通風(fēng)管道的設(shè)計計算和構(gòu)造

1、通風(fēng)管道的設(shè)計計算和構(gòu)造12通風(fēng)管道是通風(fēng)除塵和空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分。目的是在保證要求的風(fēng)量分配前提下，合理確定風(fēng)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(yīng)與排風(fēng)罩的設(shè)計、除塵器和通風(fēng)機的選型等一起進行全面考慮，它直接影響到通風(fēng)除塵和空調(diào)系統(tǒng)的使用效果和技術(shù)經(jīng)濟性能。3主要內(nèi)容包括：風(fēng)管的布置、管徑的確定、管內(nèi)氣體流動時能量消耗的估算以及為保護通風(fēng)除塵系統(tǒng)的正常運行所必須采用的風(fēng)管附件的設(shè)置等。本章主要闡述通風(fēng)管道的設(shè)計原理和計算方法。51 風(fēng)管內(nèi)空氣流動的阻力52 管道系統(tǒng)的壓力分布 53 通風(fēng)除塵管道系統(tǒng)的設(shè)計計算 54 通風(fēng)管道的布置及部件 55 均勻送風(fēng)與均勻吸風(fēng)管道的設(shè)計計

2、算 451 風(fēng)管內(nèi)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(chǎn)生的沿程能量損失，稱為或沿程阻力；局部阻力：是空氣流經(jīng)風(fēng)管中的管件及設(shè)備時，由于流速的大小和方向變化以及產(chǎn)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(xué)原理，空氣在橫斷面形狀不變的管道內(nèi)流動時的摩擦阻力按下式計算：摩擦阻力系數(shù)； u 風(fēng)管內(nèi)空氣的平均流速，ms；空氣的密度，kgm3； l 風(fēng)管長度，m； Rs 風(fēng)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(fēng)管的周長，m；對于圓形風(fēng)管，摩擦阻力計算公式可改寫為：圓形風(fēng)管單位長度的摩擦阻力（又稱比摩阻）為：D 圓

3、形風(fēng)管直徑，m。得圓形風(fēng)管的摩擦阻力為 7摩擦阻力系數(shù)與空氣在風(fēng)管內(nèi)的流動狀態(tài)和風(fēng)管管壁的相對粗糙度有關(guān)。在通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中，薄鋼板風(fēng)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(fēng)管內(nèi)壁粗糙度， mm； D 風(fēng)管直徑， mm。8進行通風(fēng)管道設(shè)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(fēng)管等條件下得出的。當(dāng)實際使用條件與上述條件不相符時，應(yīng)進行修正。圖5-1 通風(fēng)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(nèi)，可近似把溫度和壓力的影響看作是直線關(guān)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(guān)，還與管壁粗糙度K有關(guān)。粗糙度增大，阻力系數(shù)值增大。在通風(fēng)空調(diào)工程中，常采用不同材料制作風(fēng)管，各種材料的粗糙度K見下表所示風(fēng)

5、 管 材 料絕對粗糙度(mm)風(fēng) 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(dāng)風(fēng)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(nèi)空氣流通，m/s。 14（4）矩形風(fēng)管的摩擦阻力計算為利用圓形風(fēng)管的線解圖或計算來計算矩形風(fēng)管的摩擦阻力，需要把矩形風(fēng)管斷面尺寸折算成相當(dāng)?shù)膱A形風(fēng)管直徑，即折算成當(dāng)量直徑，再據(jù)此求得矩形風(fēng)管中的單位長度的摩擦阻力。所謂“當(dāng)量直徑”，

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

7、量直徑設(shè)某一圓形風(fēng)管中的氣體流量與矩形風(fēng)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(fēng)管的直徑就稱為此矩形風(fēng)管的流量當(dāng)量直徑，以DL表示。根據(jù)推導(dǎo)，流量當(dāng)量直徑可近似按下式計算。在常用的矩形風(fēng)管的寬、高比條件下，其誤差在5%左右。 18512 局部阻力 當(dāng)空氣流過斷面變化的管件（如各種變徑管、風(fēng)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(cè)面送、吸風(fēng)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(jīng)驗公式?？刹橛嘘P(guān)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(fēng)除塵管道和空調(diào)系統(tǒng)中占有較大的比例，往往占風(fēng)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(shè)計在通風(fēng)除塵管道設(shè)計中，對管件的制作、連接、氣流的進出口、風(fēng)管與風(fēng)機的接口等部分，都有一定的制作要求。221）風(fēng)管系統(tǒng)

