通风管道的设计计算.ppt
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1、通风管道的设计计算通风管道的设计计算第六章第六章第六章:通风管道的设计计算第六章:通风管道的设计计算v通风管道计算有两个基本的任务:通风管道计算有两个基本的任务:v 一是确定管道的阻力一是确定管道的阻力,以确定通风除尘以确定通风除尘系统所需的风机性能系统所需的风机性能;v二是确定管道的尺寸二是确定管道的尺寸(直径直径),管道设计,管道设计的合理与否直接影响系统的投资费用和的合理与否直接影响系统的投资费用和运行费用。运行费用。v一一.管道压力计算管道压力计算v(一一)管道的阻力计算管道的阻力计算v管道的阻力包括摩擦阻力和局部阻力管道的阻力包括摩擦阻力和局部阻力.摩擦摩擦阻力由空气的粘性力及空气与
2、管壁之间的摩阻力由空气的粘性力及空气与管壁之间的摩擦作用产生擦作用产生,它发生在整个管道的沿程上它发生在整个管道的沿程上,因此也称为沿程阻力。因此也称为沿程阻力。第六章:通风管道的设计计算第六章:通风管道的设计计算v管道的阻力计算管道的阻力计算v 局部阻力则是空气通过管道的转弯局部阻力则是空气通过管道的转弯,断断面变化面变化,连接部件等处时连接部件等处时,由于涡流、冲击由于涡流、冲击作用产生的能量损失作用产生的能量损失.第六章:通风管道的设计计算第六章:通风管道的设计计算6.1.16.1.1摩擦阻力的计算摩擦阻力的计算其中:其中:为摩阻系数,为摩阻系数,l为管长,为管长,d d为管径或流速当量
3、为管径或流速当量直径(直径(4R4Rs s,R Rs s=f/x=f/x),),R Rm m为单位长度摩擦阻力。为单位长度摩擦阻力。(6-2-1)摩阻系数的确定:摩阻系数的确定:1 1、层流区、层流区R Re e200020002 2、临界区、临界区R Re e=2000-4000=2000-40003 3、紊流区、紊流区R Re e400040002.3.1.2摩擦阻力计算u值的确定 uRm值的计算和修正制成图表,已知制成图表,已知流量、管径、流速、阻力流量、管径、流速、阻力四个参数中四个参数中两个,可查得其余两个,是在一定条件下锝出两个,可查得其余两个,是在一定条件下锝出Rm值的计算和查取
4、(标准状态下):返回返回R Rm m值的修正:值的修正:(1 1)密度、运动粘度的修正)密度、运动粘度的修正(2 2)温度、大气压和热交换修正)温度、大气压和热交换修正继续式中(3 3)管壁粗糙度的修正)管壁粗糙度的修正u 矩形风管的摩擦阻力计算主要考虑当量直径的确定,有流速当量直径和流量当量直径(1)流速当量直径例6-1有一表面光滑的砖砌风道(有一表面光滑的砖砌风道(K K3mm3mm),断),断面面500400mm,L1m3/s,求Rm解:解:v1(0.40.5)=5m/s Dv=2ab/(a+b)=444mm查图查图2-3-1得得Rm00.62Pa/mKr=(3 5)0.25=1.96R
5、m=1.960.62=1.22Pa/m(2 2)流量当量直径)流量当量直径例2 同例1解:v1(0.4 0.5)=5 m/s DL=1.3(ab)0.625/(a+b)0.25=478mm查图2-3-1 得Rm00.61Pa/mKr=(3 5)0.25=1.96Rm=1.96 0.61=1.2Pa/mv2.2.局部阻力局部阻力v 局部阻力计算式为局部阻力计算式为:v Z=Z=UU2 2/2 Pa/2 Pav其中其中为局部阻力系数为局部阻力系数,根据不同的构件查根据不同的构件查表获得表获得.v 在通风除尘管网中在通风除尘管网中,连接部件很多连接部件很多,因此局因此局部阻力较大部阻力较大,为了减少
