1、1第第8 8章章 通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算 8.1 8.1 8.1 8.1 风管内气体流动的流态和阻力风管内气体流动的流态和阻力风管内气体流动的流态和阻力风管内气体流动的流态和阻力 8.1.1 8.1.1 8.1.1 8.1.1 两种流态及其判别分析两种流态及其判别分析两种流态及其判别分析两种流态及其判别分析 8.1.2 8.1.2 8.1.2 8.1.2 风管内空气流动的阻力风管内空气流动的阻力风管内空气流动的阻力风管内空气流动的阻力 8.2 8.2 8.2 8.2 风管内的压力分布风管内的压力分布风管内的压力分布风管内的压力分布 8.2.1 8.2.1 8.2.1 8.
2、2.1 动压、静压和全压动压、静压和全压动压、静压和全压动压、静压和全压 8.2.2 8.2.2 8.2.2 8.2.2 风管内空气压力的分布风管内空气压力的分布风管内空气压力的分布风管内空气压力的分布 8.3 8.3 8.3 8.3 通风管道的设计计算通风管道的设计计算通风管道的设计计算通风管道的设计计算 8.3.1 8.3.1 8.3.1 8.3.1 风道设计的内容及原则风道设计的内容及原则风道设计的内容及原则风道设计的内容及原则 8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 风道设计的方法风道设计的方法风道设计的方法风道设计的方法 8.3.3 8.3.3 8.3.3 8.3.3 风道设
3、计的步骤风道设计的步骤风道设计的步骤风道设计的步骤28.4 8.4 8.4 8.4 均匀送风管道设计计算均匀送风管道设计计算均匀送风管道设计计算均匀送风管道设计计算 8.4.1 8.4.1 8.4.1 8.4.1 均匀送风管道的设计原理均匀送风管道的设计原理均匀送风管道的设计原理均匀送风管道的设计原理 8.4.2 8.4.2 8.4.2 8.4.2 均匀送风管道的计算均匀送风管道的计算均匀送风管道的计算均匀送风管道的计算8.5 8.5 8.5 8.5 通风管道设计中的常见问题及其处理措施通风管道设计中的常见问题及其处理措施通风管道设计中的常见问题及其处理措施通风管道设计中的常见问题及其处理措施
4、 8.5.1 8.5.1 8.5.1 8.5.1 系统划分系统划分系统划分系统划分 8.5.2 8.5.2 8.5.2 8.5.2 风管的布置、选型及保温与防腐风管的布置、选型及保温与防腐风管的布置、选型及保温与防腐风管的布置、选型及保温与防腐 8.5.3 8.5.3 8.5.3 8.5.3 进排风口布置进排风口布置进排风口布置进排风口布置 8.5.4 8.5.4 8.5.4 8.5.4 防爆及防火防爆及防火防爆及防火防爆及防火8.6 8.6 8.6 8.6 气力输送系统的管道设计计算气力输送系统的管道设计计算气力输送系统的管道设计计算气力输送系统的管道设计计算 8.6.1 8.6.1 8.6
5、1 8.6.1 气力输送系统的分类和特点气力输送系统的分类和特点气力输送系统的分类和特点气力输送系统的分类和特点 8.6.2 8.6.2 8.6.2 8.6.2 气力输送系统设计计算气力输送系统设计计算气力输送系统设计计算气力输送系统设计计算教学大纲教学大纲知识点：比摩阻、局部阻力系数的确定方法；均匀送风管道的设计计算；通风管道内流动阻力的计算方法和压力分布规律；风道设计；系统划分；风管的布置、选择、保温与防腐；进、排风口布置；防爆及防火；气力输送系统。重点：通风管道内流动阻力的计算方法和压力分布规律；比摩阻、均匀送风管道的设计计算；系统划分；风管的布置、选择。难点：通风管道内流动阻力的计算
6、方法和压力分布规律；局部阻力系数的确定；气力输送系统。34定义：通风管道是定义：通风管道是把符合卫生标准的新鲜空气，输送到室内各需把符合卫生标准的新鲜空气，输送到室内各需要地点，把室内局部地区或设备散发的污浊、有害气体，直接排送要地点，把室内局部地区或设备散发的污浊、有害气体，直接排送到室外或经净化处理后排送到室外的管道。到室外或经净化处理后排送到室外的管道。8.0概述分类：分类：包括通风除尘管道、空调管道等。包括通风除尘管道、空调管道等。作用：作用：把通风进风口、空气的热、湿及净化处理设备、送把通风进风口、空气的热、湿及净化处理设备、送(排排)风风口、部件和风机连成一个整体，使之有效运转。口
