風(fēng)系統(tǒng)水力計(jì)算

1、3.2風(fēng)道的水力計(jì)算水力計(jì)算是通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的主要部分。它是在確定了系統(tǒng)的形式、設(shè)備布置、各送、排風(fēng)點(diǎn)的位置及風(fēng)管材料后進(jìn)行的。水力計(jì)算最主要的任務(wù)是確定系統(tǒng)中各管段的斷面尺寸，計(jì)算阻力損失，選擇風(fēng)機(jī)。水力計(jì)算方法風(fēng)管水力計(jì)算的方法主要有以下三種：(1)等壓損法該方法是以單位長(zhǎng)度風(fēng)道有相等的壓力損失為前提條件，在已知總作用壓力的情況下，將總壓力值按干管長(zhǎng)度平均分配給各部分，再根據(jù)各部分的風(fēng)量確定風(fēng)管斷面尺寸，該法適用于風(fēng)機(jī)壓頭已定及進(jìn)行分支管路阻力平衡等場(chǎng)合。(2)假定流速法該方法是以技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求的空氣流速作為控制指標(biāo).再根據(jù)風(fēng)量來(lái)確定風(fēng)管的斷面尺寸和壓力損失.目前常用此法進(jìn)行水力計(jì)算。(3

2、)靜壓復(fù)得法該方法是利用風(fēng)管分支處復(fù)得的靜壓來(lái)克服該管段的阻力，根據(jù)這的斷面尺寸， 此法適用于高速風(fēng)道的水力汁算。水力計(jì)算步驟現(xiàn)以假定流速法為例，說(shuō)明水力計(jì)算的步驟：(1)繪制系統(tǒng)軸測(cè)示意圖，并對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)注長(zhǎng)度和風(fēng)量。通常把流量和斷面 尺寸不變的管段劃為一個(gè)計(jì)算管段。(2)確定合理的氣流速度風(fēng)管內(nèi)的空氣流速對(duì)系統(tǒng)有很大的影響。流速低，阻力小，動(dòng)力消耗少，運(yùn)行費(fèi)用低， 但是風(fēng)管斷面尺寸大，耗材料多，建造費(fèi)用大。反之，流速高，風(fēng)管段面尺寸小，建造費(fèi)用 低，但阻力大，運(yùn)行費(fèi)用會(huì)增加，另外還會(huì)加劇管道與設(shè)備的磨損。因此，必須經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng) 濟(jì)分析來(lái)確定合理的流速，表3-2,表3-3,表3-4列出

3、了不同情況下風(fēng)管內(nèi)空氣流速范圍。表3-2工業(yè)管道中常用的空氣流速(m/s)建筑物類(lèi)別管道系統(tǒng)的部位風(fēng)速靠近風(fēng)機(jī)處 的極限流速自然通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)輔助建筑r吸入空氣的百葉窗0-1.02 410- 12吸風(fēng)道1-22 6支管及垂直風(fēng)道0.5-1.52 5水平總風(fēng)道0.5-1.05-8近地面的進(jìn)風(fēng)口0.2-0.50.2 -0.5 近頂棚的進(jìn)風(fēng)口0.5-1.012近頂棚的排風(fēng)口0.5-1.012排風(fēng)塔1-1.53 6工業(yè)建筑材料總管支管室內(nèi)進(jìn)風(fēng) 口室內(nèi)回風(fēng) 口新鮮空氣 入口薄板材6- 142- 81.5-3.52.5 -3.55.5-6.5磚、礦渣、 石、水泥 礦渣混凝 土412261.5-3.02.0

4、-3.05-6表3-3除塵風(fēng)道空氣流速(m/s)灰塵性質(zhì)垂直管水平管灰塵性 質(zhì)垂直管水平管粉狀的粘土 和沙1113鐵和銅（屑）1923耐火泥1417灰土、砂塵1618重礦物灰塵1416鋸屑、刨屑1214輕礦物灰塵1214大塊干木屑1415干型砂1113干微塵810疲1012染料灰塵14-1616- 18濕土（ 2%以 下）1518大塊濕木屑1820鐵和銅（塵 末）1315谷物灰塵1012棉絮810麻（短纖維灰 塵、雜質(zhì)）812水泥灰塵8 1218 22表3-4空調(diào)系統(tǒng)中的空氣流速（m/s）部位風(fēng)速低速風(fēng)管高速風(fēng)管推薦風(fēng)速最大風(fēng)速推薦取人居住公共工業(yè)居住公共工業(yè)一般建筑新風(fēng)入口2.52.52.5