6、系统运行的能耗为了减少系统运行的能耗,在在设计管网系统时设计管网系统时,应尽可能降低管网的局部应尽可能降低管网的局部阻力阻力.降低管网的局部阻力可采取以下措施降低管网的局部阻力可采取以下措施:v(1)(1)避免风管断面的突然变化避免风管断面的突然变化;第六章:通风管道的设计计算第六章:通风管道的设计计算v2.2.局部阻力局部阻力v (2)(2)减少风管的转弯数量减少风管的转弯数量,尽可能增大转弯尽可能增大转弯半径半径;v(3)(3)三通汇流要防止出现引射现象三通汇流要防止出现引射现象,尽可能尽可能做到各分支管内流速相等做到各分支管内流速相等.分支管道中心线分支管道中心线夹角要尽可能小夹角要尽可
7、能小,一般要求不大于一般要求不大于3030;v(4)(4)降低排风口的出口流速降低排风口的出口流速,减少出口的动减少出口的动压损失压损失;v(5)(5)通风系统各部件及设备之间的连接要合通风系统各部件及设备之间的连接要合理理,风管布置要合理风管布置要合理.第六章:通风管道的设计计算第六章:通风管道的设计计算v(二二)管内压力分布管内压力分布v 分析管内压力分布的目的是了解管内压力的分析管内压力分布的目的是了解管内压力的分布规律分布规律,为管网系统的设计和运行管理提为管网系统的设计和运行管理提供依据供依据.分析的原理是风流的能量方程和静分析的原理是风流的能量方程和静压、动压与全压的关系式压、动压
8、与全压的关系式.第六章:通风管道的设计计算第六章:通风管道的设计计算气体管网压力分布图气体管网压力分布图 v主要结论:主要结论:v(1)(1)风机的风压等于风管的阻力和出口动压风机的风压等于风管的阻力和出口动压损失之和损失之和;v(2)(2)风机吸入段的全压和静压都是负值风机吸入段的全压和静压都是负值,风风机入口处的负压最大机入口处的负压最大;风机压出段的全压和风机压出段的全压和静压都是正值静压都是正值,在出口处正压最大在出口处正压最大;v(3)(3)各分支管道的压力自动平衡各分支管道的压力自动平衡.第六章:通风管道的设计计算第六章:通风管道的设计计算水力计算步骤(假定流速法)水力计算步骤(假
9、定流速法)v计算前,完成管网布置,确定流量分配计算前,完成管网布置,确定流量分配绘草图,编号绘草图,编号确定流速确定流速确定管径确定管径计算各管段阻力计算各管段阻力平衡并联管路平衡并联管路计算总阻力,计算管网特性曲线计算总阻力,计算管网特性曲线根据管网特性曲线,选择动力设备根据管网特性曲线,选择动力设备水力计算步骤(平均压损法)水力计算步骤(平均压损法)v计算前,完成管网布置,确定流量分配计算前,完成管网布置,确定流量分配绘系统图,编号,标管段绘系统图,编号,标管段L和和Q,定最不利,定最不利环路。环路。根据资用动力,计算其平均根据资用动力,计算其平均Rm。根据根据Rm和各管段和各管段Q,确定
10、其各管段管径。,确定其各管段管径。确定各并联支路的资用动力,计算其确定各并联支路的资用动力,计算其Rm。根据各并联支路根据各并联支路Rm和各管段和各管段Q,确定其管,确定其管径。径。水力计算步骤(静压复得法)水力计算步骤(静压复得法)v计算前,完成管网布置计算前,完成管网布置确定管道上各孔口的出流速度。确定管道上各孔口的出流速度。计算各孔口处的管内静压计算各孔口处的管内静压Pj和流量。和流量。顺流向定第一孔口处管内流速、全压和管道尺寸。顺流向定第一孔口处管内流速、全压和管道尺寸。计算第一孔口到第二孔口的阻力计算第一孔口到第二孔口的阻力P12。计算第二孔口处的动压计算第二孔口处的动压 Pd2。计