9、的進出口風(fēng)管系統(tǒng)的進口處是各種形式的排風(fēng)罩。在機械通風(fēng)除塵系統(tǒng)的設(shè)計中，在保證對塵源的控制效果的前提下，應(yīng)盡可能考慮減少排風(fēng)罩的阻力消耗。含塵氣流從大氣空間進入風(fēng)道，在氣流進口處不僅造成氣流的壓縮，而且產(chǎn)生渦流，因此為產(chǎn)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(fēng)管系統(tǒng)的出口處，氣流排入大氣。當(dāng)空氣由風(fēng)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(fēng)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(shè)有風(fēng)帽或其它構(gòu)件時，1，風(fēng)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(fēng)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(yīng)盡量取直線，減少彎頭。圓形風(fēng)管彎頭的曲率半徑一般應(yīng)大于（12）倍管徑，如圖5-3所示；圖5-3 圓形風(fēng)彎頭 26矩形風(fēng)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(yīng)在其中設(shè)導(dǎo)流片，如圖5-5所示。圖5-4 矩形風(fēng)管彎頭 圖5-5 設(shè)有導(dǎo)流片的直角彎頭 27 28 3）三通三通內(nèi)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(yīng)分別計算。合流三通內(nèi)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(yīng)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(yīng)盡量使主管和干管內(nèi)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(dāng)氣流流經(jīng)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(chǎn)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(dāng)風(fēng)管斷

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

13、的限制，需要在風(fēng)機出口處直接安裝彎管時，彎管的轉(zhuǎn)向應(yīng)與風(fēng)機葉輪的旋轉(zhuǎn)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(yīng)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(fēng)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(fēng)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(shè)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(chǔ)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(nèi)氣流的摩擦阻力，Pa； pzi各段內(nèi)氣流的局部阻刀，Pa 。 3652

14、管道系統(tǒng)的壓力分布氣體在風(fēng)管內(nèi)流動，是由風(fēng)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(fēng)機，通風(fēng)機產(chǎn)生的能量是風(fēng)壓。氣體在流動中，要不斷克服由于氣流內(nèi)部質(zhì)點相對運動出現(xiàn)的切應(yīng)力而作功，將一部分壓能轉(zhuǎn)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(yīng)流動壓力的變化規(guī)律。研究管道系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力分布，可以更深刻地了解氣體在系統(tǒng)內(nèi)的運動狀態(tài)。37對于一套通風(fēng)除塵系統(tǒng)，在風(fēng)機末開動時，整個管道系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力處處相等，都等于大氣壓力，管內(nèi)氣體處于相對靜止?fàn)顟B(tài)。開動通風(fēng)機后，通風(fēng)機吸入口和壓出口處出現(xiàn)壓力差，即把通風(fēng)機所產(chǎn)生的能量傳

15、給氣體，而這一能量又消耗在使管內(nèi)氣體流動，克服沿程的各種阻力。把一套通風(fēng)除塵系統(tǒng)內(nèi)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(fēng)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(fēng)管壓力分布 在通風(fēng)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(fēng)機進口） 42（6）點1l（風(fēng)管出口）u11

