通风管道系统的设计计算课件.ppt
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- 通风管道 系统 设计 计算 课件
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1、8.0 概述概述8.1 风管内气体流动的流态和阻力风管内气体流动的流态和阻力8.2 风管内的压力分布风管内的压力分布8.3 通风管道的水力计算通风管道的水力计算8.4 均匀送风管道设计计算均匀送风管道设计计算8.5 通风管道设计中的常见问题及其处理措施通风管道设计中的常见问题及其处理措施8.6 气力输送系统的管道设计计算气力输送系统的管道设计计算定义:定义:把符合卫生标准的新鲜空气输送到室内各需要地点,把室把符合卫生标准的新鲜空气输送到室内各需要地点,把室内局部地区或设备散发的污浊、有害气体直接排送到室外或经净化内局部地区或设备散发的污浊、有害气体直接排送到室外或经净化处理后排送到室外的管道。
2、处理后排送到室外的管道。8.0 概概 述述分类:分类:包括通风除尘管道、空调管道等。包括通风除尘管道、空调管道等。作用:作用:把通风进风口、空气的热、湿及净化处理设备、送把通风进风口、空气的热、湿及净化处理设备、送( (排排) )风风口、部件和风机连成一个整体,使之有效运转。口、部件和风机连成一个整体,使之有效运转。设计内容:设计内容:风管及其部件的布置;管径的确定;管内气体流动时风管及其部件的布置;管径的确定;管内气体流动时能量损耗的计算;风机和电动机功率的选择。能量损耗的计算;风机和电动机功率的选择。设计目标:设计目标:在满足工艺设计要求和保证使用效果的前提下,合理在满足工艺设计要求和保证
3、使用效果的前提下,合理地组织空气流动,使系统的初投资和日常运行维护费用最优。地组织空气流动,使系统的初投资和日常运行维护费用最优。通风除尘管道通风除尘管道 如图,在风机如图,在风机4的动力作用下,排风罩(或排风口)的动力作用下,排风罩(或排风口)1将室将室内污染空气吸入,经管道内污染空气吸入,经管道2送入净化设备送入净化设备3,经净化处理达到规,经净化处理达到规定的排放标准后,通过风帽定的排放标准后,通过风帽5排到室外大气中。排到室外大气中。演示动画演示动画 如图,在风机如图,在风机3的动力作用下,室外空气进入新风口的动力作用下,室外空气进入新风口1,经进气处理设备经进气处理设备2处理后达到处
4、理后达到 卫生标准或工艺要求后,由风管卫生标准或工艺要求后,由风管4输送并分配到各送风口输送并分配到各送风口5 ,由风口送入室内。,由风口送入室内。8.1.1 两种流态及其判别分析两种流态及其判别分析 流体在管道内流动时,其流动状态,可以分为层流、紊流。流体在管道内流动时,其流动状态,可以分为层流、紊流。 雷诺数既能判别流体在风道中流动时的流动状态,又是计算雷诺数既能判别流体在风道中流动时的流动状态,又是计算风道摩擦阻力系数的基本参数。风道摩擦阻力系数的基本参数。DV Re 在通风与空调工程中,雷诺数通常用右式表示:在通风与空调工程中,雷诺数通常用右式表示:8.1.2 风管内空气流动的阻力风管
5、内空气流动的阻力l 产生阻力的原因:产生阻力的原因: 空气在风管内流动之所以产生阻力是因为空气是具有粘滞性空气在风管内流动之所以产生阻力是因为空气是具有粘滞性的实际流体,在运动过程中要克服内部相对运动出现的摩擦的实际流体,在运动过程中要克服内部相对运动出现的摩擦阻力以及风管材料内表面的粗糙程度对气体的阻滞作用和扰阻力以及风管材料内表面的粗糙程度对气体的阻滞作用和扰动作用。动作用。l 阻力的分类:摩擦阻力或沿程阻力;局部阻力阻力的分类:摩擦阻力或沿程阻力;局部阻力lvRPsm2412XFRs 空气在任意横断面形状不变的管道中流动时,根据流体力学原空气在任意横断面形状不变的管道中流动时,根据流体力
