通風管道的設計計算和構造

1、通風管道的設計計算和構造12通風管道是通風除塵和空調系統(tǒng)的重要組成部分。目的是在保證要求的風量分配前提下，合理確定風管布置和尺寸，使系統(tǒng)的初投資和運行費用綜合最優(yōu)。應與排風罩的設計、除塵器和通風機的選型等一起進行全面考慮，它直接影響到通風除塵和空調系統(tǒng)的使用效果和技術經濟性能。3主要內容包括：風管的布置、管徑的確定、管內氣體流動時能量消耗的估算以及為保護通風除塵系統(tǒng)的正常運行所必須采用的風管附件的設置等。本章主要闡述通風管道的設計原理和計算方法。51 風管內空氣流動的阻力52 管道系統(tǒng)的壓力分布 53 通風除塵管道系統(tǒng)的設計計算 54 通風管道的布置及部件 55 均勻送風與均勻吸風管道的設計計

2、算 451 風管內空氣流動的阻力摩擦阻力：是由于空氣本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦而產生的沿程能量損失，稱為或沿程阻力；局部阻力：是空氣流經風管中的管件及設備時，由于流速的大小和方向變化以及產生渦流造成比較集中的能量損失。5511 摩擦阻力根據(jù)流體力學原理，空氣在橫斷面形狀不變的管道內流動時的摩擦阻力按下式計算：摩擦阻力系數(shù)； u 風管內空氣的平均流速，ms；空氣的密度，kgm3； l 風管長度，m； Rs 風管的水力半徑，m；即 6f 管道中充滿流體部分的橫斷面積，m2；P 濕周長，即為風管的周長，m；對于圓形風管，摩擦阻力計算公式可改寫為：圓形風管單位長度的摩擦阻力（又稱比摩阻）為：D 圓

3、形風管直徑，m。得圓形風管的摩擦阻力為 7摩擦阻力系數(shù)與空氣在風管內的流動狀態(tài)和風管管壁的相對粗糙度有關。在通風和空調系統(tǒng)中，薄鋼板風管的空氣流動狀態(tài)大多數(shù)屬于紊流光滑區(qū)到粗糙區(qū)之間的過渡區(qū)。計算過渡區(qū)摩擦阻力系數(shù)的公式很多，目前得到較廣泛采用的公式為：式中 K 風管內壁粗糙度， mm； D 風管直徑， mm。8進行通風管道設計時，為了避免煩瑣的計算，可根據(jù)公式制成各種形式的計算表或線解圖。圖5-1所示的線解圖，可供計算管道阻力時使用。只要已知流量、管徑、流速、阻力四個參數(shù)中的任意兩個，即可利用該圖求得其余的兩個參數(shù)。9線解圖是按過渡區(qū)的值，在大氣壓力B0、溫度t020、空氣密度0=1.204

4、 kgm3、運動粘度015.06l0-6 m2s、管壁粗糙度K、圓形風管等條件下得出的。當實際使用條件與上述條件不相符時，應進行修正。圖5-1 通風管道單位長度摩擦阻力線解圖 10（1）密度和粘度的修正（2）空氣溫度和大氣壓力的修正 溫度修正系數(shù)大氣壓力修正系數(shù)11Kt和KB可直接由圖5-2查得。從圖5-2可以看出，在t=0100的范圍內，可近似把溫度和壓力的影響看作是直線關系。圖5-2 溫度與大氣壓的修正系數(shù) 12(3)管壁粗糙度的修正摩擦阻力系數(shù)值不僅與雷諾數(shù)Re有關，還與管壁粗糙度K有關。粗糙度增大，阻力系數(shù)值增大。在通風空調工程中，常采用不同材料制作風管，各種材料的粗糙度K見下表所示風

5、 管 材 料絕對粗糙度(mm)風 管 材 料絕對粗糙度(mm)薄鋼板或鍍鋅鋼板塑 料 板礦渣石膏料礦渣混凝土板0.150.180.010.051.01.5膠 合 板磚 砌 體混 凝 土木 板1.03.06.01.03.00.21.013當風管管壁的粗糙度時，可先由圖6-1查出Rm0，再近似按下式修正。式中 Kr 管壁粗糙度修正系數(shù)； K 管壁粗糙度，mm； u 管內空氣流通，m/s。 14（4）矩形風管的摩擦阻力計算為利用圓形風管的線解圖或計算來計算矩形風管的摩擦阻力，需要把矩形風管斷面尺寸折算成相當?shù)膱A形風管直徑，即折算成當量直徑，再據(jù)此求得矩形風管中的單位長度的摩擦阻力。所謂“當量直徑”，

6、就是與矩形風管有相同單位長度摩擦阻力的圓形風管直徑，有流速當量直徑和流量當量直徑。151）流速當量直徑設某一圓形風管中的空氣流速與矩形風管中的空氣流速相等，并且兩者的單位長度摩擦阻力也相等，則該圓形風管的直徑就稱為此矩形風管的流速當量直徑，以Du表示。根據(jù)這一定義，圓形風管和矩形風管的水力半徑必須相等。16圓形風管的水力半徑為： 矩形風管的水力半徑為 Du稱為邊長為ab的矩形風管的流速當量直徑；如果矩形風管內的流速與管徑為Du的圓形風管內的流通相同，兩者的單位長度摩擦阻力也相等。因此，根據(jù)矩形風管的流速當量直徑Du和實際流速u，由圖查得的Rm值，即為矩形風管的單位長度摩擦阻力。 172）流量當