5、4.04.5635風(fēng)機(jī)入口3.54.05.04.55.07.08.516.5風(fēng)機(jī)出口5-86.5 108- 128.57.5-118.5 1412.525主風(fēng)道3.5 4.55- 6.56-94-65.5-86.5 -111030水平支風(fēng)道3.03.0 4.54-53.5 4.04.0 一6.55- 91022.5垂直支風(fēng)道2.53.0 3.54.03.254.04.0 一6.05- 8422.5送風(fēng)口1 21.5 3.53-4.02.0 3.03.0 5.03- 5由風(fēng)量和流速確定最不利環(huán)路各管段風(fēng)管斷面尺寸，計(jì)算沿程損失、局部損失及總損失。計(jì)算時(shí)應(yīng)首先從最不利環(huán)路開(kāi)始，即從阻力最大的環(huán)路開(kāi)

6、始。確定風(fēng)管斷面尺寸時(shí)，應(yīng) 盡量采用通風(fēng)管道的統(tǒng)一規(guī)格。其余并聯(lián)環(huán)路的計(jì)算為保證系統(tǒng)能按要求的流量進(jìn)行分配，并聯(lián)環(huán)路的阻力必須平衡。因受到風(fēng)管斷面尺寸的限制，對(duì)除塵系統(tǒng)各并聯(lián)環(huán)路間白壓損差值不宜超過(guò)10%,其他通風(fēng)系統(tǒng)不宜超過(guò) 15%,若超過(guò)時(shí)可通過(guò)調(diào)整管徑或采用閥門(mén)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)整后的管徑可按下式確定P 0.225D = D mm,P式中 D調(diào)整后的管徑， m;D 一原設(shè)計(jì)白管徑，m;P 原設(shè)計(jì)的支管阻力，Pa;P要求達(dá)到的支管阻力，Pa。需要指出的是，在設(shè)計(jì)階段不把阻力平衡的問(wèn)題解決，而一味的依靠閥門(mén)開(kāi)度的調(diào)節(jié) 對(duì)多支管的系統(tǒng)平衡來(lái)說(shuō)是很困難的，需反復(fù)調(diào)整測(cè)試。有時(shí)甚至無(wú)法達(dá)到預(yù)期風(fēng)量分配

7、， 或出現(xiàn)再生噪聲等問(wèn)題。因此，我們一方面加強(qiáng)風(fēng)管布置方案的合理性，減少阻力平衡的工作量，另一方面要重視在設(shè)計(jì)階段阻力平衡問(wèn)題的解決。（5）選擇風(fēng)機(jī)考慮到設(shè)備、風(fēng)管的漏風(fēng)和阻力損失計(jì)算的不精確，選擇風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，風(fēng)壓應(yīng)按下式考慮考慮 Lf uKlLm 3/hPf = Kf.PPa式中 Lf 風(fēng)機(jī)白風(fēng)量，m3/h；L系統(tǒng)總風(fēng)量，m 3/h ；Pf風(fēng)機(jī)白風(fēng)壓，Pa;P 系統(tǒng)總 阻力，Pa;Kl風(fēng)量附加系數(shù)，除塵系統(tǒng)Kl= i.i 1.5； 一般送排風(fēng)系統(tǒng)Kl = i.i；Kp 風(fēng)壓附加系數(shù)，除塵系統(tǒng)Kp = 1.151.20; 一般送排風(fēng)系統(tǒng) Kp = 1.1-1.15當(dāng)風(fēng)機(jī)在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下工作時(shí)，應(yīng)

8、對(duì)風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行換算，在此不再詳述.可參閱流 體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī)。例3-3如圖3=10所示的機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，全部采用鋼板制作的圓形風(fēng)管, 的空氣(P=1. 2m3/kg),氣體溫度為常溫，圓形傘形罩的擴(kuò)張角為夾角為力計(jì)算。輸送含有有害氣體60。，合流三通分支管92kPa,對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行水15m6m9m1圖3-10機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)圖劭 1500 m 3h1200 m 3h 13m 2100 m 3fh24900 m，h10m1300 m 9m900 m?h 成63400 m 3h J 6m4900 m 3fh11m30 ,帶擴(kuò)壓管的傘形風(fēng)帽h/D0 = 0.5,當(dāng)?shù)卮髿鈮毫榻?.對(duì)管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)注長(zhǎng)度和

9、風(fēng)量，如圖示。.確定各管段氣流速度，查表 3-2有：工業(yè)建筑機(jī)械通風(fēng)對(duì)于干管v = 6-14m/s；對(duì)于支管 v = 2-8 m/s。.確定最不利環(huán)路，本系統(tǒng)一為最不利環(huán)路。.根據(jù)各管段風(fēng)量及流速，確定各管段的管徑及比摩阻，計(jì)算沿程損失，應(yīng)首先計(jì)算 最不利環(huán)路，然后計(jì)算其余分支環(huán)路。如管段，根據(jù) L= 1200 m3/h, v = 6-14 m/s查附錄 2 可得出管徑 D = 220mm , v = 9m/s, Rm = 4.5Pa/m查圖 3-1 有 通=0. 91 ,則有 Rm=0.91M4.5=4.1 Pa/m.：Pm = Rml =4.1 13 =53.3Pa也可查附錄2確定管徑后，

