通風(fēng)除塵管網(wǎng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 第六章 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 通風(fēng)管道計(jì)算有兩個(gè)基本的任務(wù) 一是確定管道的阻力 以確定通風(fēng)除塵系統(tǒng)所需的風(fēng)機(jī)性能 二是確定管道的尺寸 直徑 管道設(shè)計(jì)的合理與否直接影響系統(tǒng)的投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用 一 管道壓力計(jì)算 一 管道的阻力計(jì)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(gè)管道的沿程上 因此也稱為沿程阻力 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 管道的阻力計(jì)算局部阻力則是空氣通過(guò)管道的轉(zhuǎn)彎 斷面變化 連接部件等處時(shí) 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(jì)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(guān) L 管道長(zhǎng)度 m 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 管道的阻力計(jì)算1 摩擦阻力管道的摩擦阻力采用下式計(jì)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(guān) L 管道長(zhǎng)度 m 空氣密度 Kg m3 U 管內(nèi)平均流速 m s De 風(fēng)管的當(dāng)量直徑 m 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 當(dāng)量直徑 De 4 f P式中f 管道的斷面積 m2 P 管道的周長(zhǎng) m 對(duì)于圓管 當(dāng)量直徑即為管道的直徑 對(duì)于矩形管 通常采用兩種當(dāng)量直徑 即流速當(dāng)量直徑和流量當(dāng)量直徑 流速當(dāng)量直徑是假設(shè)當(dāng)量管道的流速與矩形管的流速相等 并且單位長(zhǎng)度的摩擦阻力也相等 由此推得流速當(dāng)量直徑為 De 2ab a b a b為矩形管斷面的長(zhǎng) 寬邊尺寸 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 流量當(dāng)量直徑是假設(shè)等效圓管的流量與矩形管的流量相等 并且單位長(zhǎng)度的摩擦阻力也相等 由此推得流量當(dāng)量直徑為 實(shí)際計(jì)算中多采用流速當(dāng)量直徑 在實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算中 一般將上述摩擦阻力計(jì)算式作一定的變換 使其變?yōu)楦庇^的表達(dá)式 目前有如下兩種變換方式 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)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(zhǎng)度管道的摩擦阻力 這樣摩擦阻力計(jì)算式則變換成下列表達(dá)式 Pm Rm L為了便于工程設(shè)計(jì)計(jì)算 人們對(duì)Rm的確定已作出了線解圖 設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)管內(nèi)風(fēng)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(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 2 綜合摩擦阻力系數(shù)法 管內(nèi)風(fēng)速U L f L為管內(nèi)風(fēng)量 f為管道斷面積 將U代入摩擦阻力計(jì)算式 Pm L De U2 2后 令Km L De 2f2則摩擦阻力計(jì)算式變換為下列表達(dá)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(jì)算式更便于管道系統(tǒng)的分析及風(fēng)機(jī)的選擇 因此在管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行分析與調(diào)節(jié)計(jì)算時(shí) 多采用該計(jì)算式 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 管道摩擦阻力受多種因素的影響 在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)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(shí)的數(shù)值 實(shí)際計(jì)算應(yīng)根據(jù)具體溫度進(jìn)行修正 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 2 局部阻力局部阻力計(jì)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(fēng)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(yùn)行的能耗 在設(shè)計(jì)管網(wǎng)系統(tǒng)時(shí) 應(yīng)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(fēng)管斷面的突然變化 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 2 局部阻力 2 減少風(fēng)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(fēng)口的出口流速 減少出口的動(dòng)壓損失 5 通風(fēng)系統(tǒng)各部件及設(shè)備之間的連接要合理 風(fēng)管布置要合理 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)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(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供依據(jù) 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 在通風(fēng)風(fēng)流基本理論一章中已作分析 主要結(jié)論 1 風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓等于風(fēng)管的阻力和出口動(dòng)壓損失之和 