7、量直徑設某一圓形風管中的氣體流量與矩形風管的氣體流量相等，并且單位長度摩擦阻力也相等，則該圓形風管的直徑就稱為此矩形風管的流量當量直徑，以DL表示。根據(jù)推導，流量當量直徑可近似按下式計算。在常用的矩形風管的寬、高比條件下，其誤差在5%左右。 18512 局部阻力 當空氣流過斷面變化的管件（如各種變徑管、風管進出口、閥門）、流向變化的管件（彎頭）和流量變化的管件（如三通、四通、側面送、吸風等），由于管道邊界形狀的急劇改變，引起氣流中出現(xiàn)渦流區(qū)和速度的重新分布，從而使流動的能耗增加，這種能耗稱局部阻力。19（1）局部阻力計算局部阻力按下式計算式中 局部阻力系數(shù)。局部阻力系數(shù)一般通過實驗方法來確定。

8、實驗時先測出管件前后的全壓差（即局部阻力pz，再除以與速度u的動壓，求得局部阻力系數(shù)值。有的還整理成經驗公式?？刹橛嘘P表。20 嚴格地說在管件處造成的能量損失僅僅占局部阻力損失的一部分，另一部分在管件下游一定長度的管段上消耗的，因此無法與摩擦阻力分開。為了計算方便，通常是假定局部阻力集中在管件的某一斷面上，并包含了它的摩擦阻力。局部阻力在通風除塵管道和空調系統(tǒng)中占有較大的比例，往往占風管總阻力的4080%，因此，必須采取積極措施，把局部阻力減小到最低限度。21（2）一些管件的設計在通風除塵管道設計中，對管件的制作、連接、氣流的進出口、風管與風機的接口等部分，都有一定的制作要求。221）風管系統(tǒng)

9、的進出口風管系統(tǒng)的進口處是各種形式的排風罩。在機械通風除塵系統(tǒng)的設計中，在保證對塵源的控制效果的前提下，應盡可能考慮減少排風罩的阻力消耗。含塵氣流從大氣空間進入風道，在氣流進口處不僅造成氣流的壓縮，而且產生渦流，因此為產生很大的局部阻力。幾種罩口的局部阻力系數(shù)和流量系數(shù)弄列于表5-2所示。23表5-2 幾種罩口的局部阻力系數(shù)和流量系數(shù) 24風管系統(tǒng)的出口處，氣流排入大氣。當空氣由風管出口排出時，氣流在排出前具有的能量將全部損失掉。對于出口無阻擋的風管，這個能量消耗就等于動壓，所以出口局部阻力系數(shù)=1；若在出口處設有風帽或其它構件時，1，風管出口的局部阻力大小等于1的部分的數(shù)值。為了降低出口動壓

10、，有時把風管系統(tǒng)的氣流出口作成擴張角不大的漸擴管。252）彎頭布置管道時，應盡量取直線，減少彎頭。圓形風管彎頭的曲率半徑一般應大于（12）倍管徑，如圖5-3所示；圖5-3 圓形風彎頭 26矩形風管彎頭斷面的長寬比（BA）愈大，阻力愈小，如圖5-4；在民用建筑中，常采用矩形直角彎頭，應在其中設導流片，如圖5-5所示。圖5-4 矩形風管彎頭 圖5-5 設有導流片的直角彎頭 27 28 3）三通三通內流速不同的兩股氣流匯合時的碰撞，以及氣流速度改變時形成渦流是造成局部阻力的原因。兩股氣流在匯合過程中的能量損失一般是不相同的，它們的局部阻力應分別計算。合流三通內直管的氣流速度大于支管的氣流速度時，會發(fā)

11、生直管氣流引射支管氣流的作用，即流速大的直管氣流失去能量，流速小的支管氣流得到能量，因而支管的局部阻力有時出現(xiàn)負值。同理，直管的局部阻力有時也會出現(xiàn)負值。但不可能同時為負值。29必須指出，引射過程會有能量損失，為減小三通的局部阻力，應避免出現(xiàn)引射現(xiàn)象、注意支管和干管的連接，減小其夾角，如圖5-6所示。同時還應盡量使主管和干管內的流速保持相等。圖5-6 三通支管和干管的連接 304）管道斷面的突然變化當氣流流經斷面積變化的管件（如漸縮管，漸擴管），或斷面形狀變化的管件（如圓形變矩形或矩形變圓形等異形管）時，由于管道斷面的突然變化使氣流產生沖擊，周圍出現(xiàn)渦流區(qū)，造成局部阻力。為了減少損失，當風管斷