7、部件和风机连成一个整体，使之有效运转。设计内容：设计内容：风管及其部件的布置；管径的确定；管内气体流动时风管及其部件的布置；管径的确定；管内气体流动时能量损耗的计算；风机和电动机功率的选择。能量损耗的计算；风机和电动机功率的选择。设计目标：设计目标：在满足工艺设计要求和保证使用效果的前提下，合理在满足工艺设计要求和保证使用效果的前提下，合理地组织空气流动，使系统的初投资和日常运行维护费用最优。地组织空气流动，使系统的初投资和日常运行维护费用最优。通风除尘管道通风除尘管道4 4 风机风机风机风机1 1 排风罩排风罩排风罩排风罩5 5 风帽风帽风帽风帽1 1 排风罩排风罩排风罩排风罩2 2 风管
8、风管风管风管有害气体有害气体有害气体有害气体室外大气室外大气室外大气室外大气3 3 净化设备净化设备净化设备净化设备 如图，在风机如图，在风机4的动力作用下，排风罩（或排风口）的动力作用下，排风罩（或排风口）1将室内将室内污染空气吸入，经管道污染空气吸入，经管道2送入净化设备送入净化设备3，经净化处理达到规定的，经净化处理达到规定的排放标准后，通过风帽排放标准后，通过风帽5排到室外大气中。排到室外大气中。6空调送风系统空调送风系统空调送风系统空调送风系统3 3 风机风机风机风机1 1新风口新风口新风口新风口室外大气室外大气室外大气室外大气2 2 进气处理设备进气处理设备进气处理设备进气处理设备
9、4 4 风管风管风管风管5 5 送风口送风口送风口送风口室内室内室内室内 如图，在风机如图，在风机3的动力作用下，室外空气进入新风口的动力作用下，室外空气进入新风口1，经进气处理设备经进气处理设备2处理后达到处理后达到 卫生标准或工艺要求后，由风管卫生标准或工艺要求后，由风管4输送并分配到各送风口输送并分配到各送风口5，由风口送入室内。，由风口送入室内。通风管道系统的确定主要包括：风管及其连接部件、风管形状和尺寸的确定、风管内风流流动的能量损失的计算、风机和电动机的确定。2112 G1G2假设：假设：管道两截面之间管道两截面之间无流体漏损无流体漏损。流体在如图所示的管道中流体在如图所示的管道中
10、作连续稳定流动作连续稳定流动;从截面从截面1-11-1流入，从截面流入，从截面2-22-2流出；流出；连续性方程(equationofcontinuity)G1G2 若流体不可压缩，若流体不可压缩，常数，则上式可简化为常数，则上式可简化为 AA常数常数 1 1A A1 11 12 2A A2 22 2此关系可推广到管道的任一截面，即此关系可推广到管道的任一截面，即 AA常数常数上式称为上式称为连续性方程式连续性方程式。流体流速与管道的截面积成反比。流体流速与管道的截面积成反比。式中式中d1及及d2分别为管道上截面分别为管道上截面1和截面和截面2处的管内处的管内径。径。不可压缩流体在管道中的流
11、速与管道内径的平方不可压缩流体在管道中的流速与管道内径的平方成反比成反比。或或对于圆形管道，有对于圆形管道，有 根据能量守恒定律，得出连续稳态流动系统的根据能量守恒定律，得出连续稳态流动系统的总能总能量衡算方程式量衡算方程式如下：如下：即即:对于连续稳态流动系统对于连续稳态流动系统,输入该系统的总能量等输入该系统的总能量等于输出该系统的总能量。于输出该系统的总能量。理想流体理想流体柏努利方程柏努利方程的物理意义的物理意义ugzgz为单位质量流体所具有的为单位质量流体所具有的位能位能；up/p/为单位质量流体所具有的为单位质量流体所具有的静压能静压能；uu u2 2/2/2为单位质量流体所具有的
12、为单位质量流体所具有的动能动能。1 1、理想流体在各截面上所具有的、理想流体在各截面上所具有的总机械能相等总机械能相等，三种能量，三种能量可互为转换。可互为转换。2 2 2 2、当流速为、当流速为、当流速为、当流速为0 0 0 0时，有时，有时，有时，有流体静力学方程流体静力学方程流体静力学方程流体静力学方程 3 3 3 3、当为水平管路时，公式的变形？、当为水平管路时，公式的变形？、当为水平管路时，公式的变形？、当为水平管路时，公式的变形？14 同一流体在同一管道中流同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流，不同的流速，会形成不同的流动状状态。当流速。当流速较低低时，流体，流体
13、质点互不混点互不混杂，沿着与管，沿着与管轴平行的方平行的方向作向作层状运状运动，称，称为层流流(或滞流或滞流)。当流速。当流速较大大时，流体，流体质点的点的运运动速度在大小和方向上都随速度在大小和方向上都随时发生生变化，成化，成为互相混互相混杂的紊乱的紊乱流流动，称，称为紊流紊流(或湍流或湍流)。（）雷（）雷诺数数Re 式中：平均流速式中：平均流速v、管道直径、管道直径d和流体的运和流体的运动粘性系数粘性系数 8.1 8.1 风管内气体流动的流态和阻力风管内气体流动的流态和阻力风管内气体流动的流态和阻力风管内气体流动的流态和阻力8.1.1 两种流态及其判别分析两种流态及其判别分析15雷诺实验示
