第八章--空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第八章 空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道設(shè)計本章內(nèi)容：1.風(fēng)道設(shè)計的基本知識；2.風(fēng)道設(shè)計的基本任務(wù)；3.風(fēng)道設(shè)計計算的方法與步驟；4.風(fēng)管內(nèi)的壓力分布。前言：風(fēng)道設(shè)計計算的目的，是在保證要求的風(fēng)量分配前提下，合理布置系統(tǒng)形式，準(zhǔn)確計算風(fēng)管尺寸，使系統(tǒng)的初投資和運行費用綜合最優(yōu)。8.1 風(fēng)道設(shè)計的基本知識道的布置原則風(fēng)道布置直接與工藝、土建、電氣、給排水等專業(yè)關(guān)系密切，應(yīng)相互配合、協(xié)調(diào)一致。1空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道在布置時應(yīng)考慮使用的靈活性。 2風(fēng)道的布置應(yīng)符合工藝和氣流組織的要求。 3風(fēng)道的布

2、置應(yīng)力求順直，避免復(fù)雜的局部管件。 4風(fēng)管上應(yīng)設(shè)置必要的調(diào)節(jié)和測量裝置（如閥門、壓力表、溫度計、風(fēng)量測定孔、采樣孔等）或預(yù)留安裝測量裝置的接口。5風(fēng)道布置應(yīng)最大限度地滿足工藝需要，并且不妨礙生產(chǎn)操作。6風(fēng)道布置應(yīng)在滿足氣流組織要求的基礎(chǔ)上，達(dá)到美觀、實用的原則。管材料的選擇用作風(fēng)管的材料有薄鋼板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃鋼板、膠合板、鋁板、磚及混凝土等。需要經(jīng)常移動的風(fēng)管大多采用柔性材料制成各種軟管，如塑料軟管、金屬軟管、橡膠軟管等。薄鋼板有普通薄鋼板和鍍鋅薄鋼板兩種，厚度一般為0.51.5mm左右。對于有防腐要求的空調(diào)工程，可采用硬聚氯乙烯塑料板或玻璃鋼板制作的風(fēng)管。硬聚氯乙烯塑料板表面光滑，

3、制作方便，但不耐高溫，也不耐寒，在熱輻射作用下容易脆裂。所以，僅限于室內(nèi)應(yīng)用，且流體溫度不可超過-10+60。以磚、混凝土等材料制作風(fēng)管，主要用于與建筑、結(jié)構(gòu)相配合的場合。為了減少阻力、降低噪聲，可采用降低管內(nèi)流速、在風(fēng)管內(nèi)壁襯貼吸聲材料等技術(shù)措施。風(fēng)管斷面形狀的選擇風(fēng)管斷面形狀：圓形斷面的風(fēng)管強度大、阻力小、消耗材料少，但加工工藝比較復(fù)雜，占用空間多，布置時難以與建筑、結(jié)構(gòu)配合，常用于高速送風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)；矩形斷面的風(fēng)管易加工、好布置，能充分利用建筑空間，彎頭、三通等部件的尺寸較圓形風(fēng)管的部件小。為了節(jié)省建筑空間，布置美觀，一般民用建筑空調(diào)系統(tǒng)送、回風(fēng)管道的斷面形狀均以矩形為宜。常用矩形風(fēng)管的

4、規(guī)格如下表所示。為了減少系統(tǒng)阻力，進(jìn)行風(fēng)道設(shè)計時，矩形風(fēng)管的高寬比宜小于6，最大不應(yīng)超過10。表8-1 矩形風(fēng)管規(guī)格外邊長（長寬）(mm)120120320200500400800630125063016012032025050050080080012508001601203203206302501000320125010002001604002006303201000400160050020020040025063040010005001600630250120400320630500100063016008002501604004006306301000800160010002502005