16、 風(fēng)管出口處空氣流速,m/s；p11 風(fēng)管出口處局部阻力,Pa；11 風(fēng)管出口處局部阻力系數(shù)；11 包括動壓損失在內(nèi)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(fēng)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(fēng)管長度成直線關(guān)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(nèi)的流動規(guī)律為：47 風(fēng)機的風(fēng)壓Pf等于風(fēng)機進、出口的全壓差，或者說等于風(fēng)管的阻力及出口動壓損失之和，即等于風(fēng)管總阻力。 風(fēng)機吸入段的全壓和靜壓均為負值，在風(fēng)機入口處負壓最大；風(fēng)機壓出段的全壓和靜壓一般情況下均是正值，在風(fēng)機出口正壓最大。48 各并聯(lián)支管的阻力總是相等。如果設(shè)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(yù)定的風(fēng)量分配，使排風(fēng)罩抽出風(fēng)量達不到設(shè)計要求，因此，必須改變風(fēng)管的直徑或安裝風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置來達到設(shè)計風(fēng)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(dāng)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(fēng)除塵管道系統(tǒng)的設(shè)計計算在進行通風(fēng)管道系統(tǒng)的設(shè)計計算前，必須首先確定各排風(fēng)點的位置和排風(fēng)量、管道系統(tǒng)和凈化設(shè)備的布置、風(fēng)管材料等。設(shè)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(nèi)達到要求的風(fēng)量分配，并為選擇風(fēng)機和繪制施工圖提供依據(jù)。50 531 風(fēng)管布置的一般原則 除塵系統(tǒng)的風(fēng)道布置要力求簡單。風(fēng)管應(yīng)盡可能垂直或傾斜敷設(shè)。傾斜風(fēng)管的傾斜角度（與水平面的夾角）應(yīng)不個于粉塵的安息角。排除一般粉塵宜采用4060。當(dāng)管道水平敷設(shè)時，要注意風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速的選取，防止粉塵在風(fēng)管內(nèi)沉積。 連接吸塵用排風(fēng)罩的風(fēng)管宜采用豎直方向敷

19、設(shè)。分支管與水平管或主干管連接時，一般從風(fēng)管的上面或側(cè)面接入，三通夾角宜小于30。51 除塵風(fēng)管一般應(yīng)明設(shè)，盡量避免在地下敷設(shè)。當(dāng)必須敷設(shè)在地下時，應(yīng)將風(fēng)管敷設(shè)在地溝里。 除塵風(fēng)管一般采用圓形斷面。管徑設(shè)計宜選用全國通用通風(fēng)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(fēng)機的磨損，一般應(yīng)將除塵器置于通風(fēng)機的吸入段。風(fēng)管與通風(fēng)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(fēng)除塵管道的設(shè)計計算風(fēng)管的設(shè)計計算是在系統(tǒng)輸送的風(fēng)量已定，風(fēng)管布置已基本確定的基礎(chǔ)上進行的，其目的主要是設(shè)計管道斷面尺寸和系統(tǒng)阻力消耗，進而確定需配用風(fēng)機的型號和動力消耗。風(fēng)管管道設(shè)計

20、計算方法有假定流速法、壓損平均法和靜壓復(fù)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(fēng)量確定風(fēng)管斷面尺寸。如果風(fēng)管系統(tǒng)所用的風(fēng)機壓頭已定，或?qū)Ψ种Ч苈愤M行阻力平衡計算，此法較為方便。54靜壓復(fù)得法的特點是利用風(fēng)管分支處復(fù)得的靜壓來克服該管段的阻力，根據(jù)這一原則確定風(fēng)管的斷面尺寸。此法常用于高速空調(diào)系統(tǒng)的水力計算。假定流速法的特點是先按技術(shù)經(jīng)濟要求選定風(fēng)管的流速，再根據(jù)風(fēng)管的風(fēng)量確定風(fēng)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(fēng)系統(tǒng)軸側(cè)圖首先繪制通風(fēng)系統(tǒng)軸側(cè)圖，并對各管段進行編號，標注各管段的長

21、度和風(fēng)量，以風(fēng)量和風(fēng)速不變的風(fēng)管為一管段。一般從距風(fēng)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(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速對系統(tǒng)的經(jīng)濟性有較大影響。流速高、風(fēng)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(fēng)管斷面大，材料和建造費用增加。對通風(fēng)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(shù)經(jīng)濟比較，確定適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟流速。根據(jù)經(jīng)驗，對于一般的工業(yè)通風(fēng)除塵系統(tǒng)，其風(fēng)速和最低風(fēng)速可按表5-3和5-4確定。57表5-3 一般

22、通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速風(fēng)管部位生產(chǎn)廠房機械通風(fēng)民用及輔助建筑物鋼板及塑料風(fēng)管磚及混凝土風(fēng)道自然通風(fēng)機械通風(fēng)干 管支 管61423412260.51.00.50.7582558表5-4 通風(fēng)除塵管道內(nèi)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(zhì)）19161214814161810823181415101618