14、意图雷诺实验示意图实验表明：实验表明：Re 2000 层流层流（下临界雷诺数）（下临界雷诺数）Re4000 紊流紊流（上临界雷诺数）（上临界雷诺数）中间为中间为过渡区过渡区 实际工程计算中，为简便起见，通常用实际工程计算中，为简便起见，通常用Re=2300来判断管路来判断管路流动的流态流动的流态 Re2300 层流，层流，Re2300 紊流紊流16 尼尼古古拉拉兹兹实实验验：通过人工粗糙管流实验，确定出沿程阻力系数与雷诺数、相对粗糙度之间的关系，实验曲线被划分为5个区域，即1层流区2临界过渡区3紊流光滑区4紊流过渡区5紊流粗糙区（阻力平方区）。实实际际流流体体在在流流动动过过程程中中，沿沿程程
15、能能量量损损失失一一方方面面（内内因因）取取决决于于粘粘滞滞力力和和惯惯性性力力的的比比值值，用用雷雷诺诺数数ReRe来来衡衡量量；另另一一方方面面（外外因因）是是固固体体壁壁面面对对流流体体流流动动的的阻阻碍碍作作用用，故故沿沿程程能能量量损损失失又又与与管管道道长长度度、断断面面形形状状及及大大小小、壁壁面面粗粗糙糙度度有有关关。其其中中壁壁面面粗粗糙糙度度的的影响通过影响通过值值来反映。来反映。1932193219331933年年间间，尼尼古古拉拉兹兹把把经经过过筛筛分分、粒粒径径为为的的砂砂粒粒均均匀匀粘粘贴贴于于管管壁壁。砂砂粒粒的的直直径径就就是是管管壁壁凸凸起起的的高高度度，称称
16、为为绝绝对对糙糙度度；绝对糙度；绝对糙度与管道半径与管道半径r r的比值的比值/r/r 称为称为相对糙度相对糙度。17 区区层层流流区区。当当Re2000时时，不不论论管管道道粗粗糙糙度度如如何何，其其实实验验结结果果都都集集中中分分布布于于直直线线上上。这这表表明明与与相相对对糙糙度度/r无无关关，只只与与Re有关，且有关，且=64/Re。与相对粗糙度无关与相对粗糙度无关区区过渡流区过渡流区。2000Re4000，在此区间内，不同相对糙，在此区间内，不同相对糙度的管内流体的流态由层流转变为紊流。所有的实验点几乎都集度的管内流体的流态由层流转变为紊流。所有的实验点几乎都集中在线段中在线段上。上
17、随随Re增大而增大，与相对糙度无明显关系。增大而增大，与相对糙度无明显关系。区区水力光滑管区水力光滑管区。在此区段内，管内流动虽然都已处于紊。在此区段内，管内流动虽然都已处于紊流状态流状态(Re4000)，但，但在一定的雷诺数下，在一定的雷诺数下，当层流边层的厚度当层流边层的厚度大于管道的绝对糙度大于管道的绝对糙度（称为水力光滑管）时，其实验点均集中（称为水力光滑管）时，其实验点均集中在直线在直线上，表明上，表明与与仍然无关，而只与仍然无关，而只与Re有关有关。随着。随着Re的增大，的增大，相对糙度大的管道，实验点在较低相对糙度大的管道，实验点在较低Re时就偏离直线时就偏离直线，而相对糙，而
18、相对糙度小的管道要在度小的管道要在Re较大时才偏离直线较大时才偏离直线。18区区紊流过渡区紊流过渡区，在这个区段内，各种不同相对糙度的实，在这个区段内，各种不同相对糙度的实验点各自分散呈一波状曲线，验点各自分散呈一波状曲线，值既与值既与ReRe有关，也与有关，也与/r r有关有关。区区水力粗糙管区水力粗糙管区。在该区段，。在该区段，ReRe值较大，管内液流的层值较大，管内液流的层流边层已变得极薄，有流边层已变得极薄，有，砂粒凸起高度几乎全暴露在紊，砂粒凸起高度几乎全暴露在紊流核心中，故流核心中，故ReRe对对值的影响极小值的影响极小，略去不计，相对糙度成为，略去不计，相对糙度成为的唯一影响因素
19、故在该区段，的唯一影响因素。故在该区段，与与ReRe无关，而只与相对糙无关，而只与相对糙度有关。摩擦阻力与流速平方成正比，故称为阻力平方区，度有关。摩擦阻力与流速平方成正比，故称为阻力平方区，尼古拉兹公式：尼古拉兹公式：19风管内空气流动的阻力有两种：风管内空气流动的阻力有两种：1、由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦产生的、由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦产生的沿程能量损失，称为沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力摩擦阻力或沿程阻力；包括圆形；包括圆形风管的局部阻力计算和矩形风管的局部阻力计算。风管的局部阻力计算和矩形风管的局部阻力计算。2、空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的