11、算第二孔口处的管内流速,确定该处的管道尺寸。计算第二孔口处的管内流速,确定该处的管道尺寸。以此类推,直到确定最后一个孔口处的管道断面尺寸。以此类推,直到确定最后一个孔口处的管道断面尺寸。计算例题计算例题例6-5 如图所示通风管网。风管用钢板制作,输送含有轻矿物粉尘的空气,气体温度为常温。除尘器阻力为1200Pa,对该管网进行水力计算,并获得管网特性曲线。返回解:1 1 1 1对各管段进行编号,标出管段长度和各排风点的对各管段进行编号,标出管段长度和各排风点的排风量。排风量。2 2 2 2选定最不利环路,本系统选择选定最不利环路,本系统选择1-3-5-1-3-5-除尘器除尘器-6-6-风机风机-
12、7-7为最不利环路。为最不利环路。3 3 3 3根据各管段的风量及选定的流速,确定最不利环根据各管段的风量及选定的流速,确定最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。根据表根据表2-3-32-3-3,输送含有轻矿物粉尘的空气时,风,输送含有轻矿物粉尘的空气时,风管内最小风速为:垂直风管管内最小风速为:垂直风管12m/s12m/s,水平风管,水平风管14m/s14m/s。考虑到除尘器及风管漏风,取考虑到除尘器及风管漏风,取 5 5的漏风系数,的漏风系数,管段管段 6 6及及 7 7的计算风量为的计算风量为 6300*1.056300*1.05 661
13、5m6615m3 3h h。返回管段管段1 1 水平风管,初定流速为水平风管,初定流速为14m/s14m/s。根据。根据 Q Ql l 1500m1500m3 3/h/h(0.42m0.42m3 3/s/s)、)、v v1 1=14m/s=14m/s所选管径按通所选管径按通风管道统一规格调整为:风管道统一规格调整为:D D1 1200mm200mm;实际流速;实际流速v v1 113.4m/s13.4m/s;由图;由图2-3-12-3-1查得,查得,R Rm1m1=12.5Pa/m=12.5Pa/m 同理可查得管段同理可查得管段3 3、5 5、6 6、7 7的管径及比摩阻,的管径及比摩阻,具体
14、结果见表具体结果见表2-3-52-3-5。4 4 4 4.确定管段确定管段2 2、4 4的管径及单位长度摩擦力,见表的管径及单位长度摩擦力,见表2-3-52-3-5。5 5 5 5.计算各管段局部阻力计算各管段局部阻力例如:例如:继续800380500380420800400420410*315420返回6 6.计算各管段的沿程阻力和局部阻力(见表2-3-5)7.7.对并联管路进行阻力平衡:继续 图返回8.8.计算系统总阻力,获得管网特性曲线最不利环路所有串联管路1-3-5-6-7阻力之和。继续返回1返回2均匀送风管道设计均匀送风管道设计一、设计原理继续静压产生的流速为:静压产生的流速为:空气
15、在风管内的流速为:空气在风管内的流速为:空气从孔口出流时的流速为:空气从孔口出流时的流速为:如图所示:出流角为如图所示:出流角为:返回孔口出流风量:由上式得f0上的平均流速v0为:继续返回v风口的流速分布如图风口的流速分布如图:(矩形送风管断面不变)(矩形送风管断面不变)v*要实现均匀送风可采取的措施(要实现均匀送风可采取的措施(如图如图)1、设阻体;、设阻体;2、改变断面积;、改变断面积;3、改变送风口断面积;、改变送风口断面积;4、增大、增大F,减小,减小f0。继续返回二、实现均匀送风的基本条件二、实现均匀送风的基本条件:保持各侧孔静压、流量系数相等保持各侧孔静压、流量系数相等,增大出流角
16、。增大出流角。1、保持各侧孔静压、保持各侧孔静压Pj相等;相等;2、保持各侧孔流量系数相等;与孔口形状、流角以及L0/L=有关,当大于600,一般等于0.63、增大出流角,大于600,接近900。返回三、直流三通局部阻力系数和侧孔流量系数直流三通局部阻力系数和侧孔流量系数1、直流三通局部阻力系数:由直流三通局部阻力系数:由L0/L查表查表2-3-6;2、侧孔、侧孔流量系数流量系数=0.60.65;四、四、均匀送风管道计算方法均匀送风管道计算方法确定侧孔个数、侧孔间距、每个孔的风量计算侧孔面积计算送风管道直径和阻力继续返回五、计算例题计算例题如图所示:总风量为如图所示:总风量为8000m3/h的
