2022年空调系统风道系统设计.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第六章空调系统的风道设计 通风管道是空调系统的重要组成部分,风道的设计质量直接影响着空调系统的使用效 果和技术经济性能;风道设计运算的目的,是在保证要求的风量安排前提下,合理确定风 管布置和尺寸,使系统的初投资和运行费用综合最优;一风道的布置原就6.1 风道设计的基本学问风道布置直接关系到空调系统的总体布置,它与工艺、土建、电气、给排水等专业 关系亲密,应相互协作、和谐一样;1空调系统的风道在布置时应考虑使用的敏捷性;当系统服务于多个房间时,可根 据房间的用途分组,设置各个支风道,以便与调剂;2风道的布置应依据工艺和气流组织的要求,可以采纳架空
2、明敷设,也可以暗敷设 于地板下、内墙或顶棚中;3风道的布置应力求顺直,防止复杂的局部管件;弯头、三通等管件应支配得当,管件与风管的连接、支管与干管的连接要合理,以削减阻力和噪声;4风管上应设置必要的调剂和测量装置(如阀门、压力表、温度计、风量测定孔、采样孔等)或预留安装测量装置的接口;调剂和测量装置应设在便于操作和观看的地方;5风道布置应最大限度地满意工艺需要,并且不阻碍生产操作;6风道布置应在满意气流组织要求的基础上,达到美观、有用的原就;二风管材料的挑选 用作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃钢板、胶合板、铝板、砖及混 凝土等;需要常常移动的风管,就大多采纳柔性材料制成各种软管,如
3、塑料软管、金属软 管、橡胶软管等;薄钢板有一般薄钢板和镀锌薄钢板两种;镀锌薄钢板是空调系统最常用的材料,其 优点是易于工业化加工制作、安装便利、能承担较高温度,且具有肯定的防腐性能,很适用于空调系统以及有净化要求的空调系统;其钢板厚度,一般采纳0.51.5mm 左右;对于有防腐要求的空调工程,可采纳硬聚氯乙烯塑料板或玻璃钢板制作的风管;硬 聚氯乙烯塑料板表面光滑,制作便利,但不耐高温,也不耐寒,在热辐射作用下简单脆 裂;所以,仅限于室内应用,且流体温度不行超过-10+60;以砖、混凝土等材料制作风管,主要用于与建筑、结构相协作的场合;它节约钢 材,结合装饰,经久耐用,但阻力较大;在体育馆、影剧
4、院等公共建筑和纺织厂的空调工 程中,常利用建筑空间组合成送、回风管道;为了削减阻力、降低噪声,可采纳降低管内 流速、在风管内壁衬贴吸声材料等技术措施;三风管断面外形的挑选 风管断面外形有圆形和矩形两种;圆形断面的风管强度大、阻力小、消耗材料少,但加工工艺比较复杂,占用空间多,布置时难以与建筑、结构协作,常用于高速送风的空 调系统;矩形断面的风管易加工、好布置,能充分利用建筑空间,弯头、三通等部件的尺 寸较圆形风管的部件小;为了节约建筑空间,布置美观,一般民用建筑空调系统送、回风 管道的断面外形均以矩形为宜;常用矩形风管的规格如表61 所示;为了削减系统阻力,并考虑空调房间吊顶高度的限制,进行风
5、道设计时,矩形风管的高宽比宜小于6,最大不应超过10 ;矩形风管规格表6-1外边长(长 宽) mm 名师归纳总结 120120 320200 500400 800630 1250630 第 1 页,共 11 页160120 320250 500500 800800 1250800 160120 320320 630250 1000320 12501000 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 200160 400200 630320 1000400 1600500 200200 400250 630400 1000500 1600630 250120 40
6、0320 630500 1000630 1600800 250160 400400 630630 1000800 16001000 250200 500200 800320 10001000 16001250 250250 500250 800400 1250400 2000800 320160 500320 800500 1250500 20001000 6.2 风道设计的基本任务一一风道设计的原就进行风道设计时应统筹考虑经济、有用两条基本原就;二二风道设计的基本任务1确定风管的断面外形,挑选风管的断面尺寸;2运算风管内的压力缺失,最终确定风管的断面尺寸,并挑选合适的通风机;风管的压力缺失
7、. P 由沿程压力缺失 . Py 和局部压力缺失 . Pj 两部分组成,即:. P=. Py+.Pj (Pa) 6 1 沿程压力缺失 .Py(Pa),是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量缺失,又称为摩擦阻力缺失;局部压力缺失 .Pj(Pa),是空气流经风管中的管件及设备时,由于流速的大小和方向变化以及产生涡流而造成比较集中的能量缺失;(一)沿程压力缺失的基本运算公式长度为 lm的风管沿程压力缺失可按下式运算:式中. Py=.pyl Pa 6 2 3;. py单位管长沿程压力缺失,也称为单位管长摩擦阻力缺失,Pa/ m;式中.py= /de 2 /2 Pa 63 空气密度,标