12、面需要變化時，應盡量避免采用形狀突然變化的管件，如圖5-7，圖中給出了管件制作和連接的優(yōu)劣比較。31圖5-7 管件制作和連接的優(yōu)劣比較 325）通風機的進口和出口要盡量避免在接管處產生局部渦流，通風機的進口和出口風管布置方法可采用圖5-8所示。圖5-8 風機進出口的管道連接 33為了使通風機運行正常，減少不必要的阻力，最好使連接通風機的風管管徑與通風機的進、出口尺寸大致相同。如果在通風機的吸入口安裝多葉形或插板式閥門時，最好將其設置在離通風機進口至少5倍于風管直徑的地方，避免由于吸口處氣流的渦流而影響通風機的效率，在通風機的出口處避免安裝閥門，連接風機出口的風管最好用一段直管。如果受到安裝位置

13、的限制，需要在風機出口處直接安裝彎管時，彎管的轉向應與風機葉輪的旋轉方向一致。34減少局部阻力損失的途徑有： 管路布置得盡量順直，減少彎管和斷面尺寸的突然變化。彎管的曲率半徑不要取得太小。 在氣流匯合部分（三通處）應盡量減少氣流的撞擊，二股匯合氣流的通度最好相等，三通交角盡量減小。 排風口氣流速度盡量降低，以減少出口動壓的損失。35513 管段阻力對通風管道系統(tǒng)的阻力計算，往往以流量發(fā)生變化的管件或設備為分點，將整個系統(tǒng)分成若干管段分別計算阻力，在此基礎上計算管道系統(tǒng)的總阻力。式中 pi 各管段的阻力，Pa； pmi各段內氣流的摩擦阻力，Pa； pzi各段內氣流的局部阻刀，Pa 。 3652

14、管道系統(tǒng)的壓力分布氣體在風管內流動，是由風管兩端氣體的壓力差引起的，它從高壓端流向低壓端。氣體流動的能量來自通風機，通風機產生的能量是風壓。氣體在流動中，要不斷克服由于氣流內部質點相對運動出現(xiàn)的切應力而作功，將一部分壓能轉化為熱能而形成能量損失，即為管道的阻力。因為流動阻力是造成能量損失的原因，因此能量損失的變化必定反應流動壓力的變化規(guī)律。研究管道系統(tǒng)內氣體的壓力分布，可以更深刻地了解氣體在系統(tǒng)內的運動狀態(tài)。37對于一套通風除塵系統(tǒng)，在風機末開動時，整個管道系統(tǒng)內氣體壓力處處相等，都等于大氣壓力，管內氣體處于相對靜止狀態(tài)。開動通風機后，通風機吸入口和壓出口處出現(xiàn)壓力差，即把通風機所產生的能量傳

15、給氣體，而這一能量又消耗在使管內氣體流動，克服沿程的各種阻力。把一套通風除塵系統(tǒng)內氣體的動壓、靜壓及全壓的變化表示在以相對壓力為縱坐標的坐標圖上，就成為通風除塵系統(tǒng)的壓力分布圖，如圖5-9所示。38圖5-9 有摩擦阻力和局部阻力的風管壓力分布 在通風除塵系統(tǒng)中，一般都用相對壓力表示全壓，即取大氣壓力為零，低于大氣壓力為負壓，高于大氣壓力為正壓39（1）點1：p1 空氣入口處的局部阻力，Pa；Pd1-2 管段12的動壓，Pa。 40(2)點2Rm1-2 管段12的比摩阻，Pa/m；p2 突然擴大的局部阻力，Pa。 41（3）點3（4）點4（5）點5（風機進口） 42（6）點1l（風管出口）u11

16、 風管出口處空氣流速,m/s；p11 風管出口處局部阻力,Pa；11 風管出口處局部阻力系數(shù)；11 包括動壓損失在內的出口局部阻力系數(shù)，11（111）。43（7）點10（8）點9 （9）點8 44（10）點7(11)點6（風機出口） 45自點7開始，有78及712兩個支管。為了表示支管712的壓力分布。過0引平行于支管712軸線的00線作為基準線，用上述同樣方法求出此支管的全壓值。因為點7是兩支管的共同點，它們的壓力線必定要在此匯合，即壓力的大小相等。46把以上各點的全壓標在圖上，并根據(jù)摩擦阻力與風管長度成直線關系，連接各個全壓點可得到全壓分布曲線。將各點的全壓減去該點的動壓，即為各點的靜壓，

17、可繪出靜壓分布曲線。從圖5-9可看出空氣在管內的流動規(guī)律為：47 風機的風壓Pf等于風機進、出口的全壓差，或者說等于風管的阻力及出口動壓損失之和，即等于風管總阻力。 風機吸入段的全壓和靜壓均為負值，在風機入口處負壓最大；風機壓出段的全壓和靜壓一般情況下均是正值，在風機出口正壓最大。48 各并聯(lián)支管的阻力總是相等。如果設計時各支管阻力不相等，在實際運行時，各支管會按其阻力特性自動平衡，同時改變預定的風量分配，使排風罩抽出風量達不到設計要求，因此，必須改變風管的直徑或安裝風量調節(jié)裝置來達到設計風量的要求。 壓出段上點9的靜壓出現(xiàn)負值是由于斷面9收縮得很小，使流通大大增加，當動壓大于全壓時，該處的靜