10、利用內(nèi)插法求出：v, Rm。同理可查出其余管段的管徑、實(shí)際流速、比摩阻，計(jì)算出沿程損失，具體結(jié)果見(jiàn)表3-5。.計(jì)算各管段局部損失如管段，查附錄 4有：圓形傘形罩?jǐn)U張角60。， 0 = 0.09 , 90。彎頭2個(gè)，0 =0.15父2 =0.3,合流三通直管段，見(jiàn)圖 3-10。 TOC o 1-5 h z L2900F 212002八 )J 必0=0.43=-=0.51L32100F3280二.2:二.2F1 =0.22=0.038F2=0.2=0.03144F3 = 0.28 2 =0.062F1 F2 : F34 TOC o 1-5 h z 0(=30 ,查得之=0.76,工 Z =0.09

11、 + 0.3 + 0.76=1.15 其余各管段的局部阻力系數(shù)見(jiàn)表3-6。, 22-、V 1.2 9”-Pj = =1.15 =55.89 Pa22同理可得出其余管段的局部損失，具體結(jié)果見(jiàn)表3-5。.計(jì)算各管段的總損失，結(jié)果見(jiàn)表3-5。表3-5通風(fēng)管道水力計(jì)算表管段 編P流量L/ m3/h管段長(zhǎng)度l/m管徑D/ mm流速V/ m/s比摩阻Rm/Pa/ m比摩阻修正 系數(shù)四實(shí)際比 摩阻 Rm/ Pa/m動(dòng)壓Pd/ Pa局部阻力 系數(shù)沿程損失 Pm / Pa局部損失 P)Pa管段總損失*/Pa備注最不利環(huán)路11200：132209；4.50.914.148.61.1553.355.89109.22

12、21006280：9.6：3.90.913.5555.30.8121.344.79669.4：2.70.912.46531.0814.7657.2472.0449001140010.630.912.7367.40.330.0320.2250.3549001540010.630.912.7367.40.640.9540.4481.4分支環(huán)路6900920084.10.913.7338.40.0333.571.235.1與平衡71300920011.99.50.918.7850.6478.354.4132.7與+ 平衡815001020013.0110.9110101.4

13、1.26100127.8227.8與+ +平衡6900916012.3130.9111.8390.80.03106.42.7109.1阻力平衡表3-6各管段局部損失系數(shù)統(tǒng)計(jì)表管 段局部阻力名稱(chēng)、數(shù)量管 段局部阻力名稱(chēng)、數(shù)量1圓形傘形罩（擴(kuò)張角60 ） 1 個(gè)0.096圓形傘形罩（擴(kuò)張角60 ） 1 個(gè)0.0990 彎頭（r/d =2.0）2個(gè)0.15x290彎 頭（r/d =2.0）1個(gè)0.15x1合流三通直管段0.76合流三通分支段 0.21工1.15Z 0 =0.032合流三通直管段0.817圓形傘形罩（擴(kuò)張角60 ） 1 個(gè)0.093合流三通直管段1.0890彎 頭（r/d =2.0）1

14、個(gè)0.151490 彎頭（r/d =20）2個(gè)0.15X2合流三通分支段0.4風(fēng)機(jī)入口變徑（忽略）0.0 t = 0.64工 Z =0.38圓形傘形罩（擴(kuò)張角60 ） 1 個(gè)0.095風(fēng)機(jī)入口變徑（忽略）0.090彎 頭（r/d =2.0）1個(gè)0.15父1帶擴(kuò)散管傘形風(fēng)帽（h/D。=0.5）1 個(gè)0.6 父1合流三通分支段0.960彎 頭（r /d = 2.0）1 個(gè)0.12Z 0 =0.6工 =1.26.檢查并聯(lián)管路管道阻力損失的不平衡率管段和管段不平衡率109.2 -35.1-100% =67.9% 15%109.2.P1 - . P6100%Pi0.225調(diào)整管徑P 平225（ 35.1

15、 1D=D =200 =155mmlAPJ109.2 J取 D=160 mm查附錄2得D =160 mm v =12.3 m/sRm=13Pa/mRm = BRm =0.91 13 = 11.83 Pa/m22F1 F2 =0.058m2F3 =0.062 m2Fi F2 :F3查附錄4,合流三通分支管阻力系數(shù)約為-0.21,工t =0.03阻力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 3-5, AP=109.1Pa.：P1-.：P6109.2 -109.1不平衡率為=0.1%：二15%109.2滿足要求。管道與管段+不平衡率為. ：Pi . ：P2 ；.P7175.3 -132.724.4% 15% P1 -2175.3若將管段調(diào)至 D7 =