6、学原理,它的沿程阻力可以按下式确定:理,它的沿程阻力可以按下式确定: 对于圆形截面风管,其阻力由下式计算:lvDPm212 单位长度的摩擦阻力又称比摩阻。对于圆形风管,由上式可知其比摩阻为: 2/2vDlPRmm(8-5)(1)圆形风管的沿程阻力计算)圆形风管的沿程阻力计算摩擦阻力系数摩擦阻力系数与管内流态和风管管壁的粗糙度与管内流态和风管管壁的粗糙度K/D有关有关)/(DKRfe,图图8-1 摩擦阻力系数摩擦阻力系数随雷诺数和相对粗糙度的变化随雷诺数和相对粗糙度的变化 有关过渡区的摩擦阻力系数计算公式很多,一般采用适用三个区有关过渡区的摩擦阻力系数计算公式很多,一般采用适用三个区的柯氏公式来
7、计算。它以一定的实验资料作为基础,美国、日本、的柯氏公式来计算。它以一定的实验资料作为基础,美国、日本、德国的一些暖通手册中广泛采用。我国编制的德国的一些暖通手册中广泛采用。我国编制的全国通用通风管道全国通用通风管道计算表计算表也采用该公式:也采用该公式:Re51. 271. 3lg21DK 为了避免繁琐的计算,可根据公式(为了避免繁琐的计算,可根据公式(8-5)和式()和式(8-7)制成)制成各种形式的表格或线算图。附录各种形式的表格或线算图。附录4所示的通风管道单位长度摩擦阻所示的通风管道单位长度摩擦阻力线算图,可供计算管道阻力时使用。运用线算图或计算表,只要力线算图,可供计算管道阻力时使
8、用。运用线算图或计算表,只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个,即可求得其已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个,即可求得其余两个参数。余两个参数。 (8-7)附录附录4 通风管道通风管道单位长度摩擦阻单位长度摩擦阻力线算图力线算图 需要说明的是,附录需要说明的是,附录4的线算图是的线算图是是按过渡区的是按过渡区的 值,在压力值,在压力B0=101.3kPa、温度、温度t0=200C、空气密度、空气密度 0=1.24kg/m3、运动粘、运动粘度度 =15.0610-6m2/s、壁粗糙度、壁粗糙度K=0.15mm、圆形风管、气、圆形风管、气流与管壁间无热量交换等条件下得的。当
9、实际条件与上述不符流与管壁间无热量交换等条件下得的。当实际条件与上述不符时,应进行修正。时,应进行修正。1)密度和粘度的修正)密度和粘度的修正 1 . 0091. 000)()(mmRR2)空气温度和大气压力的修正)空气温度和大气压力的修正 0mBtmRKKR825. 027320273tKt9 . 0) 3 .101(BKB3)管壁粗糙度的修正)管壁粗糙度的修正 0mrmRKR 有一通风系统,采用薄钢板圆形风管(有一通风系统,采用薄钢板圆形风管( K = 0.15 mm),已),已知风量知风量L3600 m2/h(1 m3/s)。管径)。管径D300 mm,空气温,空气温度度t30。求风管管
10、内空气流速和单位长度摩擦阻力。求风管管内空气流速和单位长度摩擦阻力。0mRtK0mtmRKR=0.97解:查附录解:查附录4,得,得14 m/s,7.68 Pa/m 查图查图8-2得,得,=0.977.68 Pa/m=7.45 Pa/m 全国通用通风管道计算表全国通用通风管道计算表和附录和附录4的线算图是按圆形风的线算图是按圆形风管得出的,在进行矩形风管的摩擦阻力计算时,需要把矩形风管管得出的,在进行矩形风管的摩擦阻力计算时,需要把矩形风管断面尺寸折算成与之相当的圆形风管直径,即当量直径,再由此断面尺寸折算成与之相当的圆形风管直径,即当量直径,再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。求得矩形风管