5、002008003201000100016001250250250500250800400125040020008003201605003208005001250500200010008.2 風(fēng)道設(shè)計的基本任務(wù)一、風(fēng)道設(shè)計的原則進(jìn)行風(fēng)道設(shè)計時應(yīng)統(tǒng)籌考慮經(jīng)濟(jì)、實用兩條基本原則。道設(shè)計的基本任務(wù)1確定風(fēng)管的斷面形狀，選擇風(fēng)管的斷面尺寸。2計算風(fēng)管內(nèi)的壓力損失，最終確定風(fēng)管的斷面尺寸，并選擇合適的通風(fēng)機(jī)。風(fēng)管的壓力損失P由沿程壓力損失Py和局部壓力損失Pj兩部分組成： P=Py+Pj （Pa）（一）沿程壓力損失的基本計算公式沿程壓力損失是由于空氣本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦而產(chǎn)生的沿程能量損失，又

6、稱為摩擦阻力損失。長度為l(m)的風(fēng)管沿程壓力損失可按下式計算： Py=pyl (Pa) py單位管長沿程壓力損失，也稱為單位管長摩擦阻力損失，Pa/ m。py=/de2/2 (Pa)式中 空氣密度，標(biāo)準(zhǔn)狀況下=1.2kg/m3；風(fēng)管內(nèi)空氣的平均流速，m/s；de風(fēng)管的當(dāng)量直徑，m，圓形風(fēng)管的當(dāng)量直徑 de=d，d為風(fēng)管直徑；矩形風(fēng)管的當(dāng)量直徑 de=2ab/(a+b)，a、b分別為矩形風(fēng)管的兩個邊長；摩擦阻力系數(shù):1/=-2log(K/3.71 de+2.51/Re)式中 K風(fēng)管內(nèi)壁的當(dāng)量絕對粗糙度，各種材料的粗糙度如下表:8-2 各種材料的粗糙度表風(fēng)管材料粗糙度（mm）薄鋼板或鍍鋅薄鋼板塑

7、料板礦渣石膏板礦渣混凝土板膠合板磚砌體混凝土木板0.150.180.010.051.01.51.036130.21.0Re雷諾數(shù)：Re=de/空氣的運動粘度，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，=15.0610-6m2/s。風(fēng)管的沿程壓力損失可按上述諸公式進(jìn)行計算，也可查閱附錄13以及有關(guān)設(shè)計手冊中風(fēng)管單位長度沿程壓力損失計算表進(jìn)行計算:標(biāo)準(zhǔn)尺寸的圓形斷面薄鋼板風(fēng)管計算表見附錄13-1；標(biāo)準(zhǔn)尺寸的矩形斷面薄鋼板風(fēng)管計算表見附錄13-2；非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的矩形斷面薄鋼板風(fēng)管計算表見附錄13-3。（二）局部壓力損失的基本計算公式局部壓力損失Pj是空氣流經(jīng)風(fēng)管中的管件及設(shè)備時，由于流速的大小和方向變化以及產(chǎn)生渦流而造成比較集中的

8、能量損失。風(fēng)管的局部壓力損失計算公式如下： Pj=2/2 （Pa）式中 局部阻力系數(shù)； 與之對應(yīng)的斷面流速。影響局部阻力系數(shù)的主要因素有：管件形狀、壁面粗糙度以及雷諾數(shù)。附錄14中載有各種各樣管件的局部阻力系數(shù)計算表，可供設(shè)計時選用。9.3 風(fēng)道設(shè)計計算的方法與步驟一風(fēng)道水力計算方法風(fēng)道的水力計算是在系統(tǒng)和設(shè)備布置、風(fēng)管材料、各送、回風(fēng)點的位置和風(fēng)量均已確定的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。風(fēng)道水力計算方法比較多，如假定流速法、壓損平均法、靜壓復(fù)得法等。對于低速送風(fēng)系統(tǒng)大多采用假定流速法和壓損平均法，而高速送風(fēng)系統(tǒng)則采用靜壓復(fù)得法。1假定流速法假定流速法也稱為比摩阻法。這種方法是以風(fēng)道內(nèi)空氣流速作為控制因素，先