20、大小、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造成的比较集中的能量损失，和方向变化以及产生涡流造成的比较集中的能量损失，称为称为局部阻力局部阻力。8.1.2 风管内空气流动的阻力风管内空气流动的阻力208.1.2 8.1.2 风管内气体流动的阻力风管内气体流动的阻力光滑区紊流过渡区紊流层流过渡区粗糙区（阻力平方区）通风空调系统流体多数处于紊流过渡区通风空调系统流体多数处于紊流过渡区1 沿程阻力沿程阻力21（1）圆形风管的沿程阻力计算）圆形风管的沿程阻力计算阻力计算公式：222324 有关过渡区的摩擦阻力系数计算公式很多，一般采用适用三个有关过渡区的摩擦阻力系数计算公式
21、很多，一般采用适用三个区的柯氏公式来计算。它以一定的实验资料作为基础，美国、日区的柯氏公式来计算。它以一定的实验资料作为基础，美国、日本、德国的一些暖通手册中广泛采用。我国编制的本、德国的一些暖通手册中广泛采用。我国编制的全国通用通全国通用通风管道计算表风管道计算表也采用该公式：也采用该公式：为了避免繁琐的计算，可根据公式制成各种形式的表格或线为了避免繁琐的计算，可根据公式制成各种形式的表格或线算图。附录算图。附录4所示的通风管道所示的通风管道单位长度摩擦阻力单位长度摩擦阻力线算图，可供计算线算图，可供计算管道阻力时使用。运用线算图或计算表，只要已知管道阻力时使用。运用线算图或计算表，只要已知
22、流量、管径、流量、管径、流速、阻力流速、阻力四个参数中的任意两个，即可求得其余两个参数。四个参数中的任意两个，即可求得其余两个参数。25附录4：线算图图的多种用法：由L、D求Rm由L、Rm求D由L、v求D、RmDLLvRm26计算表计算表27线算图的适用范围：线算图的适用范围：密度和粘度的修正Rm-实际的单位长度摩擦阻力，Pa/mRmo-图上查出的单位长度摩擦阻力，Pa/m-实际的空气密度，kg/m3-实际的运动粘度系数，m2/s空气温度和大气压力的修正Kt-温度修正系数KB-大气压力修正系数T-实际的空气温度，B-实际的大气压力，kPa30管壁粗糙度的修正Kr-管壁粗糙度修正系数K-管壁粗糙
23、度，mmv-管内空气流速，m/s粗糙度k0.15mm时，3132R Rmm线算图线算图使用方法：已知任意两参数，可求出其他两参数。：已知任意两参数，可求出其他两参数。流量流量QQ、管径、管径D D、流速、流速v v、比摩阻、比摩阻R Rmm使用条件：1 1）值为紊流过渡区；值为紊流过渡区；2 2）B B0 0=101.325kPa=101.325kPa，t t0 0=20=20，0 0=1.204kg/m=1.204kg/m3 3，0 0=15.0610=15.0610-6-6mm2 2/s/s，K K0 0=0.15mm=0.15mm实际条件与此不符，则需修正实际条件与此不符，则需修正3 3
24、圆形钢制风管）圆形钢制风管第第第第 8 8章章章章 通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算33修正修正：1 1）0 0、0 0第第第第 8 8章章章章 通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算34温度和大气压力修正曲线温度和大气压力修正曲线公式法公式法查图法查图法修正：修正：2 2）t t t t0 0 、B BB B0 0第第第第 8 8章章章章 通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算35修正：修正：3 3）K KK KK KK K0 0 0
25、0 公式法公式法查表法查表法第第第第 8 8章章章章 通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算363737DLLvRm382.矩形风管的沿程阻力计算矩形风管的沿程阻力计算 全国通用通风管道计算表全国通用通风管道计算表和附录和附录4的线算图是按的线算图是按圆形风圆形风管管得出的，在进行矩形风管的摩擦阻力计算时，需要把矩形风得出的，在进行矩形风管的摩擦阻力计算时，需要把矩形风管断面尺寸折算成与之相当的圆形风管直径，即当量直径，再管断面尺寸折算成与之相当的圆形风管直径，即当量直径，再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力
