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通風除塵管網(wǎng)的設計計算 第六章 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 通風管道計算有兩個基本的任務 一是確定管道的阻力 以確定通風除塵系統(tǒng)所需的風機性能 二是確定管道的尺寸 直徑 管道設計的合理與否直接影響系統(tǒng)的投資費用和運行費用 一 管道壓力計算 一 管道的阻力計算管道的阻力包括摩擦阻力和局部阻力 摩擦阻力由空氣的粘性力及空氣與管壁之間的摩擦作用產(chǎn)生 它發(fā)生在整個管道的沿程上 因此也稱為沿程阻力 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 管道的阻力計算局部阻力則是空氣通過管道的轉(zhuǎn)彎 斷面變化 連接部件等處時 由于渦流 沖擊作用產(chǎn)生的能量損失 1 摩擦阻力管道的摩擦阻力采用下式計算 Pm L De U2 2式中 Pm 摩擦阻力 Pa 摩擦阻力系數(shù) 其值與流態(tài)有關 L 管道長度 m 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 管道的阻力計算1 摩擦阻力管道的摩擦阻力采用下式計算 Pm L De U2 2式中 Pm 摩擦阻力 Pa 摩擦阻力系數(shù) 其值與流態(tài)有關 L 管道長度 m 空氣密度 Kg m3 U 管內(nèi)平均流速 m s De 風管的當量直徑 m 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 當量直徑 De 4 f P式中f 管道的斷面積 m2 P 管道的周長 m 對于圓管 當量直徑即為管道的直徑 對于矩形管 通常采用兩種當量直徑 即流速當量直徑和流量當量直徑 流速當量直徑是假設當量管道的流速與矩形管的流速相等 并且單位長度的摩擦阻力也相等 由此推得流速當量直徑為 De 2ab a b a b為矩形管斷面的長 寬邊尺寸 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 流量當量直徑是假設等效圓管的流量與矩形管的流量相等 并且單位長度的摩擦阻力也相等 由此推得流量當量直徑為 實際計算中多采用流速當量直徑 在實際設計計算中 一般將上述摩擦阻力計算式作一定的變換 使其變?yōu)楦庇^的表達式 目前有如下兩種變換方式 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 1 比摩阻法 令Rm De U2 2稱Rm為比摩阻 Pa m 其意義是單位長度管道的摩擦阻力 這樣摩擦阻力計算式則變換成下列表達式 Pm Rm L為了便于工程設計計算 人們對Rm的確定已作出了線解圖 設計時只需根據(jù)管內(nèi)風量 管徑和管壁粗糙度由線解圖上即可查出Rm值 這樣就很容易由上式算出摩擦阻力 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 2 綜合摩擦阻力系數(shù)法 管內(nèi)風速U L f L為管內(nèi)風量 f為管道斷面積 將U代入摩擦阻力計算式 Pm L De U2 2后 令Km L De 2f2則摩擦阻力計算式變換為下列表達式 Pm Km L2稱Km為綜合摩擦阻力系數(shù) N S2 m8 采用 Pm Km L2計算式更便于管道系統(tǒng)的分析及風機的選擇 因此在管網(wǎng)系統(tǒng)運行分析與調(diào)節(jié)計算時 多采用該計算式 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 管道摩擦阻力受多種因素的影響 在設計計算時應考慮這些因素 主要影響因素有 管壁的粗糙度和空氣溫度 粗糙度越大 摩擦阻力系數(shù) 值越大 摩擦阻力越大 溫度影響空氣密度和粘度 因而影響比摩阻Rm 溫度上升 比摩阻Rm下降 線解圖上查得的Rm是20 時的數(shù)值 實際計算應根據(jù)具體溫度進行修正 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 2 局部阻力局部阻力計算式為 Z U2 2Pa其中 為局部阻力系數(shù) 根據(jù)不同的構(gòu)件查表獲得 在通風除塵管網(wǎng)中 連接部件很多 因此局部阻力較大 為了減少系統(tǒng)運行的能耗 在設計管網(wǎng)系統(tǒng)時 應盡可能降低管網(wǎng)的局部阻力 降低管網(wǎng)的局部阻力可采取以下措施 1 避免風管斷面的突然變化 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 2 局部阻力 2 減少風管的轉(zhuǎn)彎數(shù)量 盡可能增大轉(zhuǎn)彎半徑 3 三通匯流要防止出現(xiàn)引射現(xiàn)象 盡可能做到各分支管內(nèi)流速相等 分支管道中心線夾角要盡可能小 一般要求不大于30 4 降低排風口的出口流速 減少出口的動壓損失 5 通風系統(tǒng)各部件及設備之間的連接要合理 風管布置要合理 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 