9、按技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求選定風(fēng)管的風(fēng)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。這是低速送風(fēng)系統(tǒng)目前最常用的一種計算方法。2壓損平均法壓損平均法也稱為當(dāng)量阻力法。這種方法以單位管長壓力損失相等為前提。在已知總作用壓力的情況下，取最長的環(huán)路或壓力損失最大的環(huán)路，將總的作用壓力值按干管長度平均分配給環(huán)路的各個部分，再根據(jù)各部分的風(fēng)量和所分配的壓力損失值，確定風(fēng)管的尺寸，并結(jié)合各環(huán)路間的壓力損失的平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證各環(huán)路間壓力損失的差值小于15%。一般建議的單位長度風(fēng)管的摩擦壓力損失值為0.81.5Pa/m。該方法適用于風(fēng)機(jī)壓頭已定，以及進(jìn)行分支管路壓損平衡等場合。3靜壓復(fù)得法靜壓復(fù)得法的含義是，由于風(fēng)管

10、分支處風(fēng)量的出流，使分支前后總風(fēng)量有所減少，如果分支前后主風(fēng)道斷面變化不大，則風(fēng)速必然下降。風(fēng)速降低，則靜壓增加，利用這部分“復(fù)得”的靜壓來克服下一段主干管道的阻力，以確定管道尺寸，從而保持各分支前的靜壓都相等，這就是靜壓復(fù)得法。此方法適用于高速空調(diào)系統(tǒng)的水力計算。二風(fēng)道水力計算步驟以假定流速法為例：1確定空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道形式，合理布置風(fēng)道，并繪制風(fēng)道系統(tǒng)軸測圖，作為水力計算草圖。2在計算草圖上進(jìn)行管段編號，并標(biāo)注管段的長度和風(fēng)量。管段長度一般按兩管件中心線長度計算，不扣除管件（如三通、彎頭）本身的長度。3選定系統(tǒng)最不利環(huán)路，一般指最遠(yuǎn)或局部阻力最多的環(huán)路。4選擇合理的空氣流速。風(fēng)管內(nèi)的空氣流速可

11、按下表確定。表9-3 空調(diào)系統(tǒng)中的空氣流速（m/s）部位低速風(fēng)道 高速風(fēng)道推薦風(fēng)速最大風(fēng)速推薦風(fēng)速最大風(fēng)速居住公共工業(yè)居住公共工業(yè)新風(fēng)入口風(fēng)機(jī)入口風(fēng)機(jī)出口主風(fēng)道水平支風(fēng)道垂直支風(fēng)道送風(fēng)口2.53.5583.54.53.02.5122.54.06.51056.53.04.53.03.51.53.52.55.081269454.0344.04.58.5463.54.03.2542.03.04.55.07.5115.584.06.54.06.03.05.06.07.08.5146.5115958353.08.512.512.510104.05.016.5253022.522.55根據(jù)給定風(fēng)量和選定流

12、速，逐段計算管道斷面尺寸，然后根據(jù)選定了的風(fēng)管斷面尺寸和風(fēng)量，計算出風(fēng)道內(nèi)實際流速。通過矩形風(fēng)管的風(fēng)量：G=3600ab (m3/h)式中：a，b分別為風(fēng)管斷面凈寬和凈高，m。通過園形風(fēng)管的風(fēng)量：G=900d2 (m3/h)式中：d為圓形風(fēng)管內(nèi)徑，m。6計算風(fēng)管的沿程阻力根據(jù)風(fēng)管的斷面尺寸和實際流速，查閱查閱附錄13或有關(guān)設(shè)計手冊中風(fēng)管單位長度沿程壓力損失計算表求出單位長度摩擦阻力損失py，再根據(jù)管長l，進(jìn)一步求出管段的摩擦阻力損失。7計算各管段局部阻力按系統(tǒng)中的局部構(gòu)件形式和實際流速，查閱附錄14或有關(guān)設(shè)計手冊中局部阻力系數(shù)計算表取得局部阻力系數(shù)值，再求出局部阻力損失。8計算系統(tǒng)的總阻力，P