23、201212接風(fēng)速59（3）確定管段直徑和阻力損失根據(jù)各管段的風(fēng)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(yīng)盡可能來先用標準規(guī)格的通風(fēng)管道直徑，以利于工業(yè)化加工制作。60阻力計算應(yīng)從最不利的環(huán)路（即距風(fēng)機最遠的排風(fēng)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(fēng)管內(nèi)的風(fēng)量應(yīng)把漏風(fēng)量和反吹風(fēng)量計入。在正常運行條件下，除塵器的漏風(fēng)率應(yīng)不大于5。61（4）并聯(lián)管路的阻力平衡為保證各送、排風(fēng)點達到預(yù)期的風(fēng)量，兩并聯(lián)支管的阻力必須保持平衡。對一般的通風(fēng)系統(tǒng)，兩支管的阻力差應(yīng)不超過15；除塵系統(tǒng)應(yīng)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(diào)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(diào)整后的管徑按下式計算D1 調(diào)整前的管徑，mm；D1調(diào)整后的管徑，mm；p1 調(diào)整前支管的氣流阻力，Pa；p1要求達到支管的氣流阻力，Pa。 應(yīng)當(dāng)指出，采用本方法時，不宜改變?nèi)ǖ闹Ч苤睆?，可在三通支管上先增設(shè)一節(jié)漸擴（縮）管，以免引起三通局部阻力的變化。 632）增大風(fēng)量當(dāng)兩支管的阻力相差不大時（如在20%以內(nèi)），可不改變支管管徑，將阻力小的那段支管的流量適當(dāng)加大，達到阻力平衡。增大后的風(fēng)量按下式計算： Q1 調(diào)整前的支管的風(fēng)量，m3/s； Q1調(diào)整后的支管的風(fēng)量，

25、m3/s。 采用本方法會引起后面干管的流量相應(yīng)增大，阻力也隨之增大；同時風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓也會相應(yīng)增大。 643）閥門調(diào)節(jié)通過改變閥門的開啟度，調(diào)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(fēng)除塵系統(tǒng)進行實際調(diào)試，是一項復(fù)雜的技術(shù)工作。必須進行反復(fù)調(diào)整、測試才能完成，達到預(yù)期的流量分配。65（5）計算系統(tǒng)的總阻力通風(fēng)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(fēng)機和所配用的電動機排風(fēng)罩處所需要的排風(fēng)量以及輸送這些氣體所產(chǎn)生的壓力消耗均由通風(fēng)機提供。通風(fēng)機應(yīng)提供的風(fēng)量Q由下式計算 Qt 通風(fēng)除塵

26、系統(tǒng)中各排風(fēng)罩處所需的抽風(fēng)量之和，m3s ； K1 通風(fēng)除塵系統(tǒng)中風(fēng)管漏風(fēng)附加系數(shù)，按工業(yè)企業(yè)采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范中的規(guī)定，對除塵和煙氣凈化系統(tǒng)，K1。 67通風(fēng)機應(yīng)提供的風(fēng)壓p可由下式求得 pt 風(fēng)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(fēng)管阻力附加系數(shù)，按工業(yè)企業(yè)采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范中的規(guī)定。通風(fēng)除塵系統(tǒng)K2； K3 由于通風(fēng)機產(chǎn)品的技術(shù)條件和質(zhì)量標準允許比產(chǎn)品樣本提供的數(shù)據(jù)低而應(yīng)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(fēng)除塵管道的設(shè)計計算過程。例 有一通風(fēng)除塵系統(tǒng)的管道布置、長度，吸風(fēng)罩的位置、吸風(fēng)量，如圖5-10