二 管內(nèi)壓力分布分析管內(nèi)壓力分布的目的是了解管內(nèi)壓力的分布規(guī)律 為管網(wǎng)系統(tǒng)的設計和運行管理提供依據(jù) 分析的原理是風流的能量方程和靜壓 動壓與全壓的關系式 在通風風流基本理論一章中已作分析 主要結(jié)論 1 風機的風壓等于風管的阻力和出口動壓損失之和 2 風機吸入段的全壓和靜壓都是負值 風機入口處的負壓最大 風機壓出段的全壓和靜壓都是正值 在出口處正壓最大 3 各分支管道的壓力自動平衡 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 一 管道直徑的計算在計算管道直徑時 應滿足以下約束條件 1 管內(nèi)流速的要求 對于除塵管道 為了防止粉塵沉積管壁上 管內(nèi)流速要大于一定的數(shù)值 即U Umin Umin為防止粉塵沉積的最小風速 對非除塵管網(wǎng)可不受這個條件的約束 2 阻力平衡要求 要使各分支的風量滿足設計要求 各分支的阻力必須平衡 如果設計的阻力不平衡就應進行調(diào)節(jié) 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 一 管道直徑的計算 3 管道投資費用和運行費用的合理性 管道直徑增大 阻力減少 運行費用降低 但阻力增大 運行費用也增大 因此 管徑的合理性應表現(xiàn)在管道投資費用與運行費用總和最小 設計時 要使確定的管徑完全滿足上述約束條件是很困難的 因此人們提出了各種計算方法 常用的有以下幾種方法 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 1 假定流速法其原理是取管內(nèi)流速等于最小風速或經(jīng)濟風速 根據(jù)管內(nèi)的流量Li即可得管徑Di為 Di 4Li Vmin 采用假定流速法求出的各分支阻力一般不平衡需進行阻力平衡調(diào)節(jié) 假定流速法的計算步驟如下 1 繪制通風系統(tǒng)軸側(cè)圖 對各管段先進編號 標注各管段的長度和風量 2 選擇管內(nèi)合理的空氣流速 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 3 根據(jù)各管段的風量和選定的流速確定各管段的管徑 并計算各管段的摩擦阻力和局部阻力 4 對并聯(lián)管路進行阻力平衡調(diào)節(jié) 5 計算系統(tǒng)的總阻力 并根據(jù)總阻力和總風量選擇風機 2 等壓損法該法的原理是 假設風機的風壓H為已知 各管段單位長度的壓力損失相等 由此而求出各分支的管徑 這種方法計算結(jié)果也很難滿足阻力平衡要求 因此也需要進行阻力平衡調(diào)節(jié) 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 3 靜壓復得法 該法原理是在管道的分支處 由于分流使流速降低 根據(jù)靜壓與動壓的轉(zhuǎn)換原理 流速降低 使風管分支處復得一定的靜壓 令此復得靜壓等于該管段的阻力 由此即可求得管道的直徑 此法主要用于高風速管網(wǎng)的計算 4 優(yōu)化設計法 該法的原理是以管道投資費用與運行費用總和最低作為目標函數(shù)而獲得管道直徑 這種方法是管網(wǎng)設計計算中的新理論 它對于降低通風系統(tǒng)的能耗 提高管網(wǎng)風平衡精度具有重要的意義 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 均勻送風管道的計算要求送風管道從風管側(cè)壁上的若干風口 或短管 以相同的出口速度 均勻地把等量的空氣送入室內(nèi) 這種送風管道稱為均勻送風管道 均勻送風管道的構(gòu)造有兩種形式 一種是均勻送風管道的斷面變化 即斷面逐漸縮小 而側(cè)風口 或短管 的面積相等 另一種是送風管道的斷面不變化而側(cè)風口 或短管 的面積都不相等 其計算的基本原理是保持各側(cè)孔的靜壓相等 根據(jù)管道阻力的計算和能量方程即可求得各側(cè)孔靜壓相等的關系式 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 均勻送風管道計算的目的是確定側(cè)孔的面積 風管斷面尺寸以及均勻送風管段的阻力 當側(cè)孔的數(shù)量 側(cè)孔的間距以及每個側(cè)孔的送風量確定之后 按上述原理即可計算出均勻送風管道的尺寸 三 管道設計中的有關問題管道的阻力計算和尺寸計算只是管道設計的部分內(nèi)容 在設計中還有許多因素需要考慮 如風管的布置問題 風管類型與材料的確定問題 管件定型化問題 風管的防火防爆措施 風管的防腐 泄水及保溫措施等 在設計中都應充分考慮 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 通風管道系統(tǒng)劃分 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 風管布置 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 風管材料 第六章 通風除塵管網(wǎng)設計計算 風管保溫