēng)道側(cè)壁（開有條縫、孔口或短管）均勻的輸送到各個(gè)空空氣經(jīng)由風(fēng)道側(cè)壁（開有條縫、孔口或短管）均勻的輸送到各個(gè)空間，以達(dá)到空間內(nèi)均勻的空氣分布。這種送風(fēng)方式稱為均勻送風(fēng)。間，以達(dá)到空間內(nèi)均勻的空氣分布。這種送風(fēng)方式稱為均勻送風(fēng)。均勻送風(fēng)管道通常有以下幾種形式：均勻送風(fēng)管道通常有以下幾種形式：（1）條縫寬度或孔口面積變化，風(fēng)道斷面不變，如圖）條縫寬

34、度或孔口面積變化，風(fēng)道斷面不變，如圖8-14所示。所示。0f圖圖8-14 風(fēng)道斷面風(fēng)道斷面F及孔口流量系數(shù)及孔口流量系數(shù) 不變，孔口面積不變，孔口面積 變變化的均勻吸送風(fēng)化的均勻吸送風(fēng) 吹出吹出吸入吸入從條縫口吹出和吸入的速度分布從條縫口吹出和吸入的速度分布（2）風(fēng)道斷面變化，條縫寬度或孔口面積不變，如圖）風(fēng)道斷面變化，條縫寬度或孔口面積不變，如圖8-15所示。所示。0f圖圖8-15風(fēng)道斷面風(fēng)道斷面F變化，孔口流量系數(shù)變化，孔口流量系數(shù) 及孔口面積及孔口面積 不變不變的均勻送風(fēng)的均勻送風(fēng) （3）風(fēng)道斷面、條縫寬度或孔口面積都不變，如圖）風(fēng)道斷面、條縫寬度或孔口面積都不變，如圖8-16所示。所示

35、。0f 風(fēng)道斷面風(fēng)道斷面F及孔口面積及孔口面積 不變時(shí)，管內(nèi)靜壓會(huì)不斷增大，可以根不變時(shí)，管內(nèi)靜壓會(huì)不斷增大，可以根據(jù)靜壓變化，在孔口上設(shè)置不同的阻體來改變流量系數(shù)據(jù)靜壓變化，在孔口上設(shè)置不同的阻體來改變流量系數(shù) 。 風(fēng)管內(nèi)流動(dòng)的空氣，在管壁的垂直方向受到氣流靜壓作用，風(fēng)管內(nèi)流動(dòng)的空氣，在管壁的垂直方向受到氣流靜壓作用，如果在管的側(cè)壁開孔，由于孔口內(nèi)外靜壓差的作用，空氣會(huì)在垂直如果在管的側(cè)壁開孔，由于孔口內(nèi)外靜壓差的作用，空氣會(huì)在垂直管壁方向從孔口流出。但由于受到原有管內(nèi)軸向流速的影響，其孔管壁方向從孔口流出。但由于受到原有管內(nèi)軸向流速的影響，其孔口出流方向并非垂直于管壁，而是以合成速度沿風(fēng)管

36、軸線成口出流方向并非垂直于管壁，而是以合成速度沿風(fēng)管軸線成 角角的方向流出，如圖的方向流出，如圖8-17所示。所示。圖圖8-17 孔口出流狀態(tài)圖孔口出流狀態(tài)圖1. 出流的實(shí)際流速和流向出流的實(shí)際流速和流向jjpv2ddpv222djdjdjppvvtg靜壓差產(chǎn)生的流速為：靜壓差產(chǎn)生的流速為： 空氣從孔口出流時(shí)，它的實(shí)際流速和出流方向不僅取決于靜壓空氣從孔口出流時(shí)，它的實(shí)際流速和出流方向不僅取決于靜壓產(chǎn)生的流速大小和方向，還受管內(nèi)流速的影響?？卓诔隽鞯膶?shí)際速產(chǎn)生的流速大小和方向，還受管內(nèi)流速的影響?？卓诔隽鞯膶?shí)際速度度為二者的合成速度。速度的大小為：為二者的合成速度。速度的大小為： 利用速度四邊

37、形對(duì)角線法則，實(shí)際流速利用速度四邊形對(duì)角線法則，實(shí)際流速 的方向與風(fēng)道軸線的方向與風(fēng)道軸線方向方向 的夾角（出流角）為的夾角（出流角）為空氣在風(fēng)管內(nèi)的軸向流速為：空氣在風(fēng)管內(nèi)的軸向流速為：2. 孔口出流的風(fēng)量孔口出流的風(fēng)量vfL36000jfff00sinjjPfvfL236003600000jvfLv0003600對(duì)于孔口出流，流量可表示成：對(duì)于孔口出流，流量可表示成： 孔口處平均流速：孔口處平均流速：3.實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)的條件實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)的條件 要實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)需要滿足下面兩個(gè)基本要求：要實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)需要滿足下面兩個(gè)基本要求：1）各側(cè)孔或短管的出流風(fēng)量相等；）各側(cè)孔或短管的出流風(fēng)量相等；2）出口氣流盡量與管道側(cè)壁垂直，否則盡管風(fēng)量相等也不會(huì)均勻。）出口氣流盡量與管道側(cè)壁垂直，否則盡管風(fēng)量相等也不會(huì)均勻。 0fjp 從式（從式（8-34）可以看出，對(duì)側(cè)孔面積）可以看出，對(duì)側(cè)孔面積 保持不變的均勻送風(fēng)保持不變的均勻送風(fēng)管道，要使各側(cè)孔的送風(fēng)量保持相等，必需保證各側(cè)孔的靜壓管道，要使各側(cè)孔的送風(fēng)量保持相等，必需保證各側(cè)孔的靜壓 和和流量系數(shù)流量系數(shù) 相等；要使出口氣流盡量保持垂直，要求出流角相等；要使出口氣流盡量保持垂直，要求出流角 接接近近90