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通風除塵管網(wǎng)的設(shè)計計算 第六章 第六章 通風除塵管網(wǎng)設(shè)計計算 通風管道計算有兩個基本的任務(wù) 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(shè)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(shè)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(guān) L 管道長度 m 第六章 通風除塵管網(wǎng)設(shè)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(guān) 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(shè)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(shè)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(shè)計計算 流量當量直徑是假設(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(shè)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(shè)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(shè)計計算 人們對Rm的確定已作出了線解圖 設(shè)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(shè)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(shè)計計算 管道摩擦阻力受多種因素的影響 在設(shè)計計算時應(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 時的數(shù)值 實際計算應(yīng)根據(jù)具體溫度進行修正 第六章 通風除塵管網(wǎng)設(shè)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(shè)計管網(wǎng)系統(tǒng)時 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 避免風管斷面的突然變化 第六章 通風除塵管網(wǎng)設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(guān)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(shè)計計算 一 管道直徑的計算在計算管道直徑時 應(yīng)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(shè)計要求 各分支的阻力必須平衡 如果設(shè)計的阻力不平衡就應(yīng)進行調(diào)節(jié) 第六章 通風除塵管網(wǎng)設(shè)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(yīng)表現(xiàn)在管道投資費用與運行費用總和最小 設(shè)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(shè)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(shè)計計算 第六章 通風除塵管網(wǎng)設(shè)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(shè)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(shè)計計算 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)靜壓與動壓的轉(zhuǎn)換原理 流速降低 使風管分支處復(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 此法主要用于高風速管網(wǎng)的計算 4 優(yōu)化設(shè)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(shè)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(shè)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(guān)系式 第六章 通風除塵管網(wǎng)設(shè)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(shè)計中的有關(guān)問題管道的阻力計算和尺寸計算只是管道設(shè)計的部分內(nèi)容 在設(shè)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(shè)計中都應(yīng)充分考慮 第六章 通風除塵管網(wǎng)設(shè)計計算 第六章 通風除塵管網(wǎng)設(shè)計計算 通風管道系統(tǒng)劃分 第六章 通風除塵管網(wǎng)設(shè)計計算 風管布置 第六章 通風除塵管網(wǎng)設(shè)計計算 風管材料 第六章 通風除塵管網(wǎng)設(shè)計計算 風管保溫