2 風(fēng)機(jī)吸入段的全壓和靜壓都是負(fù)值 風(fēng)機(jī)入口處的負(fù)壓最大 風(fēng)機(jī)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(dòng)平衡 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 一 管道直徑的計(jì)算在計(jì)算管道直徑時(shí) 應(yīng)滿足以下約束條件 1 管內(nèi)流速的要求 對(duì)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(fēng)速 對(duì)非除塵管網(wǎng)可不受這個(gè)條件的約束 2 阻力平衡要求 要使各分支的風(fēng)量滿足設(shè)計(jì)要求 各分支的阻力必須平衡 如果設(shè)計(jì)的阻力不平衡就應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié) 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 一 管道直徑的計(jì)算 3 管道投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用的合理性 管道直徑增大 阻力減少 運(yùn)行費(fèi)用降低 但阻力增大 運(yùn)行費(fèi)用也增大 因此 管徑的合理性應(yīng)表現(xiàn)在管道投資費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用總和最小 設(shè)計(jì)時(shí) 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(jì)算方法 常用的有以下幾種方法 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 1 假定流速法其原理是取管內(nèi)流速等于最小風(fēng)速或經(jīng)濟(jì)風(fēng)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(jìn)行阻力平衡調(diào)節(jié) 假定流速法的計(jì)算步驟如下 1 繪制通風(fēng)系統(tǒng)軸側(cè)圖 對(duì)各管段先進(jìn)編號(hào) 標(biāo)注各管段的長(zhǎng)度和風(fēng)量 2 選擇管內(nèi)合理的空氣流速 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 3 根據(jù)各管段的風(fēng)量和選定的流速確定各管段的管徑 并計(jì)算各管段的摩擦阻力和局部阻力 4 對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡調(diào)節(jié) 5 計(jì)算系統(tǒng)的總阻力 并根據(jù)總阻力和總風(fēng)量選擇風(fēng)機(jī) 2 等壓損法該法的原理是 假設(shè)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓H為已知 各管段單位長(zhǎng)度的壓力損失相等 由此而求出各分支的管徑 這種方法計(jì)算結(jié)果也很難滿足阻力平衡要求 因此也需要進(jìn)行阻力平衡調(diào)節(jié) 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 3 靜壓復(fù)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(dòng)壓的轉(zhuǎn)換原理 流速降低 使風(fēng)管分支處復(fù)得一定的靜壓 令此復(fù)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(fēng)速管網(wǎng)的計(jì)算 4 優(yōu)化設(shè)計(jì)法 該法的原理是以管道投資費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用總和最低作為目標(biāo)函數(shù)而獲得管道直徑 這種方法是管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算中的新理論 它對(duì)于降低通風(fēng)系統(tǒng)的能耗 提高管網(wǎng)風(fēng)平衡精度具有重要的意義 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 均勻送風(fēng)管道的計(jì)算要求送風(fēng)管道從風(fēng)管側(cè)壁上的若干風(fēng)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(fēng)管道稱為均勻送風(fēng)管道 均勻送風(fēng)管道的構(gòu)造有兩種形式 一種是均勻送風(fēng)管道的斷面變化 即斷面逐漸縮小 而側(cè)風(fēng)口 或短管 的面積相等 另一種是送風(fēng)管道的斷面不變化而側(cè)風(fēng)口 或短管 的面積都不相等 其計(jì)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(jì)算和能量方程即可求得各側(cè)孔靜壓相等的關(guān)系式 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 均勻送風(fēng)管道計(jì)算的目的是確定側(cè)孔的面積 風(fēng)管斷面尺寸以及均勻送風(fēng)管段的阻力 當(dāng)側(cè)孔的數(shù)量 側(cè)孔的間距以及每個(gè)側(cè)孔的送風(fēng)量確定之后 按上述原理即可計(jì)算出均勻送風(fēng)管道的尺寸 三 管道設(shè)計(jì)中的有關(guān)問(wèn)題管道的阻力計(jì)算和尺寸計(jì)算只是管道設(shè)計(jì)的部分內(nèi)容 在設(shè)計(jì)中還有許多因素需要考慮 如風(fēng)管的布置問(wèn)題 風(fēng)管類(lèi)型與材料的確定問(wèn)題 管件定型化問(wèn)題 風(fēng)管的防火防爆措施 風(fēng)管的防腐 泄水及保溫措施等 在設(shè)計(jì)中都應(yīng)充分考慮 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 通風(fēng)管道系統(tǒng)劃分 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 風(fēng)管布置 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 風(fēng)管材料 第六章 通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 風(fēng)管保溫