18、壓出現(xiàn)負值。若在斷面9開孔，將會吸入空氣而不是壓出空氣。4953 通風除塵管道系統(tǒng)的設計計算在進行通風管道系統(tǒng)的設計計算前，必須首先確定各排風點的位置和排風量、管道系統(tǒng)和凈化設備的布置、風管材料等。設計計算的目的是，確定各管段的管徑（或斷面尺寸）和阻力，保證系統(tǒng)內達到要求的風量分配，并為選擇風機和繪制施工圖提供依據(jù)。50 531 風管布置的一般原則 除塵系統(tǒng)的風道布置要力求簡單。風管應盡可能垂直或傾斜敷設。傾斜風管的傾斜角度（與水平面的夾角）應不個于粉塵的安息角。排除一般粉塵宜采用4060。當管道水平敷設時，要注意風管內風速的選取，防止粉塵在風管內沉積。 連接吸塵用排風罩的風管宜采用豎直方向敷

19、設。分支管與水平管或主干管連接時，一般從風管的上面或側面接入，三通夾角宜小于30。51 除塵風管一般應明設，盡量避免在地下敷設。當必須敷設在地下時，應將風管敷設在地溝里。 除塵風管一般采用圓形斷面。管徑設計宜選用全國通用通風管道計算表中推薦的統(tǒng)一標準，標準中圓管直徑指的是外徑。 為減輕含塵氣體對風機的磨損，一般應將除塵器置于通風機的吸入段。風管與通風機的連接宜采用柔性連接以減少震動，如圖5-8所示。52532 通風除塵管道的設計計算風管的設計計算是在系統(tǒng)輸送的風量已定，風管布置已基本確定的基礎上進行的，其目的主要是設計管道斷面尺寸和系統(tǒng)阻力消耗，進而確定需配用風機的型號和動力消耗。風管管道設計

20、計算方法有假定流速法、壓損平均法和靜壓復得法等幾種，目前常用的是假定流速法。53壓損平均法的特點是將已知總作用壓頭按干管長度平均分配給每一管段，再根據(jù)每一管段的風量確定風管斷面尺寸。如果風管系統(tǒng)所用的風機壓頭已定，或對分支管路進行阻力平衡計算，此法較為方便。54靜壓復得法的特點是利用風管分支處復得的靜壓來克服該管段的阻力，根據(jù)這一原則確定風管的斷面尺寸。此法常用于高速空調系統(tǒng)的水力計算。假定流速法的特點是先按技術經濟要求選定風管的流速，再根據(jù)風管的風量確定風管的斷面尺寸和阻力。假定流速法的計算步驟和方法如下：55（1）繪制通風系統(tǒng)軸側圖首先繪制通風系統(tǒng)軸側圖，并對各管段進行編號，標注各管段的長

21、度和風量，以風量和風速不變的風管為一管段。一般從距風機最遠的一段開始，由遠而近順序編號。管段長度按二個管件中心線的長度計算，不扣除管件（如彎頭、三通）本身的長度。56（2）選擇合理的空氣流速。風管內的風速對系統(tǒng)的經濟性有較大影響。流速高、風管斷面小，材料消耗少，建造費用??；但是，系統(tǒng)阻力增大，動力消耗增加，有時還可能加速管道的磨損。流速低、阻力小，動力消耗少；但是風管斷面大，材料和建造費用增加。對通風除塵系統(tǒng)，流速過低會造成粉塵沉積，堵塞管道。因此，必須進行全面的技術經濟比較，確定適當?shù)慕洕魉?。根?jù)經驗，對于一般的工業(yè)通風除塵系統(tǒng)，其風速和最低風速可按表5-3和5-4確定。57表5-3 一般

22、通風系統(tǒng)風管內的風速風管部位生產廠房機械通風民用及輔助建筑物鋼板及塑料風管磚及混凝土風道自然通風機械通風干 管支 管61423412260.51.00.50.7582558表5-4 通風除塵管道內最低空氣流速(m/s)粉塵種類垂直管水平管粉塵種類垂直管水平管粉狀的粘土和砂耐火泥重礦物粉塵輕礦物粉塵干型砂煤 灰濕土（2以下水分）鐵和鋼（塵未）棉 絮水泥粉塵111414121110151388121317161413121815101822鐵和鋼（屑）灰土、砂塵鋸屑、刨屑大塊干木屑干微塵染料粉塵大塊濕木屑谷物粉塵麻（短纖維扮塵、雜質）19161214814161810823181415101618

23、201212接風速59（3）確定管段直徑和阻力損失根據(jù)各管段的風量和選定的流速確定各管段的管徑（或斷面尺寸），計算各管段的摩擦阻力和局部阻力。確定管徑時，應盡可能來先用標準規(guī)格的通風管道直徑，以利于工業(yè)化加工制作。60阻力計算應從最不利的環(huán)路（即距風機最遠的排風點）開始，即以最大管路為主線進行計算。各管段的阻力為摩擦阻力和局部阻力之和。袋式除塵器和靜電除塵器后風管內的風量應把漏風量和反吹風量計入。在正常運行條件下，除塵器的漏風率應不大于5。61（4）并聯(lián)管路的阻力平衡為保證各送、排風點達到預期的風量，兩并聯(lián)支管的阻力必須保持平衡。對一般的通風系統(tǒng)，兩支管的阻力差應不超過15；除塵系統(tǒng)應不超過1