26、所谓所谓“当量直径当量直径”，就是与矩形风管有相同，就是与矩形风管有相同单位长度摩擦阻单位长度摩擦阻力力的圆形风管直径，它有的圆形风管直径，它有流速当量直径流速当量直径和和流量当量直径流量当量直径两种。两种。（1）流速当量直径）流速当量直径假设某一圆形风管中的空气流速与矩形风管中的空气假设某一圆形风管中的空气流速与矩形风管中的空气流速相等流速相等，并且两者的并且两者的单位长度摩擦阻力也相等，单位长度摩擦阻力也相等，DV表示。圆形风管和矩形表示。圆形风管和矩形风管的风管的水力半径必须相等。水力半径必须相等。39ABvAvBVA=VB RmA=RmBDB为A的流速当量直径，记作Dv 计算式：40
27、DV称称为边长为ab的矩形的矩形风管的管的流速当量直径流速当量直径。矩形。矩形风管内的流速与管径管内的流速与管径为DV的的圆形形风管内的流速相同，管内的流速相同，两者的两者的单位位长度摩擦阻力也相等。因此，根据矩形度摩擦阻力也相等。因此，根据矩形风管的流速当量直径管的流速当量直径DV和和实际流速流速v，由附，由附录4查得的得的Rm即即为矩形矩形风管的管的单位位长度摩擦阻力。度摩擦阻力。412流量当量直径设某一圆形风管中的空气流量与矩形风管的空气流量相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该圆形风管的直径就称为此矩形风管的流量当量直径，以DL表示。根据推导，流量当量直径可近似按下式计算。42必须指出
28、利用当量直径求矩形风管的阻力，要注意其对应关系：采用流速当量直径时，必须用矩形风管中的空气流速空气流速去查出阻力，采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的空气流量空气流量去查阻力。用两种方法求得的矩形风管单位长度摩擦阻力是相等的。43 例题：表面光滑的风管例题：表面光滑的风管（K=0.15mm），断面尺），断面尺寸寸500400mm，流量，流量=1m3/s，求比摩阻（流速当，求比摩阻（流速当量法）量法）查图得Rm=0.61Pa/m44例题例题 表面光滑的风管表面光滑的风管（K=0.15mm），断），断面尺面尺500400mm，流量流量=1m3/s，求比摩，求比摩阻（流量当量法）阻（流量当量法）
29、查图得Rm=0.61Pa/m4546 降低摩擦阻力措施降低摩擦阻力措施 1减小摩擦阻力系数。减小摩擦阻力系数。2保保证有有足足够大大的的井井巷巷断断面面。在在其其它它参参数数不不变时，井井巷巷断断面面扩大大33%，Rf值可减少可减少50%。井井巷巷的的定定义：为达达到到采采矿目目的的在在矿体体和和岩岩体体中中所所掘掘进的的一一系系列列通道和空通道和空间的的总称。称。3选用用周周长较小小的的井井巷巷。在在井井巷巷断断面面相相同同的的条条件件下下，圆形形断断面面的周的周长最小，拱形断面次之，矩形、梯形断面的周最小，拱形断面次之，矩形、梯形断面的周长较大。大。4降低巷道降低巷道长度。度。5避免巷道内
30、的避免巷道内的风量量过于集中。于集中。47 二、局部阻力二、局部阻力 当空气流过当空气流过断面变化断面变化的管件的管件(如各种变径管、风管进出如各种变径管、风管进出口口)、流向变化流向变化的管件（弯头的管件（弯头)和和流量变化的流量变化的管件管件(如三如三通、四通通、四通)都会产生局部阻力。都会产生局部阻力。（一）局部阻力及其计算（一）局部阻力及其计算 和摩擦阻力类似，局部阻力一般也用动压的倍数来表示：和摩擦阻力类似，局部阻力一般也用动压的倍数来表示：式中：式中：局部阻力系数，无因次。局部阻力系数，无因次。48几种常见的局部阻力产生的类型：几种常见的局部阻力产生的类型：、突变、突变 紊流通过突
31、变部分时，由于惯性作用，出现主流与边壁脱离的紊流通过突变部分时，由于惯性作用，出现主流与边壁脱离的现象，在主流与边壁之间形成涡漩区，从而增加能量损失。现象，在主流与边壁之间形成涡漩区，从而增加能量损失。、渐变、渐变 渐扩段渐扩段主要是由于沿流动方向出现主要是由于沿流动方向出现减速增压减速增压现象，在边壁附近现象，在边壁附近产生涡漩。而且压差的作用方向与流动方向相反，使边壁附近，产生涡漩。而且压差的作用方向与流动方向相反，使边壁附近，流速本来就小，趋于零，在这些地方主流与边壁面脱离，出现流速本来就小，趋于零，在这些地方主流与边壁面脱离，出现与主流相反的流动，涡漩。与主流相反的流动，涡漩。49、转