11、的单位长度摩擦阻力。 所谓所谓“当量直径当量直径”,就是与矩形风管有相同单位长度摩擦阻,就是与矩形风管有相同单位长度摩擦阻力的圆形风管直径,它有流速当量直径和流量当量直径两种。力的圆形风管直径,它有流速当量直径和流量当量直径两种。 (1)流速当量直径)流速当量直径(2)流量当量直径)流量当量直径解解 矩道风道内空气流速矩道风道内空气流速1)根据矩形风管的流速当量直径)根据矩形风管的流速当量直径Dv和实际流速和实际流速V,求矩形,求矩形风管的单位长度摩擦阻力。风管的单位长度摩擦阻力。 有一表面光滑的砖砌风道(有一表面光滑的砖砌风道(K=3mm),横断面尺寸为),横断面尺寸为500mm 400mm
12、,流量流量L=1m3/s(3600m3/h),求单位,求单位长度摩阻力。长度摩阻力。 15/0.5 0.4LVm sab22 500 400444500400VabDmmab由由V=5m/s、Dv=444mm查图得查图得Rm0=0.62Pa/m0.250.2503 51.961.96 0.621.22/tmtmKKVRK RPa m粗糙度修正系数粗糙度修正系数由由L=1m3/S、DL=487mm查图查图2-3-1得得Rm0=0.61Pa/mRm=1.960.61=1.2 Pa/m2)用流量当量直径求矩形风管)用流量当量直径求矩形风管单位长度摩擦阻力。单位长度摩擦阻力。矩形风道的流量当量直径矩形
13、风道的流量当量直径0.6250.250.6250.251.30.4 0.51.30.4 0.50.447LabDa bm 一般情况下,通风除尘、空气调节和气力输送管道都要安装一般情况下,通风除尘、空气调节和气力输送管道都要安装一些诸如断面变化的管件一些诸如断面变化的管件(如各种变径管、变形管、风管进出口、如各种变径管、变形管、风管进出口、阀门阀门)、流向变化的管件(弯头)和流量变化的管件、流向变化的管件(弯头)和流量变化的管件(如三通、四通、如三通、四通、风管的侧面送、排风口风管的侧面送、排风口),用以控制和调节管内的气流流动。,用以控制和调节管内的气流流动。 流体经过这些管件时,由于边壁或流
14、量的变化,均匀流在这一流体经过这些管件时,由于边壁或流量的变化,均匀流在这一局部地区遭到破坏,引起流速的大小,方向或分布的变化,或者气局部地区遭到破坏,引起流速的大小,方向或分布的变化,或者气流的合流与分流,使得气流中出现涡流区,由此产生了局部损失。流的合流与分流,使得气流中出现涡流区,由此产生了局部损失。 多数局部阻力的计算还不能从理论上解决,必须借助于由实验多数局部阻力的计算还不能从理论上解决,必须借助于由实验得来的经验公式或系数。局部阻力一般按下面公式确定:得来的经验公式或系数。局部阻力一般按下面公式确定: 2Z2 局部阻力系数也不能从理论上求得,一般用实验方法确定。在局部阻力系数也不能
15、从理论上求得,一般用实验方法确定。在附录附录5中列出了部分常见管件的局部阻力系数。中列出了部分常见管件的局部阻力系数。 局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例,在设计时应局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例,在设计时应加以注意。减小局部阻力的着眼点在于防止或推迟气流与壁面的加以注意。减小局部阻力的着眼点在于防止或推迟气流与壁面的分离,避免漩涡区的产生或减小漩涡区的大小和强度。下面介绍分离,避免漩涡区的产生或减小漩涡区的大小和强度。下面介绍几种常用的减小局部阻力的措施。几种常用的减小局部阻力的措施。 (1) 渐扩管和渐扩管渐扩管和渐扩管几种常见的局部阻力产生的类型:几种常见的局部阻力产生的
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