27、所示。風(fēng)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(shè)計計算，并選擇風(fēng)機。69解（1）對各管段進行編號，標出管段長度和各排風(fēng)點的排風(fēng)量。（2）確定阻力最大的管線。本系統(tǒng)選擇135除塵器6風(fēng)機7為最大阻力管線。70（3）選擇風(fēng)管風(fēng)速根據(jù)各管段的風(fēng)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(fēng)管內(nèi)最小風(fēng)速為，垂直風(fēng)管12m/s、水平風(fēng)管14ms?？紤]到除塵器及風(fēng)管漏風(fēng)，管段6及7的計算風(fēng)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(yīng)盡量符合通風(fēng)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(jié)果見表5-5所示。72表5-5 管道系統(tǒng)設(shè)計計算表73（4）各段風(fēng)管內(nèi)局部阻力系數(shù)的計算 管段1設(shè)備密閉罩： （對應(yīng)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(shè)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(fēng)機進口漸擴管先近似選出一臺風(fēng)機，風(fēng)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(fēng)機出口漸擴管風(fēng)機出口尺寸410315mm D7=420mm，0帶擴散管的傘形風(fēng)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(jié)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(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格，取D2”130mm。其對應(yīng)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(yīng)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(diào)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(fēng)機風(fēng)量 風(fēng)機風(fēng)壓 根據(jù)風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓，選用C4風(fēng)機，風(fēng)機轉(zhuǎn)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(fēng)機 8454 通風(fēng)管道的布置及部件541 風(fēng)管材料和連接通風(fēng)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(fēng)管周長最短，最為經(jīng)濟。由于矩形風(fēng)管四角存在局部渦流，在同樣風(fēng)量下，矩形風(fēng)管的阻力要比圓形風(fēng)管大。在一般情況下（特別是除塵風(fēng)管）都采用圓形風(fēng)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(fēng)管可以采用薄鋼板、塑料板、混凝土等材料制作，需要經(jīng)常移動的風(fēng)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(fēng)管材料，一般的通風(fēng)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(yīng)采取耐磨措施，特別是彎頭外側(cè)的管壁。通風(fēng)

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(yīng)放入襯墊，襯墊厚度為35mm。86村墊材料隨輸送氣體性質(zhì)和溫度而不同。 輸送氣體溫度不超過70的風(fēng)管，采用浸過干性抽的厚紙墊或浸過鉛油的麻辮。 除塵風(fēng)管應(yīng)采用橡皮墊或在于性油內(nèi)煮過并涂了鉛油的厚紙墊。 輸送氣體溫度超過70的風(fēng)管，必須采用石棉厚紙墊或石棉繩。 風(fēng)管內(nèi)外表面應(yīng)涂油漆，油漆的類別及涂刷次數(shù)可參考有關(guān)資料。87542 通風(fēng)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(chǎn)工藝、設(shè)備布置、排風(fēng)量大小和生產(chǎn)廠房條件，通風(fēng)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(chǎn)設(shè)備附近，就地捕集和回收

33、粉塵，基本上不需敷設(shè)或只設(shè)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(fēng)送料倉上的除塵機組和目前應(yīng)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(dāng)車間內(nèi)排風(fēng)點比較分散時，可對各排風(fēng)點進行適當(dāng)?shù)慕M合，根據(jù)輸送氣體的性質(zhì)及工作班次，把幾個排風(fēng)點合成一個系統(tǒng)。分散式除塵系統(tǒng)的除塵器和風(fēng)機應(yīng)盡量靠近產(chǎn)塵設(shè)備。這種系統(tǒng)風(fēng)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(yīng)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(shè)施的車間。它可以把排風(fēng)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(shè)備集中布置在一起。由于除塵設(shè)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(fù)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(yīng)注意以下問題： 當(dāng)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(shè)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(nèi)循環(huán)。最好直接回到所在設(shè)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(shè)備，如嚴格密閉的料倉和運輸設(shè)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(yīng)注意以下幾點： 劃分系統(tǒng)

35、時要考慮輸送氣體的性質(zhì)、工作班次、相互距離等因素。設(shè)備同時運轉(zhuǎn)，而粉塵性質(zhì)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(yīng)把同一生產(chǎn)工序中同時操作的產(chǎn)塵設(shè)備排風(fēng)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(fēng)點不能和產(chǎn)塵的排風(fēng)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(dāng)混合后可能導(dǎo)致管道內(nèi)結(jié)露時，不宜合為一個系統(tǒng)。 如果排風(fēng)量大的排風(fēng)點位于風(fēng)機附近，不宜和遠處的排風(fēng)量小的排風(fēng)點合為一個 系統(tǒng)。因為增加這個排風(fēng)點，會使整個系統(tǒng)阻力增大，增加運行費用。94（3）風(fēng)管布置 除塵系統(tǒng)的