24、0。若超過上述規(guī)定，可采用下述方法使其阻力平衡。62 1）調整支管管徑這種方法是通過改變支管管徑改變支管的阻力，來達到阻力平衡。調整后的管徑按下式計算D1 調整前的管徑，mm；D1調整后的管徑，mm；p1 調整前支管的氣流阻力，Pa；p1要求達到支管的氣流阻力，Pa。 應當指出，采用本方法時，不宜改變三通的支管直徑，可在三通支管上先增設一節(jié)漸擴（縮）管，以免引起三通局部阻力的變化。 632）增大風量當兩支管的阻力相差不大時（如在20%以內），可不改變支管管徑，將阻力小的那段支管的流量適當加大，達到阻力平衡。增大后的風量按下式計算： Q1 調整前的支管的風量，m3/s； Q1調整后的支管的風量，

25、m3/s。 采用本方法會引起后面干管的流量相應增大，阻力也隨之增大；同時風機的風量和風壓也會相應增大。 643）閥門調節(jié)通過改變閥門的開啟度，調節(jié)管道阻力，從理論上講是一種簡單易行的方法。必須指出，對一個支管的通風除塵系統(tǒng)進行實際調試，是一項復雜的技術工作。必須進行反復調整、測試才能完成，達到預期的流量分配。65（5）計算系統(tǒng)的總阻力通風除塵管道系統(tǒng)總的阻力損失pt，它是阻力最大的串聯(lián)管線各段阻力pi之和，即pi 串聯(lián)管路中某一段的阻力，Pa 66（6）選擇通風機和所配用的電動機排風罩處所需要的排風量以及輸送這些氣體所產生的壓力消耗均由通風機提供。通風機應提供的風量Q由下式計算 Qt 通風除塵

26、系統(tǒng)中各排風罩處所需的抽風量之和，m3s ； K1 通風除塵系統(tǒng)中風管漏風附加系數(shù)，按工業(yè)企業(yè)采暖通風和空氣調節(jié)設計規(guī)范中的規(guī)定，對除塵和煙氣凈化系統(tǒng)，K1。 67通風機應提供的風壓p可由下式求得 pt 風管系統(tǒng)的總阻力，由管遣阻力計算得到，Pa； ps 除塵器的阻力，Pa； K2 風管阻力附加系數(shù)，按工業(yè)企業(yè)采暖通風和空氣調節(jié)設計規(guī)范中的規(guī)定。通風除塵系統(tǒng)K2； K3 由于通風機產品的技術條件和質量標準允許比產品樣本提供的數(shù)據(jù)低而應考 慮的附加系數(shù)，一般采用K3=1.08 68現(xiàn)通過一例來說明通風除塵管道的設計計算過程。例 有一通風除塵系統(tǒng)的管道布置、長度，吸風罩的位置、吸風量，如圖5-10

27、所示。風管用鋼板制作，輸送含有輕礦物粉塵的空氣，氣體溫度為常溫。該系統(tǒng)采用布袋式除塵器，除塵器阻力ps1200Pa。對該系統(tǒng)進行設計計算，并選擇風機。69解（1）對各管段進行編號，標出管段長度和各排風點的排風量。（2）確定阻力最大的管線。本系統(tǒng)選擇135除塵器6風機7為最大阻力管線。70（3）選擇風管風速根據(jù)各管段的風量及選定的流量，確定阻力最大的管線上各管段的斷面尺寸和單位長度摩擦阻力。根據(jù)表5-4，輸送含有輕礦物粉塵的空氣時，風管內最小風速為，垂直風管12m/s、水平風管14ms?？紤]到除塵器及風管漏風，管段6及7的計算風量為6615m3/h。71管段1。根據(jù)Q11500 m3/h=0.4

28、2 m3/s、u1= 14m/s，由圖5-1查出管徑和單位長度摩擦阻力。所選管徑應盡量符合通風管道的統(tǒng)一規(guī)格。即選D1200mm ， Rm1 12.5 Pa/m同理確定管段3、5、6、7、2、4的管徑及比摩阻，具體結果見表5-5所示。72表5-5 管道系統(tǒng)設計計算表73（4）各段風管內局部阻力系數(shù)的計算 管段1設備密閉罩： （對應接管動壓）90彎頭（R）1個直流三通（13）1個，=30，=0.20 合計： 74 管段2圓形吸氣傘形罩，60， 90彎頭（RD）1個, 60彎頭（R）1個合流三通（23）1個， 23合計： 75 管段3直流三通（35）1個， 35管段4設備密閉罩1個， 90彎頭（R

29、D）1個, 合流三通（45）1個， 45合計： 76 管段5除塵器進口變徑管（漸擴管）除塵器進口尺寸300800mm，變徑管長度500mm，=22.7 , =0.60 77 管段6除塵器出口變徑管（漸縮管）除塵器出口尺寸300800mm變徑管長度400mm , 90彎頭（RD）2個, 0.172=0.34 風機進口漸擴管先近似選出一臺風機，風機進口直徑D1500 mm，變徑管長度300mm， =7.6 , =0.03 合計： 0.03=0.47 78 管段7風機出口漸擴管風機出口尺寸410315mm D7=420mm，0帶擴散管的傘形風帽（h/D0）1個合計 79（5）計算各管段的沿程摩擦阻力