8、准状况下(大气压力为101325 Pa,温度为 20), =1.2kg/m风管内空气的平均流速,m/s;de风管的当量直径,m,圆形风管的当量直径 矩形风管的当量直径 de=d,d 为风管直径; de=2ab/a+b ,a、b 分别为矩形风管的两个边长;名师归纳总结 式中 摩擦阻力系数, 值可按下式运算: 4 第 2 页,共 11 页 1/ =-2log K/3.71 de+2.51/Re 6K风管内壁的当量肯定粗糙度,各种材料的粗糙度见表62;各种材料的粗糙度表 62 风管材料粗糙度( mm)- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 薄钢板或镀锌薄钢板 塑料
9、板 矿渣石膏板 矿渣混凝土板 胶合板 砖砌体 混凝土 木板0.150.18 0.010.05 1.0 1.5 1.0 36 13 0.21.0 Re雷诺数: Re= de/ 空气的运动粘度,标准状况下, =15.06 10-6 m 2/s ;风管的沿程压力缺失可按上述诸公式进行运算,也可查阅附录中风管单位长度沿程压力缺失运算表进行运算: 131;标准尺寸的圆形断面薄钢板风管运算表见附录标准尺寸的矩形断面薄钢板风管运算表见附录132;13 以及有关设计手册非标准尺寸的矩形断面薄钢板风管运算表见附录 133;(二)局部压力缺失的基本运算公式 风管的局部压力缺失运算公式如下:. Pj= 2 /2 (
10、 Pa)( 65)式中 局部阻力系数; 与之对应的断面流速;影响局部阻力系数 的主要因素有:管件外形、壁面粗糙度以及雷诺数;由于空调 系统的空气流淌大都处于非层流区,故可认为 仅仅与管件外形有关; 的数值,目前常 用试验方法确定;试验时先测出管件前后的全压差(即 . Pj),再除以与速度 相应的动压 2 /2,就可求得局部阻力系数 值;为便利起见,在附录 14 以及很多文献资料中,都载 有各种各样管件的局部阻力系数 运算表,可供设计时选用;6.3 风道设计运算的方法与步骤 一风道水力运算方法 风道的水力运算是在系统和设备布置、风管材料、各送、回风点的位置和风量均已确 定的基础上进行的;其主要目
11、的是,确定各管段的管径(或断面尺寸)和阻力,保证系统 内达到要求的风量安排,最终确定风机的型号和动力消耗;风道水力运算方法比较多,如假定流速法、压损平均法、静压复得法等;对于低速 送风系统大多采纳假定流速法和压损平均法,而高速送风系统就采纳静压复得法;1假定流速法 假定流速法也称为比摩阻法;这种方法是以风道内空气流速作为掌握因素,先按技 术经济要求选定风管的风速,再依据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力;这是低速送 风系统目前最常用的一种运算方法;2压损平均法 压损平均法也称为当量阻力法;这种方法以单位管长压力缺失相等为前提;在已知 总作用压力的情形下,取最长的环路或压力缺失最大的环路,将总的
12、作用压力值按干管长 度平均安排给环路的各个部分,再依据各部分的风量和所安排的压力缺失值,确定风管的 尺寸,并结合各环路间的压力缺失的平稳进行调剂,以保证各环路间压力缺失的差值小于15%;一般建议的单位长度风管的摩擦压力缺失值为 已定,以及进行分支管路压损平稳等场合;0.81.5Pa/m;该方法适用于风机压头3静压复得法 静压复得法的含义是,由于风管分支处风量的出流,使分支前后总风量有所削减,假如分支前后主风道断面变化不大,就风速必定下降,众所周知,当流体的全压肯定时,名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 风速降低,就静
13、压增加,利用这部分“ 复得” 的静压来克服下一段主干管道的阻力,以确定管道尺寸,从而保持各分支前的静压都相等,这就是静压复得法;此方法适用于高速空调系统的水力运算;二风道水力运算步骤下面以假定流速法为例,来说明风道水力运算的方法步骤:1确定空调系统风道形式,合理布置风道,并绘制风道系统轴测图,作为水力运算草图;2在运算草图上进行管段编号,并标注管段的长度和风量;管段长度一般按两管件中心线长度运算,不扣除管件(如三通、弯头)本身的长度;3选定系统最不利环路,一般指最远或局部阻力最多得环路;4挑选合理的空气流速;风管内的空气流速对空调系统的经济性有较大的影响;流速高,风管断面小,材料消耗少,投资费