32、弯处、转弯处 流体质点在转弯处受到离心力作用，在外侧出现流体质点在转弯处受到离心力作用，在外侧出现减速增压减速增压，出现涡漩。出现涡漩。、分岔与会合、分岔与会合 是上述的综合，是上述的综合，局部阻力的产生主要是与涡漩区有关，涡漩局部阻力的产生主要是与涡漩区有关，涡漩区愈大，能量损失愈多，局部阻力愈大。区愈大，能量损失愈多，局部阻力愈大。（二）减小局部阻力的措施在常用的通风系统总流动阻力中，局部阻力占主要比例1.弯管圆形风管弯头曲率半径一般应大于大于12倍管径倍管径矩形风管长宽比B/A越大，阻力越小越大，阻力越小矩形直角弯头内设导流片512.三通减小干管和支管间夹角减小干管和支管间夹角保持干管和
33、支管流速相当保持干管和支管流速相当避免出现引流现象，主管气流速度大于支管气流速度避免出现引流现象，主管气流速度大于支管气流速度3.排风立管出口降低排风立管的出口流速降低排风立管的出口流速减小出口的动压损失减小出口的动压损失528.2 风管内的压力分布风管内的压力分布气体在风管内流动时由风管两端气体的气体在风管内流动时由风管两端气体的压力差压力差引起的，引起的，它从高压端流向低压端。气体流动的能量来自它从高压端流向低压端。气体流动的能量来自风机风机。对于一套通风系统内气体的压力分布，在风机未开动对于一套通风系统内气体的压力分布，在风机未开动时，整个管道系统内气体压力处处相等，都等于大气时，整个管
34、道系统内气体压力处处相等，都等于大气压力，关内气体处于相对静止状态。开动风机后，风压力，关内气体处于相对静止状态。开动风机后，风机吸入口和压入口出现压力差。机吸入口和压入口出现压力差。53空气在风管中流动时，由于受风管的阻力和流速的影响，因此风管内各断面空气的压力也是不断变化的用图形表达系统压力分布情况，有利于设计、运行调节、问题诊断等 压力分布图压力分布图把一个通风除尘系统内气流的动压、静压和全压的变化表示在以相对压力为纵坐标的坐标图上，称为通风除尘系统的压力分布图。54压力分布图的绘制方法（归纳）1）确定压力基准线通常为水平线，并以大气压为参照对象，将大气压力作为零点2）确定系统分隔断面并
35、编号通常以流速、流向及流量变化的断面为分隔断面3）先绘制全压线从已知压力点开始4）再绘制静压线从全压线向下减去动压值55理论基础理论基础1、全压=动压+静压（Pq=Pd+Pj）2、未开风机时，Pj=Pq=大气大气压=03、风机开动后，Pq2=Pq1-(Rml+pZ)1-256风管内空气压力分布风管内空气压力分布风管内空气压力分布风管内空气压力分布第第第第 8 8章章章章 通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算575859606162结论结论64结论结论6566R Rmm线算图线算图使用方法：已知任意两参数，可求出其他两参数。：已知任意两参数，可
36、求出其他两参数。流量流量QQ、管径、管径D D、流速、流速v v、比摩阻、比摩阻R Rmm使用条件：1 1）值为紊流过渡区；值为紊流过渡区；2 2）B B0 0=101.325kPa=101.325kPa，t t0 0=20=20，0 0=1.204kg/m=1.204kg/m3 3，0 0=15.0610=15.0610-6-6mm2 2/s/s，K K0 0=0.15mm=0.15mm实际条件与此不符，则需修正实际条件与此不符，则需修正3 3）圆形钢制风管）圆形钢制风管第第第第 8 8章章章章 通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算上节重点
37、上节重点67当量直径：当量直径：当量直径：当量直径：与矩形风管有相同与矩形风管有相同R Rmm的圆形风管直径。的圆形风管直径。流速当量直径流速当量直径流速当量直径流速当量直径定义：定义：流量当量直径流量当量直径流量当量直径流量当量直径定义：定义：使用使用D Dv v时，用时，用v v查查R Rm m使用使用D DL L时，用时，用q qv v查查R Rm m注意注意68理论基础理论基础1、全压=动压+静压（Pq=Pd+Pj）2、未开风机时，Pj=Pq=大气大气压3、风机开动后，Pq2=Pq1-(Rml+pZ)1-2局部阻力的产生条件：当空气流过局部阻力的产生条件：当空气流过断面变化断面变化的管
38、件的管件(如各种变径管、风管进出口如各种变径管、风管进出口)、流向变化流向变化的管件的管件(弯弯头头)和和流量变化的流量变化的管件管件(如三通、四通如三通、四通)都会产生局部都会产生局部阻力。阻力。8.3.1风道设计的内容及原则8.3.2风道设计的方法8.3.3风道设计的步骤698.3 8.3 通风管道设计计算通风管道设计计算708.3.1 8.3.1 8.3.1 8.3.1 风道设计的内容及原则风道设计的内容及原则风道设计的内容及原则风道设计的内容及原则718.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 风道设计的方法风道设计的方法风道设计的方法风道设计的方法设计计算方法：设计计算方法：压损