17、圆形均匀送风管道采的圆形均匀送风管道采用用8个等面积的侧孔均匀送风,孔间距为个等面积的侧孔均匀送风,孔间距为1.5M,确定,确定其孔口面积、风管各断面直径及总阻力其孔口面积、风管各断面直径及总阻力。继续解:1、确定孔口平均流速确定孔口平均流速v0,注意:注意:把每一段起始断面的动压作为该管段的平均把每一段起始断面的动压作为该管段的平均动压,并假设动压,并假设、为常数,将产生一定误差,但在为常数,将产生一定误差,但在工程实际是允许的。工程实际是允许的。一、系统划分一、系统划分 v当车间内不同地点有不同的送、排风要求,或车间面积较大,送、排风当车间内不同地点有不同的送、排风要求,或车间面积较大,送
18、、排风点较多时,为便于运行管理,常分设多个送、排风系统。除个别情况外,点较多时,为便于运行管理,常分设多个送、排风系统。除个别情况外,通常是由一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。系统划通常是由一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。系统划分的原则:分的原则:v1空气处理要求相同、室内参数要求相同的,可划为同一系统。空气处理要求相同、室内参数要求相同的,可划为同一系统。v2同一生产流程、运行班次和运行时间相同的,可划为同一系统。同一生产流程、运行班次和运行时间相同的,可划为同一系统。v3对下列情况应单独设置排风系统:对下列情况应单独设置排风系统:v(1)两种或两种以上的有害物
19、质混合后能引起燃烧或爆炸;)两种或两种以上的有害物质混合后能引起燃烧或爆炸;v(2)两种有害物质混合后能形成毒害更大或腐蚀性的混合物或化合物;)两种有害物质混合后能形成毒害更大或腐蚀性的混合物或化合物;v(3)两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘;)两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘;v(4)放散剧毒物质的房间和设备。)放散剧毒物质的房间和设备。第六章:通风管道的设计计算第六章:通风管道的设计计算v4除尘系统的划分应符合下列要求:除尘系统的划分应符合下列要求:v(1)同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不大时,)同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不大时,宜合为一个系统;宜合为一个系统;
20、v(2)同时工作但粉尘种类不同的扬尘点,当工艺允)同时工作但粉尘种类不同的扬尘点,当工艺允许不同粉尘混合回收或粉尘无回收价值时,也可合许不同粉尘混合回收或粉尘无回收价值时,也可合设一个系统;设一个系统;v(3)温湿度不同的含尘气体,当混合后可能导致风)温湿度不同的含尘气体,当混合后可能导致风管风结露时,应分设系统。管风结露时,应分设系统。v5如排风量大的排风点位于风机附近,不宜和远处如排风量大的排风点位于风机附近,不宜和远处排风量小的排风点合为同一系统。增设该排风点后排风量小的排风点合为同一系统。增设该排风点后会增大系统总阻力。会增大系统总阻力。第六章:通风管道的设计计算第六章:通风管道的设计
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