通风管道设计计算.pptx
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1、通风管道计算有两个基本的任务:一是确定管道的阻力,以确定通风除尘系统所需的风机性能;二是确定管道的尺寸(直径),管道设计的合理与否直接影响系统的投资费用和运行费用。第1页/共40页管道阻力摩擦阻力、局部阻力摩擦阻力由空气的粘性力及空气与管壁之间的摩擦作用产生。发生在整个管道的沿程上,因此也称为沿程阻力。局部阻力空气流经风管中的弯头、断面变化、管件及设备时,由于流速大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失第一节风管内空气流动阻力第2页/共40页1.1.摩擦阻力管道的摩擦阻力采用下式计算:Pm=Pm=(l/De)(l/De)vv2 2/2/2式中Pm-Pm-摩擦阻力,Pa;,Pa;-摩擦阻
2、力系数,其值与流态有关;l-l-管道长度,m;,m;-空气密度,Kg/m3;,Kg/m3;v-v-管内平均流速,m/s;,m/s;De-De-风管的当量直径,m.,m.第3页/共40页当量直径:De=4Rs=4De=4Rs=4f/Pf/P式中f-f-管道的断面积,m2;,m2;P-P-管道的周长,m.,m.RsRs风管水力半径,m.,m.对于圆管:当量直径=管道的直径.对于矩形管:流速当量直径、流量当量直径.第4页/共40页对于矩形管流速当量直径:假设某一圆形风管中的空气流速与矩形管的流速相等,并且单位长度的摩擦阻力也相等,则该圆风管的直径称为矩形风管的流速当量直径.流速当量直径为:Dv=2a
3、b/(a+b)Dv=2ab/(a+b)a,ba,b为矩形管断面的长,宽边尺寸.实际计算中多采用流速当量直径.第5页/共40页对于矩形管流量当量直径:假设某一圆管的空气流量与矩形管的流量相等,并且单位长度的摩擦阻力也相等,则该圆形风管的直径称为矩形风管的流量当量直径.流量当量直径为:注意:采用流速当量直径时,必须用矩形风管中的空气流速去查取阻力;采用流量当量直径时,必须空气流量去查取阻力。第6页/共40页摩擦阻力系数影响因素:管内空气流动状态、管壁粗糙度通风空调系统薄钢板风管:紊流光滑区到粗糙区间的过渡区砖或混凝土管:高速空气流动属于紊流粗糙区第7页/共40页在实际设计计算上述摩擦阻力计算式两种
4、直观变换方式:(1)(1)比摩阻法 (2)(2)综合摩擦阻力系数法 第8页/共40页1 1)比摩阻法令Rm=(/De)Rm=(/De)UU2 2/2/2RmRm比摩阻,Pa/m,Pa/m,单位长度管道的摩擦阻力.摩擦阻力计算式则变换成下列表达式:Pm=Rm Pm=RmL L第9页/共40页工程设计,利用RmRm线解图,根据管内风量、管径和管壁粗糙度可查出RmRm值,计算得摩擦阻力.附录6 6:以过渡区摩擦阻力系数绘制圆形风管压力101.3kPa101.3kPa、温度2020、密度1.204kg/m3运动黏度0.00001506m2/s、管壁粗糙度0.15mm 使用条件与上述有偏差,需要修正使用
5、 第10页/共40页2)2)综合摩擦阻力系数法管内风速v=L/f,v=L/f,L L为管内风量,f,f为管道断面积.将U U代入摩擦阻力计算式Pm=Pm=(l/De)(l/De)vv2 2/2/2后,令 Km=Km=(l/De)(l/De)/2f/2f2 2则摩擦阻力计算式变换为下列表达式:Pm=KmPm=KmL L2 2KmKm为综合摩擦阻力系数,N,NS S2 2/m/m8 8.管网系统运行分析与调节计算时,多采用Pm=KmPm=KmL L2 2 便于管道系统的分析及风机的选择.第11页/共40页管道摩擦阻力影响因素在设计计算时应考虑这些因素.主要影响因素有:管壁的粗糙度和空气温度.粗糙度
6、越大,摩擦阻力系数值越大,摩擦阻力越大.温度影响空气密度和粘度,因而影响比摩阻Rm.Rm.温度上升,比摩阻RmRm下降.第12页/共40页2.2.局部阻力局部阻力计算式为:Z=Z=vv2 2/2 Pa/2 Pa其中局部阻力系数,不同构件查附录7 7得第13页/共40页在通风除尘管网中,连接部件很多,因此局部阻力较大,为了减少系统运行的能耗,在设计管网系统时,应尽可能降低管网的局部阻力.降低管网的局部阻力可采取以下措施:1)1)避免风管断面的突然变化;2)2)减少风管的转弯数量,尽可能增大转弯半径;3)3)三通汇流要防止出现引射现象,尽可能做到各分支管内流速相等.分支管道中心线夹角要尽可能小,一
7、般要求不大于30;30;4)4)降低排风口的出口流速,减少出口的动压损失;5)5)通风系统各部件及设备之间的连接要合理,风管布置要合理.第14页/共40页 分析管内压力分布的目的是了解管内压力的分布规律,为管网系统的设计和运行管理提供依据.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.在通风风流基本理论一章中已作分析。主要结论:1)1)风机的风压等于风管的阻力和出口动压损失之和2)2)风机吸入段的全压和静压都是负值,风机入口处的负压最大;风机压出段的全压和静压都是正值,在出口处正压最大3)3)各分支管道的压力自动平衡第二节风管内压力分布第15页/共40页一 管道直径的计算在计算管道直径
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