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)。3.2.1 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

2、力計(jì)算。(3)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。3.2.2水力計(jì)算步驟現(xiàn)以假定流速法為例，說明水力計(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)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來確定合理的流速，表3-2，表3-3，

3、表3-4列出了不同情況下風(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)輔助建筑吸入空氣的百葉窗01.0241012吸風(fēng)道1-226支管及垂直風(fēng)道0.5-1.525水平總風(fēng)道0.5-1.058近地面的進(jìn)風(fēng)口0.2-0.50.20.5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1-1.536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614281.53.52.53.55.56.5磚、礦渣、石、水泥礦渣混凝土412261.53.02.03.056表3-3 除塵風(fēng)道空氣流速（m/s

4、）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煤灰1012染料灰塵14161618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8121822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)速推薦最大居住公共工業(yè)居住公共工業(yè)一般建筑新風(fēng)入口2.52.52.54.04.5635風(fēng)機(jī)入口3.54.05.04.55.07.08.

5、516.5風(fēng)機(jī)出口586.5108128.57.5118.51412.525主風(fēng)道3.54.556.569465.586.5111030水平支風(fēng)道3.03.04.5453.54.04.06.5591022.5垂直支風(fēng)道2.53.03.54.03.254.04.06.058422.5送風(fēng)口121.53.534.02.03.03.05.035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)路開始，即從阻力最大的環(huán)路開始。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

6、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)路間的壓損差值不宜超過10，其他通風(fēng)系統(tǒng)不宜超過15，若超過時(shí)可通過調(diào)整管徑或采用閥門來進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)整后的管徑可按下式確定 mm式中 調(diào)整后的管徑，m； 一原設(shè)計(jì)的管徑，m； 原設(shè)計(jì)的支管阻力，Pa； 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題解決，而一味的依靠閥門開度的調(diào)節(jié),對(duì)多支管的系統(tǒng)平衡來說是很困難的，需反復(fù)調(diào)整測(cè)試。有時(shí)甚至無法達(dá)到預(yù)期風(fēng)量分配，或出現(xiàn)再生噪聲等問題。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

7、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 m/h Pa式中 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，m/h； 系統(tǒng)總風(fēng)量，m/h； 風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，Pa； 系統(tǒng)總阻力，Pa； 風(fēng)量附加系數(shù)，除塵系統(tǒng)1.11.5；一般送排風(fēng)系統(tǒng)1.1； 風(fēng)壓附加系數(shù)，除塵系統(tǒng)1.151.20；一般送排風(fēng)系統(tǒng)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)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，輸送含有有害氣體的空氣(12m/kg)，氣體溫度為常溫，圓形傘形罩的擴(kuò)張角為60°，合流三通分支管夾角為30°，帶擴(kuò)壓管的傘形風(fēng)帽0

8、.5，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?2kPa，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行水力計(jì)算。圖3-10 機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)圖解 1對(duì)管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)注長度和風(fēng)量，如圖示。2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6-14m/s；對(duì)于支管2-8 m/s。3確定最不利環(huán)路，本系統(tǒng)為最不利環(huán)路。4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)1200 m3/h，614 m/s查附錄2可得出管徑220mm，9ms，4.5Pa/m查圖3-1有091，則有Pa/mPa 也可查附錄2確定管徑后，利用內(nèi)插法求出：，。 同理可查出其余管段的管徑、實(shí)際流速、比摩阻，計(jì)

9、算出沿程損失，具體結(jié)果見表3-5。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°，90°彎頭2個(gè)，合流三通直管段，見圖3-10。 °，查得，其余各管段的局部阻力系數(shù)見表3-6。 Pa同理可得出其余管段的局部損失，具體結(jié)果見表3-5。6計(jì)算各管段的總損失，結(jié)果見表3-5。表3-5 通風(fēng)管道水力計(jì)算表管段編號(hào)流量L/m3/h管段長度l/m管徑D/mm流速/m/s比摩阻/Pa/m比摩阻修正系數(shù)實(shí)際比摩阻/Pa/m動(dòng)壓Pd/Pa局部阻力系數(shù)沿程損失/Pa局部損失/Pa管段總損失/Pa備注最不利環(huán)路112001322094.50.914.148.61.155

10、3.355.89109.22210062809.63.90.913.5555.30.8121.344.796642.70.912.46531.0814.7657.2472.0449001140010.630.912.7367.40.330.0320.2250.3549001540010.630.912.7367.40.640.9540.4481.4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815001020013.0110.91

11、10101.41.26100127.8227.8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、數(shù)量管段局部阻力名稱、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（）2個(gè)90°彎頭（）1個(gè)合流三通直管段0.76合流三通分支段0.212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（）1個(gè)490°彎頭（）2個(gè)合流三通分支段0.4風(fēng)機(jī)入口變徑（忽略）0.08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（）1個(gè)帶擴(kuò)散管傘形風(fēng)帽（）1個(gè)合流三通分支段0.960°彎頭（）1個(gè)0.127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調(diào)整管徑mm取