36、風(fēng)管布置應(yīng)力求簡單。一個系統(tǒng)上的排風(fēng)點數(shù)量不宜過多（最好不超56個）。排風(fēng)點過多，各支管阻力不易平衡。一個除塵系統(tǒng)的排風(fēng)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(fēng)管由上面或側(cè)面接入，集合管的斷面風(fēng)速為34m/s。它適用于產(chǎn)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(fēng)機；4集塵箱；5卸塵閥；6排風(fēng)管 96垂直集合管上的風(fēng)管從切線方向接入，集合管斷面風(fēng)速為610m/s，適用于產(chǎn)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(yīng)設(shè)卸塵閥和粉塵輸送設(shè)備。圖5-12 垂直安裝集合管 1集合管；2排風(fēng)管；3風(fēng)機；4卸塵閥 97 除塵風(fēng)管應(yīng)盡可能垂直或傾斜敷設(shè)傾斜敷設(shè)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(fēng)管必須水平敷設(shè)或與水平面的夾角小于30時，應(yīng)果采取措施。如加大管內(nèi)風(fēng)速、在適當(dāng)位置設(shè)置清掃孔等。98 排除含有劇毒、易燃，易爆物質(zhì)的排風(fēng)管，其正壓管段一般不應(yīng)穿過其他房間。穿過其它房間時，該段管道上不應(yīng)設(shè)法蘭或閥門。 除塵器宜布置在除塵系統(tǒng)的風(fēng)機吸入段，如布置在風(fēng)機的壓出段，應(yīng)選用排塵風(fēng)機。99 為了防止風(fēng)管堵塞，風(fēng)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(fēng)管

38、的直徑粉塵性質(zhì)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(fēng)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(nèi)凝結(jié)，管道應(yīng)進行保溫。管內(nèi)壁溫度應(yīng)高于氣體露點溫度1020。 為了調(diào)整和檢查除塵系統(tǒng)的參數(shù)，在支管、除塵器及風(fēng)機出入口上應(yīng)設(shè)置檢測孔。栓測孔應(yīng)設(shè)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(jié)果的影響。大型的除塵系統(tǒng)可根據(jù)具體情況設(shè)置測量風(fēng)量、風(fēng)壓、阻力、溫度等參數(shù)的儀表。101 排風(fēng)點較多的除塵系統(tǒng)應(yīng)在各支管上裝設(shè)插板閥、蝶閥等調(diào)節(jié)風(fēng)量的裝置。閥門應(yīng)設(shè)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(fēng)管應(yīng)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(fēng)主管頂部不設(shè)風(fēng)帽。為防止雨水進入排風(fēng)主管，排風(fēng)主管可按圖5-14所示的方式制作安裝。102 543 風(fēng)管部件在通風(fēng)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(fēng)管部件的制作和安裝應(yīng)盡量減少系統(tǒng)的局部阻力損失。103544 除塵系統(tǒng)的防爆當(dāng)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(chǎn)生爆炸。當(dāng)排除有爆炸危險的含塵氣體時，要考慮把管內(nèi)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(fēng)量除了滿足一般的要求外，還應(yīng)

40、校核其中可燃物的濃度。 防止可燃物在通風(fēng)系統(tǒng)的局部地點（死角）積聚。104 選用防爆風(fēng)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(fēng)管和設(shè)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(shè)備的地線或埋在地中的金屬導(dǎo)管和構(gòu)件作為地線。當(dāng)風(fēng)管借法蘭盤連接時，應(yīng)以35mm的金屬線繞過法蘭盤，使兩管接通，圖5-15所示為設(shè)備和管道的防爆接地裝置。 有爆炸危險的通風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)防爆門。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)壓力急劇升高時，靠防爆門自動開啟泄壓。105圖5-15 設(shè)備和管道的防爆接地裝置10655 均勻送風(fēng)與吸風(fēng)管道的設(shè)計計算根據(jù)工業(yè)與民用建筑的使用要求，通風(fēng)除塵和空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)管有時