39、平均法、静压复得法、假定流速法压损平均法、静压复得法、假定流速法第第第第 8 8章章章章 通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算728.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 风道设计的方法风道设计的方法风道设计的方法风道设计的方法设计计算方法：设计计算方法：压损平均法、静压复得法、假定流速法压损平均法、静压复得法、假定流速法第第第第 8 8章章章章 通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算静压复得法：静压复得法：利用风管分支处复得的静压来克服该管段的利用风管分支处复得的静压来克服该管段的 阻
40、力，确定风管的断面尺寸。一般适用于高速空调系统的计算阻力，确定风管的断面尺寸。一般适用于高速空调系统的计算假定流速法：假定流速法：先按技术经济要求选定流速，再根据风量确先按技术经济要求选定流速，再根据风量确 定风管的断面尺寸和阻力，然后对各支路的压力损失进行调整，定风管的断面尺寸和阻力，然后对各支路的压力损失进行调整，使其平衡。这是目前最常用的计算方法。使其平衡。这是目前最常用的计算方法。738.3.3 8.3.3 风道设计的步骤风道设计的步骤风道设计的步骤风道设计的步骤假定流速法的计算步骤和方法如下：1绘制通风或空调系统轴测图，对各管段进行编号，标注长度和风量。编号：以风量和风向不变的原则，
41、把通风系统分成若干个单独管段，一般从距风机最远的一段管件，由远而近顺序编号。管段长度一般按两管件间中心线长度计算，不扣除管件(如三通、弯头)的长度。74假定流速法设计步骤2确定合理的空气流速风管内的空气流速对通风、空调系统的经济性有较大的影响。流速高，风管断面小，材料耗用少，建造费用小；但是系统的阻力大，动力消耗增大，运用费用增加。对除尘系统会增加设备和管道的摩损，对空调系统会增加噪声。流速低，阻力小，动力消耗少；但是风管断面大，材料和建造费用大，风管占用的空间也增大。对除尘系统流速过低，会使粉尘沉积堵塞管道。因此，必须通过全面的技术经济比较选定合理的流速。75一般风管内的流速参照以下两个表格
42、选取一般风管内的流速参照以下两个表格选取76如果管内流速过低，对除尘系统和气力输送系统来说，还如果管内流速过低，对除尘系统和气力输送系统来说，还会造成沉积、管道堵塞，此类管道中风速可按表会造成沉积、管道堵塞，此类管道中风速可按表8-5选取。选取。773根据各风管的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力确定风管断面尺寸时，应采用附录6所列的通风管道统一规格，以利于工业化加工制作。风管断面尺寸确定后，应按管内实际流速计算阻力。阻力计算应从最不利环路(即阻力最大的环路)开始。假定流速法设计步骤4.4.并联管路的阻力计算并联管路的阻力计算阻力不平衡率：各并联管路阻力损失的相对差额
43、阻力不平衡率：各并联管路阻力损失的相对差额。一般通风系统一般通风系统15%15%除尘系统除尘系统10%10%当并联管路阻力差超过上述规定时，可采用以下当并联管路阻力差超过上述规定时，可采用以下方法。方法。假定流速法设计步骤79阻力平衡法：阻力平衡法：改变管径来改变支管阻改变管径来改变支管阻力力增大风量增大风量两支管阻力两支管阻力20%20%时用时用不改变管径，增大阻力不改变管径，增大阻力小的那段支管的流量小的那段支管的流量增加支管局损增加支管局损需反复调节使各支管风需反复调节使各支管风量达到设计要求量达到设计要求改变阀门开度改变阀门开度增加阀门个数增加阀门个数调整支管管径调整支管管径假定流速
44、法设计步骤805 5 计算系统的总阻力：以最不利环路的阻力加上空气计算系统的总阻力：以最不利环路的阻力加上空气净化处理装置的和其他可能的设备的阻力净化处理装置的和其他可能的设备的阻力6 6 选择风机选择风机假定流速法设计步骤81说明：说明：选风机不仅要考虑风量和阻力，还要考虑输送气体性质。选风机不仅要考虑风量和阻力，还要考虑输送气体性质。风机在非标准状态下工作，风量、风压及电动机功率需换风机在非标准状态下工作，风量、风压及电动机功率需换 算成标准状况参数后，再从风机样本上选取。算成标准状况参数后，再从风机样本上选取。第第第第 8 8章章章章 通风管道系统的设计计算通风管道系统的设计计算通风管道