13、=（pyl +Pj ）。9檢查并聯(lián)管路的阻力平衡情況。10根據(jù)系統(tǒng)的總風(fēng)量、總阻力選擇風(fēng)機(jī)。三風(fēng)道設(shè)計計算實例某公共建筑直流式空調(diào)系統(tǒng)，如圖所示。風(fēng)道全部用鍍鋅鋼板制作，表面粗糙度K=0.15mm。已知消聲器阻力為50Pa，空調(diào)箱阻力為290 Pa，試確定該系統(tǒng)的風(fēng)道斷面尺寸及所需風(fēng)機(jī)壓頭。圖中：A.孔板送風(fēng)口600600；B.風(fēng)量調(diào)節(jié)閥；C.消聲器；D.防火調(diào)節(jié)法；E.空調(diào)器；F.進(jìn)風(fēng)格柵解繪制系統(tǒng)軸測圖，并對各管段進(jìn)行編號，標(biāo)注管段長度和風(fēng)量。選定最不利環(huán)路，逐段計算沿程壓力損失和局部壓力損失。本系統(tǒng)選定管段123456為最不利環(huán)路。列出管道水力計算表8-4，并將各管段流量和長度按編號順序

14、填入計算表中。分段進(jìn)行管道水力計算,并將結(jié)果均列入計算表8-4中。管段12：風(fēng)量1500m3/h，管段長l=9m沿程壓力損失計算：初選水平支管空氣流速為4m/s，風(fēng)道斷面面積為： F=1500/(36004)=0.104m2取矩形斷面為320320mm的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)管，則實際斷面積F=0.102m2，實際流速=1500/（36000.102）=4.08m/s根據(jù)流速4.08m/s，查附錄13，得到單位長度摩擦阻力py=0.7Pa/m,則管段12的沿程阻力：Py=pyl=0.79=6.3Pa局部壓力損失計算：該管段存在局部阻力的部件有孔板送風(fēng)口、連接孔板的漸擴(kuò)管、多葉調(diào)節(jié)閥、彎頭、漸縮管及直三通管?？?/p>

15、板送風(fēng)口：已知孔板面積為600600mm，開孔率（即凈孔面積比）為0.3，則孔板面風(fēng)速為=1500/（36000.60.6）=1.16m/s根據(jù)面風(fēng)速1.16m/s和開孔率0.3，查附錄14序號35，得孔板局部阻力系數(shù)=13，故孔板的局部阻力pj1=13(1.21.162)/2=10.5Pa漸擴(kuò)管：漸擴(kuò)管的擴(kuò)張角=22.5，查附錄14序號4，得=0.6，漸擴(kuò)管的局部阻力pj2=0.9(1.24.082)/2=5.99Pa多葉調(diào)節(jié)閥：根據(jù)三葉片及全開度，查附錄14序號34，得=0.25，多葉調(diào)節(jié)閥的局部阻力pj3=0.25(1.24.082)/2=2.5Pa彎頭：根據(jù)=90，R/b=1.0，查附

16、錄14序號9，得=0.23，彎頭的局部阻力pj4=0.23(1.24.082)/2=2.3Pa漸縮管：漸縮管的擴(kuò)張角=3045,查附錄14序號7，得=0.1，漸縮管的局部阻力pj5=0.1(1.24.082)/2=1Pa直三通管：根據(jù)直三通管的支管斷面與干管斷面之比為0.64，支管風(fēng)量與總風(fēng)量之比為0.5，查附錄14序號19，得=0.1，則直三通管的局部阻力Pj6=0.1(1.25.22)/2=1.6Pa （取三通入口處流速）該管段局部阻力：Pj=pj1+pj2+pj3+pj4+pj5 +Pj6=10.5+5.99+2.5+2.3+1+1.6=23.89Pa該管段總阻力P1-2=Py +Pj=