30、和局部阻力計算結果如下表所示。80（6）對并聯(lián)管路進行阻力平衡 匯合點A p1298.5 Pa , p2179.7 Pa為使管段1、2達到阻力平衡，改變管段2的管徑，增大其阻力。 81根據(jù)通風管道統(tǒng)一規(guī)格，取D2”130mm。其對應的阻力為此時仍處于不平衡狀態(tài)。如繼續(xù)減小管徑，取D2=120mm，其對應的阻力為，同樣處于不平衡狀態(tài)。因此決定取D2 =130mm，在運行時再輔以閥門調節(jié)，消除不平衡。 82 匯合點B符合要求83（7）計算系統(tǒng)的總阻力風機風量 風機風壓 根據(jù)風機的風量和風壓，選用C4風機，風機轉速為為1600r/min皮帶傳動；配用Y132S2Z型電動機，電動機功率為。 （8）選擇

31、風機 8454 通風管道的布置及部件541 風管材料和連接通風管道的斷面形狀有圓形和矩形兩種。在同樣斷面積下，圓形風管周長最短，最為經濟。由于矩形風管四角存在局部渦流，在同樣風量下，矩形風管的阻力要比圓形風管大。在一般情況下（特別是除塵風管）都采用圓形風管，只是有時為了便于加工和建筑配合才采用矩形斷面。85 風管可以采用薄鋼板、塑料板、混凝土等材料制作，需要經常移動的風管則用柔性材料制作，如金屬軟管、橡膠管等。薄鋼板是最常用的風管材料，一般的通風系統(tǒng)采用厚度為的鋼板制作。除塵系統(tǒng)因管壁磨損大，采用厚度為鋼板。對于氣力輸送系統(tǒng)或輸送高濃度磨損性粉塵時，則應采取耐磨措施，特別是彎頭外側的管壁。通風

32、管道大都采用焊接或法蘭連接。為保證法蘭連接的密封性，法蘭間應放入襯墊，襯墊厚度為35mm。86村墊材料隨輸送氣體性質和溫度而不同。 輸送氣體溫度不超過70的風管，采用浸過干性抽的厚紙墊或浸過鉛油的麻辮。 除塵風管應采用橡皮墊或在于性油內煮過并涂了鉛油的厚紙墊。 輸送氣體溫度超過70的風管，必須采用石棉厚紙墊或石棉繩。 風管內外表面應涂油漆，油漆的類別及涂刷次數(shù)可參考有關資料。87542 通風系統(tǒng)的布置（1）除塵系統(tǒng)形式和除塵器布置根據(jù)生產工藝、設備布置、排風量大小和生產廠房條件，通風除塵系統(tǒng)可分為就地式分散式集中式除塵系統(tǒng)881）就地式除塵系統(tǒng)它是把除塵器直接安放在生產設備附近，就地捕集和回收

33、粉塵，基本上不需敷設或只設較短的除塵管道。如鑄造車間混砂機的插入式袋式除塵器、直接坐落在風送料倉上的除塵機組和目前應用較多的各種小型除塵機組。這種系統(tǒng)布置緊湊、簡單、維護管理方便。892）分散式除塵系統(tǒng)當車間內排風點比較分散時，可對各排風點進行適當?shù)慕M合，根據(jù)輸送氣體的性質及工作班次，把幾個排風點合成一個系統(tǒng)。分散式除塵系統(tǒng)的除塵器和風機應盡量靠近產塵設備。這種系統(tǒng)風管較短，布置簡單，系統(tǒng)阻力容易平衡。由于除塵器分散布置，除塵器回收粉塵的處理較為麻煩。但這種系統(tǒng)目前應用較多。90 3）集中式除塵系統(tǒng)集中式除塵系統(tǒng)適用于揚塵點比較集中，有條件采用大型除塵設施的車間。它可以把排風點全部集中于一個除

34、塵系統(tǒng)，或者把幾個除塵系統(tǒng)的除塵設備集中布置在一起。由于除塵設備集中維護管理，粉塵容易收集，實現(xiàn)機械化處理。但是，這種系統(tǒng)管道長、復雜，阻力平衡困難，初投資大，因此，這種系統(tǒng)僅適用于少數(shù)大型工廠。91在布置除塵器時還應注意以下問題： 當除塵器捕集的粉塵需返回工藝流程時，要注意不要回到破碎設備的進料端或斗式提升機的底部，以免粉塵在除塵系統(tǒng)內循環(huán)。最好直接回到所在設備的終料倉或者回到向終料倉送料的皮帶運輸機或螺旋運輸機上。 干法除塵系統(tǒng)回收的粉料只能返回到不會再次造成懸浮飛揚的工藝設備，如嚴格密閉的料倉和運輸設備（螺旋運輸機或埋刮板運輸機等）。92（2）系統(tǒng)劃分劃分系統(tǒng)時應注意以下幾點： 劃分系統(tǒng)