45、系统的设计计算通风管道系统的设计计算828.4 均匀送风管道设计计算均匀送风管道设计计算根据工业与民用建筑的使用要求，通风和空调系统的风管有时需要把等量的空气，经由风道侧壁均匀的输送到各个房间。这种均匀送风方式可使送风房间得到均匀的空气分布，而且风管的制作简单、材料节约。83均匀送风管道通常有三种形式：（1）管道断面积保持不变，孔口面积或条缝面积变化；这种方式不仅可以保证均匀送风，而且沿着条缝口长度或每个孔口的出风速度也相等，应用范围广泛。84（2）管道断面积变化，孔口面积或条缝面积不变；85（3）风道断面、条缝宽度或孔口面积都不变。风道面积与孔口面积都不变时，管内静压会不断增大，可以根据静压
46、变化，在孔口设置不同的阻体来改变流量系数。8.4.1均匀送风管道的设计原理出流的实际流速和流向孔口出流的风量实现均匀送风的条件8.4.2均匀送风管道的计算868.4 均匀送风管道设计计算均匀送风管道设计计算87空气沿风管流动时，在管壁的垂直方向上受到气流的静压作用。如果在风管的侧壁开孔，由于孔口内外存在压差，空气将在垂直于管壁的方向上从孔口流出。但由于受到原有管内轴向流速的影响，其孔口出流方向并非垂直于管壁，而是以合成速度沿风管轴线成角的方向流出。8.4.1均匀送风管道的设计原理903、实现均匀送风的条件要实现均匀送风，必须具备两个基本要求：各侧孔或短管的出流风量相等；出口气流尽量垂直于管道侧
47、壁，否则尽管风量相等也不会均匀91（1）保持各侧孔静压相等要使静压沿风管全长保持不变，或者说各侧孔的静压相等，必须保证首端和末端的动压差等于风管全长上的压力损失，或者两侧孔出流的动压差等于两侧孔间的压力损失，即92（2）各侧孔流量系数保持相等 侧孔的流量系数u与孔口形状、出流角度，以及孔口送风量与孔口前风量之比有关。一般取0.6（3）增大出流角度 为使出流夹角大于60，要使Vj1.73Vd 938.4.2 均匀送风管道计算均匀送风管道计算均匀送风管道计算的目的是确定侧孔的个数、间距、个数、间距、面积及出风量、风管断面尺寸和均匀送风管段的面积及出风量、风管断面尺寸和均匀送风管段的阻力。阻力。均匀
48、送风管道计算和一般送风管道计算相似，只是在计算侧孔时的局部阻力系统时需要注意。侧孔可以认为是支管长度为零的三通。当空气从侧孔出流时，产生两种局部阻力：一种是直通部分一种是直通部分的局部阻力，另一种是侧孔局部阻力。的局部阻力，另一种是侧孔局部阻力。即 孔口流量与孔口前风管中的流量之比968.5通风管道设计中的有关问题通风管道设计中的有关问题与工程实际密切相关的问题，本节介绍的一些原则，在工程中必须结合具体情况应用并不断总结参照标准及资料：通风与空调工程施工质量验收规范GB50234-20022002年4月1日实施设计手册978.5 8.5 通风管道设计中的常见问题及其处理措施通风管道设计中的常见
49、问题及其处理措施通风管道设计中的常见问题及其处理措施通风管道设计中的常见问题及其处理措施8.5.1 8.5.1 系统划分系统划分系统划分系统划分981空气处理要求相同、室内参数要求相同的，可划为同一个系统。2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。8.5.1系统划分原则993对下列情况应单独设置排风系统，(1)两种或两种以上的有害物质混合后能引起燃烧或爆炸；(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；(3)两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘；(4)放散剧毒物质的房间和设备。8.5.1系统划分原则1001014除尘系统的划分应符合下列要求：(1)同一生产
50、流程、同时工作的扬尘点相距不大时，宜合为一个系统；(2)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，也可合设一个系统；(3)温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致风管内结露时，应分设系统。5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。1021038.5.2风管布置、选型及保温与防腐风管布置、选型及保温与防腐1、风管布置(1)除尘系统的排风点不宜过多，以利于各支管间阻力平衡(2)除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时与水平面夹角最好大于45度。如必需水平敷设或倾角小于30度时，应采取措施，如加大流速等(3)通风系统的风管宜采用圆形