17、6.3+23.89=30.19Pa管段23：風(fēng)量3000m3/h，管段長l=5m，初選風(fēng)速為5m/s。沿程壓力損失計算：根據(jù)假定流速法及標(biāo)準(zhǔn)化管徑，求得風(fēng)管斷面尺寸為320500mm，實際流速為5.2m/s，查得單位長度摩擦阻力py=0.8Pa/m,則管段23的沿程阻力Py=pyl=0.85=4.0Pa局部壓力損失計算：分叉三通：根據(jù)支管斷面與總管斷面之比為0.8，查附錄14序號21，得=0.28，則分叉三通管的局部阻力Pj =0.28(1.26.252)/2= 6.6Pa. （取總流流速）該管段總阻力P2-3=Py +Pj=4.0+6.6=10.6Pa管段34：風(fēng)量4500m3/h，管段長l

18、=9m，初選風(fēng)速為6m/s。沿程壓力損失計算：根據(jù)假定流速法及標(biāo)準(zhǔn)化管徑，求得風(fēng)管斷面尺寸為400500mm，實際流速為6.25m/s，查得單位長度摩擦阻力py=0.96Pa/m,則管段34的沿程阻力Py=pyl=0.969=8.64Pa局部壓力損失計算：該管段存在局部阻力的部件有消聲器、彎頭、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、軟接頭以及漸擴(kuò)管。消聲器：消聲器的局部阻力給定為50Pa，即pj1= 50.0Pa彎頭：根據(jù)=90，R/b=1.0，a/b=0.8,查附錄14序號10，得=0.2，彎頭的局部阻力pj2=0.2(1.26.252)/2=4.7Pa風(fēng)量調(diào)節(jié)閥：根據(jù)三葉片及全開度，查附錄14序號34，得=0.25

19、，風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的局部阻力pj3=0.25(1.26.252)/2=5.9Pa軟接頭：因管徑不變且很短，局部阻力忽略不計。漸擴(kuò)管：初選風(fēng)機(jī)47211NO4.5A，出口斷面尺寸為315360mm，故漸擴(kuò)管為315360mm400500mm，長度取為360mm，漸擴(kuò)管的中心角=22，大小頭斷面之比為1.76查附錄14序號3，得=0.15，對應(yīng)小頭流速=4500/（36000.3150.36）=11m/s漸擴(kuò)管的局部阻力pj4=0.15(1.2112)/2=10.9Pa該管段局部阻力Pj=pj1+pj2+pj3+pj4 =50.0+4.7+5.9+10.9=71.5Pa該管段總阻力P3-4=Py +Pj

20、=8.64+71.5=80.14Pa管段45：空調(diào)箱及其出口漸縮管合為一個局部阻力考慮，Pj=290 Pa該管段總阻力P4-5=Pj=290Pa管段56：風(fēng)量4500m3/h，管段長l=6m，初選風(fēng)速為6m/s。沿程壓力損失計算：根據(jù)假定流速法及標(biāo)準(zhǔn)化管徑，求得風(fēng)管斷面尺寸為400500mm，實際流速為6.25m/s，查得單位長度摩擦阻力py=0.96Pa/m,則管段56的沿程阻力Py=pyl=0.966=5.76Pa局部壓力損失計算：該管段存在局部阻力的部件有突然擴(kuò)大、彎頭（兩個）、漸縮管以及進(jìn)風(fēng)格柵。突然擴(kuò)大：新風(fēng)管入口與空調(diào)箱面積之比取為0.2，查附錄14序號5，得=0.64，突然擴(kuò)大的

21、局部阻力pj1=0.64(1.26.252)/2=15.1Pa彎頭(兩個)：根據(jù)=90，R/b=1.0，a/b=0.8,查附錄14序號10，得=0.20，彎頭的局部阻力pj2=0.2(1.26.252)/2=4.7Pa2pj2=4.72=9.4 Pa漸縮管：斷面從630500mm單面收縮至400500mm，取=45,查附錄14序號7，得=0.1，對應(yīng)小頭流速=6.25m/s漸縮管的局部阻力pj3=0.1(1.26.252)/2=2.36Pa進(jìn)風(fēng)格柵：進(jìn)風(fēng)格柵為固定百葉格柵，外形尺寸為630500mm，有效通風(fēng)面積系數(shù)為0.8，則固定百葉格柵有效通風(fēng)面積為0.630.50.8=0.252m2其迎