35、時要考慮輸送氣體的性質、工作班次、相互距離等因素。設備同時運轉，而粉塵性質不同時，只要允許不同的粉塵混合或者粉塵無回收價值，可合為一個系統(tǒng)。 應把同一生產工序中同時操作的產塵設備排風點合為一個系統(tǒng)。 不同的排氣混合后會有燃燒或爆炸危險、或會形成毒害更大的混合物或化合物 時，不能合為一個系統(tǒng)。93 排除水蒸氣的排風點不能和產塵的排風點合成一個系統(tǒng)，以免堵塞管道。 溫濕度不同的含塵氣體，當混合后可能導致管道內結露時，不宜合為一個系統(tǒng)。 如果排風量大的排風點位于風機附近，不宜和遠處的排風量小的排風點合為一個 系統(tǒng)。因為增加這個排風點，會使整個系統(tǒng)阻力增大，增加運行費用。94（3）風管布置 除塵系統(tǒng)的

36、風管布置應力求簡單。一個系統(tǒng)上的排風點數(shù)量不宜過多（最好不超56個）。排風點過多，各支管阻力不易平衡。一個除塵系統(tǒng)的排風點較多時，為便于阻力平衡，宜采用大斷面的集合管連接各支管。集合管有水平（如圖5-11所示）和垂直（圖5-12所示）兩種。95水平集合管上連接的風管由上面或側面接入，集合管的斷面風速為34m/s。它適用于產塵點分布在同一層平臺上，并且水平距離相距較遠的場合。圖5-11水平安裝的集合管1集合管；2螺旋運輸機3風機；4集塵箱；5卸塵閥；6排風管 96垂直集合管上的風管從切線方向接入，集合管斷面風速為610m/s，適用于產塵點分布在多層平臺上，并且水平距離不大的場合。集合管還起著沉降

37、室的作用，在其下部應設卸塵閥和粉塵輸送設備。圖5-12 垂直安裝集合管 1集合管；2排風管；3風機；4卸塵閥 97 除塵風管應盡可能垂直或傾斜敷設傾斜敷設與水平面的夾角最好大于45，如圖5-13所示。如果由于某種原因，風管必須水平敷設或與水平面的夾角小于30時，應果采取措施。如加大管內風速、在適當位置設置清掃孔等。98 排除含有劇毒、易燃，易爆物質的排風管，其正壓管段一般不應穿過其他房間。穿過其它房間時，該段管道上不應設法蘭或閥門。 除塵器宜布置在除塵系統(tǒng)的風機吸入段，如布置在風機的壓出段，應選用排塵風機。99 為了防止風管堵塞，風管的直徑不宜小于表5-6中數(shù)值。表5-6 輸送粉塵不宜小于風管

38、的直徑粉塵性質排送細小粉塵（礦物粉塵）排送較粗粉塵（如木屑）排送粗粉塵（如刨花）排送木片風管直徑(mm)80100130150100 輸送潮濕空氣時，需防止水蒸氣在管道或袋式除塵器內凝結，管道應進行保溫。管內壁溫度應高于氣體露點溫度1020。 為了調整和檢查除塵系統(tǒng)的參數(shù)，在支管、除塵器及風機出入口上應設置檢測孔。栓測孔應設在氣流平穩(wěn)的直管段上，盡可能遠離彎頭、三通等部件，以減少局部渦流對測定結果的影響。大型的除塵系統(tǒng)可根據(jù)具體情況設置測量風量、風壓、阻力、溫度等參數(shù)的儀表。101 排風點較多的除塵系統(tǒng)應在各支管上裝設插板閥、蝶閥等調節(jié)風量的裝置。閥門應設在易于操作和不易積塵的位置。 在一般情

39、況下除塵系統(tǒng)的排風管應高出屋面0 .5，排出的污染空氣要利用射流使其能在較高的位置稀釋，排風主管頂部不設風帽。為防止雨水進入排風主管，排風主管可按圖5-14所示的方式制作安裝。102 543 風管部件在通風除塵系統(tǒng)中含塵氣流流速較高，局部阻力在系統(tǒng)總阻力中所占比重較大（有時可能達到80以上）。因此，風管部件的制作和安裝應盡量減少系統(tǒng)的局部阻力損失。103544 除塵系統(tǒng)的防爆當輸送空氣中含有可燃性粉塵或氣體，同時又具備爆炸的條件時，就會產生爆炸。當排除有爆炸危險的含塵氣體時，要考慮把管內氣體的含塵濃度稀釋到爆炸極限以下，同時要消除一切引爆因素。主要措施有： 系統(tǒng)的風量除了滿足一般的要求外，還應

40、校核其中可燃物的濃度。 防止可燃物在通風系統(tǒng)的局部地點（死角）積聚。104 選用防爆風機，并采用直聯(lián)或聯(lián)軸器傳動方式。 對管路系統(tǒng)的布置，必須將有可能蓄積靜電的風管和設備可靠的接地，以消除系統(tǒng)中的靜電。接地的方法，可利用電氣設備的地線或埋在地中的金屬導管和構件作為地線。當風管借法蘭盤連接時，應以35mm的金屬線繞過法蘭盤，使兩管接通，圖5-15所示為設備和管道的防爆接地裝置。 有爆炸危險的通風系統(tǒng)，應設防爆門。當系統(tǒng)內壓力急劇升高時，靠防爆門自動開啟泄壓。105圖5-15 設備和管道的防爆接地裝置10655 均勻送風與吸風管道的設計計算根據(jù)工業(yè)與民用建筑的使用要求，通風除塵和空調系統(tǒng)的風管有時

