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：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合。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)行水力計(jì)算

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：繪制系統(tǒng)軸測示意圖，并對各管段進(jìn)行編號，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計(jì)算管段。確定合理的氣流速度風(fēng)管內(nèi)的空氣流速對系統(tǒng)有很大的影響。流速低，阻力小，動力消耗少，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)用會增加，另外還會加劇管道與設(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，表3-4列出了

3、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0.5-1.01-2近頂棚的排風(fēng)口0.5-1.01-2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4-122-61.5 3.02.0-3.05-6

4、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煤灰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

5、風(fēng)機(jī)入口3.54.05.04.55.07.08.516.5風(fēng)機(jī)出口5-86.5108-128.57.5118.51412.525主風(fēng)道3.54.55-6.56-94-65.5-86.5111030水平支風(fēng)道3.03.0 4.54-53.54.04.06.55-91022.5垂直支風(fēng)道2.53.0 3.54.03.254.04.06.05-8422.5送風(fēng)口1-21.53.53-4.02.0 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

6、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D 調(diào)整后的管徑，m；D 一原設(shè)計(jì)的管徑，m；AP 原設(shè)計(jì)的支管阻力，Pa；眼要求達(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),對多支管的系統(tǒng)平衡來說是很困難的，需反復(fù)調(diào)整測試。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

7、 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 = KlLm3 /hPf = WPa式中 Lf 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，m3/h；L 系統(tǒng)總風(fēng)量，m3/h；Pf 風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，Pa；AP 系統(tǒng)總阻力，Pa；Kl 風(fēng)量附加系數(shù)，除塵系統(tǒng) Kl = 1.1 1.5； 一般送排風(fēng)系統(tǒng) K = 1.1；Kp 風(fēng)壓附加系數(shù)，除塵系統(tǒng)Kp =1.15 1.20； 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)對風(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

8、=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(P =1. 支管夾角為30 , 行水力計(jì)算。2m3 /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 帶擴(kuò)壓管的傘形風(fēng)帽九/D0 =0.5，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?2kPa，對該系統(tǒng)進(jìn)解1.對管段進(jìn)行編號，標(biāo)注長度和風(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)對于干管v =6-14m/s；對 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

9、 m3/h，v =6 14 m/s查附錄 2 可得出管徑D =220mm， v =9m/s，Rm =4.5Pa/mAPm = RJ l = 4.1 x 13 = 53.3 Pa查圖 3-1 有B = 0. 91，則有 R= 0.91 x 4.5 = 4.1Pa/m也可查附錄2確定管徑后，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)果見表 3-5。計(jì)算各管段局部損失彎頭2個,如管段，查附錄4有：圓形傘形罩?jǐn)U張角60 , & =0.09, 90& =0.15x2 = 0.3,合流三通直管段，見圖3-10oJ 觀= 0.43L3 2100F =-（0.

10、22）2 =0.0381 4F = （0.28、= 0.0623 4a = 30。(200)280?已=F =-(0.2)2 =0.0312 42= 0.51,查得& =0.76, Z g =0.09 + 0.3 + 0.76 = 1.15其余各管段的局部阻力系數(shù)見表3-6 oAP. = Z = 1.15X 1,2x92 = 55.89 pa J 22同理可得出其余管段的局部損失，具體結(jié)果見表3-5。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 編號流量L/ m3/h管段長 度l/m管徑D/mm流速v /m/s比摩阻R /m /Pa/m比摩阻修正 系數(shù) B實(shí)際比摩阻R:/

11、Pa/m動壓Pd/Pa局部阻力 系數(shù)&沿程損失AP /m /Pa最不利環(huán)路r112001322094.50.914.148.61.1553.32210062809.63.90.913.5555.30.8121.33340063609.42.70.912.46531.0814.76449001140010.630.912.7367.40.330.03549001540010.630.912.7367.40.640.95分支環(huán)路6900920084.10.913.7338.40.0333.5771300920011.99.50.918.7850.6478.3815001020013.0110.91

12、10101.41.261006900916012.3130.9111.8390.80.03106.4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g管段局部阻力名稱、數(shù)量g1圓形傘形罩（擴(kuò)張角 60） 1 個0.096圓形傘形罩（擴(kuò)張角 60） 1 個0.0990彎 頭(r/d = 2.0)2個0.15 x 290彎 頭(r / d = 2.0)1個0.15 x 1合流三通直管段項(xiàng)合流三通分支段H.21眼=1.15Lg = 0.032合流三通直管段0.817圓形傘形罩（擴(kuò)張角 60） 1 個0.093合流三通直管段1.0890彎 頭(r / d = 2.0)1個0.15 x 1490彎

13、 頭(r/d = 2.0) 2個0.15 x 2合流三通分支段0.4風(fēng)機(jī)入口變徑（忽略）0.0L g = 0.64&= 0.38圓形傘形罩（擴(kuò)張角 60） 1 個0.095風(fēng)機(jī)入口變徑（忽略）0.090彎 頭(r / d = 2.0)1個0.15 x 1帶擴(kuò)散管傘形風(fēng)帽 （h / D0 = 0.5）1 個0.6 x 1合流三通分支段0.960彎 頭(r / d = 2.0)1個0.12乙& = 0.6Lg= 1.267.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叫 一 6 x 100% = 109.2 - 35.1 x 100% = 67.9% 15%AP1109.2調(diào)整管徑(AP、

14、0.225D = D3)=200(35.11109.20.225=155mm取 D = 160 mm查附錄2得D = 160 mm v = 12.3 m/sRm = 13 Pa/mRm =BRm = 0.91 x 13 = 11.83 Pa/mF1 + F2 = 0.058 m 2F3 = 0.062 m 2查附錄4,合流三通分支管阻力系數(shù)約為-0.21, Z& = 0.03阻力計(jì)算結(jié)果見表3-5，AP = 109.1 Pa不平衡率為叫 一 AP6 = 109.2 T09=0.1% v 15%AP1109.2滿足要求。管道與管段+不平衡率為心1 + AP2E7 = 175.3 -132 = 24.4% 15%AP1 _ 2175.3若將管段調(diào)至D7 = 180mm,不平衡率仍然超過15%，因此采用D7 = 200