41、需要把等量的空氣，沿風(fēng)管側(cè)壁的成排孔口或短管均勻送出和吸入。這種均勻進風(fēng)和出風(fēng)方式可使送風(fēng)房間得到均勻的空氣分布，而且風(fēng)管的制作簡單、材料節(jié)約，均勻送風(fēng)和吸風(fēng)管道在車間、會堂、冷庫和氣幕裝置中廣泛應(yīng)用。本節(jié)主要介紹均勻送風(fēng)和吸風(fēng)的計算和設(shè)計方法。107551 均勻送風(fēng)管道的設(shè)計原理空氣在風(fēng)管內(nèi)流動時，其靜壓垂直作用于管壁。如果在風(fēng)管的側(cè)壁開孔，由于孔口內(nèi)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(chǎn)生的流速為：空氣在風(fēng)管內(nèi)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(chǎn)生的流速和方向，還受管內(nèi)流速的影響，如圖5-16所示。在管內(nèi)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(guān)數(shù)值：圖5-16 出流狀態(tài)圖 109空氣通過側(cè)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(fēng)管軸線間的夾角（出流角）為孔口實際流速： 110孔口流出風(fēng)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(fēng)管，采用條縫形風(fēng)口送（排）風(fēng)時，風(fēng)口上的速度分布如圖5-17所示。在送風(fēng)管上，從始端到末端管內(nèi)流量不斷減小，動壓相應(yīng)下降，靜壓增大，使條縫口出口流速不斷增大；在排風(fēng)管上，則是相反，因管內(nèi)靜壓不斷下降，

43、管內(nèi)外壓差增大，條縫口入口流速不斷增大。 112552 實現(xiàn)均勻送風(fēng)的基本條件從上面分析可知：對側(cè)孔面積f0保持不變的均勻送風(fēng)管，要使各側(cè)孔的送風(fēng)量保持相等，必需保證各側(cè)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(cè)孔靜壓相等設(shè)一等截面送風(fēng)風(fēng)道，側(cè)面上開有n個側(cè)孔，如圖618所示。根據(jù)流體力學(xué)理論，可列出截面11及nn的能量方程式：114由于要保持各側(cè)孔處的靜壓相等，即得： 即在設(shè)計均勻送風(fēng)管道時，為保持各側(cè)孔處的靜壓相等，必須使首端和未端的動壓差（或兩側(cè)孔間的動壓差）等于風(fēng)道全長上（或兩側(cè)孔間）的壓力損失。 115（2

44、）保持各側(cè)孔流量系數(shù)相等側(cè)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(guān)，孔口的相對流量為Q0側(cè)孔流出流量，m3/s；Q 側(cè)孔前風(fēng)道內(nèi)的流量，m3/s。 116如圖5-20所示，在60、范圍內(nèi)，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(cè)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(guān)系是117（3）增大出流角風(fēng)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(cè)孔風(fēng)量相等，也達不到均勻送風(fēng)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(cè)壁，可在孔口處裝置垂直于側(cè)壁的檔板，或把孔口改成短管。118553 均勻送風(fēng)風(fēng)道的設(shè)計設(shè)計均勻送風(fēng)風(fēng)道時，常把側(cè)孔（或短管）按需要均勻地布置在風(fēng)道的長度上，并將風(fēng)道劃分為若干個距離相等的管段。為簡化計算，假定各側(cè)孔的流量系數(shù)為常數(shù)；兩側(cè)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(fēng)道上送風(fēng)口處的局部阻力損失pz的計算，通?？梢园褌?cè)孔看作是支管長度為零的三通。119當(dāng)空氣從側(cè)孔送出時產(chǎn)生兩部分局部阻力，分別用通路局部阻力系數(shù)t和側(cè)孔局部阻力系數(shù)0來表示。側(cè)孔送風(fēng)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(yīng)孔前的管內(nèi)動壓。從側(cè)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(cè)孔之間管段首未兩端的動壓差等于兩側(cè)孔間管段壓力損失的原則，來確定風(fēng)道的截面尺寸120554