41、需要把等量的空氣，沿風管側壁的成排孔口或短管均勻送出和吸入。這種均勻進風和出風方式可使送風房間得到均勻的空氣分布，而且風管的制作簡單、材料節(jié)約，均勻送風和吸風管道在車間、會堂、冷庫和氣幕裝置中廣泛應用。本節(jié)主要介紹均勻送風和吸風的計算和設計方法。107551 均勻送風管道的設計原理空氣在風管內流動時，其靜壓垂直作用于管壁。如果在風管的側壁開孔，由于孔口內外存在靜壓差，空氣會按垂直于管壁的方向從孔口流出。靜壓差產生的流速為：空氣在風管內的流速為： 108空氣從孔口流出時，它的實際流速和出流方向不只取決于靜壓產生的流速和方向，還受管內流速的影響，如圖5-16所示。在管內流速的影響下，孔口出流方向要

42、發(fā)生偏斜，實際流速為合成速度，可用下列各式計算有關數(shù)值：圖5-16 出流狀態(tài)圖 109空氣通過側孔時的實際速度是uj和ud這兩個分速度的合速度度u，其速度大小為：孔口出流與風管軸線間的夾角（出流角）為孔口實際流速： 110孔口流出風量： 孔口的流是系數(shù)；f 孔口在氣流垂直方向上的投影面積，m2；f0孔口面積，m2。 111空氣在孔口面積f0上的平均流速u0，按定義得： 對于斷面不變的矩形送（排）風管，采用條縫形風口送（排）風時，風口上的速度分布如圖5-17所示。在送風管上，從始端到末端管內流量不斷減小，動壓相應下降，靜壓增大，使條縫口出口流速不斷增大；在排風管上，則是相反，因管內靜壓不斷下降，

43、管內外壓差增大，條縫口入口流速不斷增大。 112552 實現(xiàn)均勻送風的基本條件從上面分析可知：對側孔面積f0保持不變的均勻送風管，要使各側孔的送風量保持相等，必需保證各側孔的靜壓Pj和流量系數(shù)相等；要使出口氣流盡量保持垂直，要求出流角接近90。下面分析如何實現(xiàn)上述條件。113（1）保持各側孔靜壓相等設一等截面送風風道，側面上開有n個側孔，如圖618所示。根據(jù)流體力學理論，可列出截面11及nn的能量方程式：114由于要保持各側孔處的靜壓相等，即得： 即在設計均勻送風管道時，為保持各側孔處的靜壓相等，必須使首端和未端的動壓差（或兩側孔間的動壓差）等于風道全長上（或兩側孔間）的壓力損失。 115（2

44、）保持各側孔流量系數(shù)相等側孔的流量系數(shù)與孔口形狀、出流角及孔口的相對流量Q有關，孔口的相對流量為Q0側孔流出流量，m3/s；Q 側孔前風道內的流量，m3/s。 116如圖5-20所示，在60、范圍內，對于銳邊的孔口可近似認為0.6常數(shù)。圖5-20 銳邊孔口的值 在計算中，有時要用側孔（或短管）的局部阻力系數(shù)0來代替流量系數(shù)，它們之間的關系是117（3）增大出流角風管中的靜壓與動壓之比值愈大，氣流在孔口的出流角也就愈大，出流方向接近垂直；比值減小，氣流會向一個方向偏斜，這時即使各側孔風量相等，也達不到均勻送風的目的。要保持60，必須使PjPd3.0(uj/ud1.73)。在要求高的工程中，為了使

45、空氣出流方向垂直管道側壁，可在孔口處裝置垂直于側壁的檔板，或把孔口改成短管。118553 均勻送風風道的設計設計均勻送風風道時，常把側孔（或短管）按需要均勻地布置在風道的長度上，并將風道劃分為若干個距離相等的管段。為簡化計算，假定各側孔的流量系數(shù)為常數(shù)；兩側孔間管段的單位長度摩擦阻力損失Rm，可用管段首端上求得的Rm來代替；對于風道上送風口處的局部阻力損失pz的計算，通?？梢园褌瓤卓醋魇侵Ч荛L度為零的三通。119當空氣從側孔送出時產生兩部分局部阻力，分別用通路局部阻力系數(shù)t和側孔局部阻力系數(shù)0來表示。側孔送風的通路局部阻力系數(shù)如表5-7所示，表中數(shù)據(jù)由實驗求得，表中t值對應孔前的管內動壓。從側孔或條縫口出流時，孔口的流量系數(shù)可近似取。Q0/Q00.10.20.30.40.50.60.70.80.91t0.150.050.020.010.030.070.120.170.230.290.35按兩側孔之間管段首未兩端的動壓差等于兩側孔間管段壓力損失的原則，來確定風道的截面尺寸120554