22、面風(fēng)速為4500/（36000.252）=5 m/s查附錄14序號30，得=0.9，對應(yīng)面風(fēng)速，固定百葉格柵的局部阻力p4=0.9(1.252)/2=13.5Pa該管段局部阻力Pj=pj1+2pj2+pj3+pj4 =15.1+9.4+2.36+13.5=40.36Pa該管段總阻力P5-6=Py +Pj=5.76+40.36=46.12Pa5檢查并聯(lián)管路的阻力平衡用同樣的方法，進(jìn)行并聯(lián)管段73、82的水力計算，并將結(jié)果列入表8-4中。管段73：沿程壓力損失Py=9.1 Pa局部壓力損失Pj=28.9 Pa該管段總阻力P7-3=Py +Pj=9.1+28.9=38Pa管段82：沿程壓力損失Py=

23、1.4 Pa局部壓力損失Pj=25.8 Pa該管段總阻力P8-2=Py +Pj=1.4+25.8=27.2Pa檢查并聯(lián)管路的阻力平衡：管段12的總阻力P1-2=30.19Pa管段82的總阻力P8-2=27.2Pa（P1-2-P8-2）/P1-2=（30.19-27.2）/30.19=9.9%15%管段123的總阻力P1-2-3=P1-2+P2-3=30.19+10.6=40.79 Pa管段73的總阻力P7-3=38Pa （P1-2-3-P7-3）/P1-2-3=（40.79-38）/40.79=6.8%15%檢查結(jié)果表明，兩個并聯(lián)管路的阻力平衡都滿足設(shè)計要求。如果不滿足要求的話，可以通過調(diào)整管

24、徑的方法使之達(dá)到平衡要求。計算最不利環(huán)路阻力P=P1-2+P2-3+P3-4+P4-5 +P5-6=30.19+10.6+80.14+290+46.12=457.05 Pa本系統(tǒng)所需風(fēng)機(jī)的壓頭應(yīng)能克服457.05Pa阻力。8-4 管道水力計算表表管段編號風(fēng)量G(m3/h)管長l(m)初選流速(m/s)風(fēng)管斷面尺寸ab(mm)實際流速(m/s)單位長度摩擦阻力py(Pa/m)沿程壓力損失Py(Pa)局部阻力系數(shù)局部壓力損失Pj(Pa)管段總阻力Py +Pj(Pa)2345615003000450045004500959645663203203205004005004005004.085.206.

25、256.250.70.80.960.966.34.08.645.7614.820.280.62.0423.896.671.529040.3630.1910.680.1429046.12738215001500132443203203203204.084.080.70.79.11.414.4614.2728.8825.83827.2四風(fēng)道壓力損失估算法對于一般的空調(diào)系統(tǒng)，風(fēng)道壓力損失值可按下式估算P=pyl（1+k）+ps (Pa)式中 py單位管長沿程壓力損失，即單位管長摩擦阻力損失，Pa/ m。l最不利環(huán)路總長度，即到最遠(yuǎn)送風(fēng)口的送風(fēng)管總長度加上到最遠(yuǎn)回風(fēng)口的回風(fēng)管總長度，m。k局部壓力損失

26、與沿程壓力損失之比值： 彎頭、三通等局部管件比較少時，取k =1.01.2； 彎頭、三通等局部管件比較多時，可取到k =3.05.0。ps考慮到空氣通過過濾器、噴水室（或表冷器）、加熱器等空調(diào)裝置的壓力損失之和。表8-5給出了為空調(diào)系統(tǒng)推薦的送風(fēng)機(jī)靜壓值，可供估算時參考：8-5 送風(fēng)機(jī)靜壓參考值表空調(diào)系統(tǒng)類別風(fēng)機(jī)靜壓值(Pa)小型空調(diào)系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積300m2以內(nèi)）中型空調(diào)系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積2000m2以內(nèi)）大型空調(diào)系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積大于2000m2）高速送風(fēng)系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積2000m2以內(nèi)）高速送風(fēng)系統(tǒng)（空調(diào)服務(wù)面積大于2000m2）400500600750650100010001500150025