14、用小,但是系统的阻力大,动力消耗增加,运行费用增大,而且系统噪声比较大;流速低,阻力小,动力消耗少,但是风管断面大,材料和投资费用增加,风管占用的空间也比较大;所以必需通过全面的技术经济比较,挑选合理的空气流速,使系统的造价和运行费用的综合最经济;依据体会总结,风管内的空气流速可按表 63 确定;空调系统中的空气流速(m/s)表 63 部位 低速风道 高速风道举荐风速 最大风速 推 荐 风 最 大 风居住 公共 工业 居住 公共 工业 速 速新风入口 2.5 2.5 2.5 4.0 4.5 6.0 3.0 5.0 风机入口 3.5 4.0 5.0 4.5 5.0 7.0 8.5 16.5 风机
15、出口 58 6.510 812 8.5 7.511 8.514 12.5 25 主风道 3.54.5 56.5 69 46 5.58 6.511 12.5 30 水平支风道 3.0 3.04.5 45 3.54.0 4.06.5 59 10 22.5 2.5 3.03.5 4.0 3.254 4.06.0 58 10 22.5 垂直支风道 12 1.53.5 34 2.03.0 3.05.0 35 4.0 送风口5依据给定风量和选定流速,逐段运算管道断面尺寸,并使其符合表 61 所列的矩形风管统一规格(或圆形风管标准管径);然后依据选定了的断面尺寸和风量,运算出风道内实际流速;通过矩形风管的风
16、量 G 可按下式运算:G=3600ab m 3/h 6 6 式中 a,b分别为风管断面净宽和净高,m;通过矩形风管的风量可按下式运算: G=900 d 2 m 3/h 6 7 式中 d为圆形风管内径,m;6运算风管的沿程阻力依据风管的断面尺寸和实际流速,查阅查阅附录13 或有关设计手册中风管单位长度沿程压力缺失运算表求出单位长度摩擦阻力缺失.py,再依据公式62 以及管长l,进一步求出管段的摩擦阻力缺失;7运算各管段局部阻力按系统中的局部构件形式和实际流速 ,查阅附录 14 或有关设计手册中局部阻力系数 运算表取得局部阻力系数 值,再依据公式 65 求出局部阻力缺失;8运算系统的总阻力,. P
17、=( .pyl +. Pj );9检查并联管路的阻力平稳情形;10依据系统的总风量、总阻力挑选风机;三风道设计运算实例名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 某公共建筑直流式空调系统,如图 71 所示;风道全部用镀锌钢板制作,表面粗糙 度 K=0.15mm;已知消声器阻力为 50Pa,空调箱阻力为 290 Pa,试确定该系统的风道断面 尺寸及所需风机压头;图 7 1 某直流式空调系统图 A. 孔板送风口 600600; B.风量调剂阀; C.消声器; D. 防火调剂法;E.空调器; F.进风格栅 解 1 1 绘制系统轴测
18、图,并對各管段进行编号,标注管段长度和风量,如图 所示;712 2 选定最不利环路,逐段运算沿程压力缺失和局部压力缺失;本系统选定管段 123456 为最不利环路;3 3 列出管道水力运算表 中;64,并将各管段流量和长度按编号次序填入运算表4 4 分段进行管道水力运算 ,并将结果均列入运算表管段 1 2:风量 1500m 3/h,管段长 l=9m 6 4 中;沿程压力缺失运算:由表63 初选水平支管空气流速为4m/s,依据公式66 算得风道断面面积为 F =1500/3600 4=0.104m2F=0.102m2,实际流速取矩形断面为320320mm 的标准风管,就实际断面积 =1500/(
19、3600 0.102)=4.08m/s 依据流速4.08m/s,查附录13 ,得到单位长度摩擦阻力. py=0.7Pa/m, 就管段 1 2 的沿程阻力. Py=. pyl =0.7 9=6.3Pa 局部压力缺失运算:该管段存在局部阻力的部件有孔板送风口、连接孔板的渐扩管、多叶调剂阀、弯头、渐缩管及直三通管;孔板送风口:已知孔板面积为600600mm,开孔率(即净孔面积比)为0.3,就孔板面风速为 =1500/(3600 0.6 0.6)=1.16m/s 依据面风速 1.16m/s 和开孔率 0.3,查附录 14 序号 35,得孔板局部阻力系数 =13,故孔板的局部阻力. pj1=131.2
20、1.16 2/2=10.5Pa 渐扩管:渐扩管的扩张角 =22.5 ,查附录 14 序号 4,得 =0.6 ,渐扩管的局部阻力. pj2=0.9 1.2 4.08 2/2=5.99Pa 多叶调剂阀:依据三叶片及全开度,查附录 14 序号 34,得 =0.25 ,多叶调剂阀的局部阻力.pj3=0.25 1.2 4.08 2/2=2.5Pa 弯头:依据 =90 , R/b=1.0 ,查附录 14 序号 9,得 =0.23 ,弯头的局部阻力.pj4=0.23 1.2 4.08 2/2=2.3Pa 渐缩管:渐缩管的扩张角 =30 45 , 查附录 14 序号 7,得 =0.1 ,渐缩管的局部阻力 .
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- 2022 空调 系统 风道 设计
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