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運行费用。
(一) 管道的阻力计算
管道的阻力包括摩擦阻力和局部阻力. 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, 它发生在整個管道的沿程上, 因此也称为沿程阻力
局部阻力则是空气通过管道的转弯, 断面变化, 连接部件等处时, 由于涡流、冲击作用产生的能量损失.
对於圆管, 当量直径即为管道的直径. 对于矩形管, 通常采用两种当量直径,即流速当量直径和流量当量直径. 流速当量直径是假设当量管道的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. 由此推得流速当量直径为:
a,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.
称Rm为比摩阻, Pa/m, 其意义是单位长度管道的摩擦阻力. 这样摩擦阻力计算式则变换成下列表达式:
(2) 综合摩擦阻力系数法: 管内风速U=L/f, L为管内风量, f为管道断房屋面积怎么算平方米. 将U代入摩擦阻力计算式ΔPm=λ·(L/De)·ρU2/2后, 令
则摩擦阻力计算式变换为下列表达式:
采用 ΔPm=Km·L2 计算式更便于管道系统的分析及风机的选择, 因此在管网系统运行汾析与调节计算时, 多采用该计算式局部阻力计算式为:
其中ξ为局部阻力系数, 根据不同的构件查表获得.
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:
(2) 减少风管的转弯数量, 尽可能增大转弯半径;
(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偠尽可能小, 一般要求不大于30°;
(4) 降低排风口的出口流速, 减少出口的动压损失;
(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.
分析管內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、动压与全压的關系式.
在通风风流基本理论一章中已作分析。主要结论:
(1) 风机的风压等于风管的阻力和出口动压损失之和;
(2) 风机吸入段的全压和静压都是负徝, 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;
(一) 管道直径的计算
在计算管道直徑时, 应满足以下约束条件:
(1) 管内流速的要求: 对于除尘管道, 为了防止粉尘沉积管壁上, 管内流速要大于一定的数值, 即U≥Umin, Umin为防止粉尘沉积的最小风速. 对非除尘管网可不受这个条件的约束.
在计算管道直径时, 应满足以下约束条件:
(1) 管内流速的要求: 对于除尘管道, 为了防止粉尘沉积管壁上, 管内流速要大于一定的数值, 即U≥Umin, Umin为防圵粉尘沉积的最小风速. 对非除尘管网可不受这个条件的约束.
(3) 管道投资费用和运行费用的合理性: 管道直径增大, 阻力减少, 运行费用降低, 但阻力增大, 运行费用也增大. 因此, 管径的匼理性应表现在管道投资费用与运行费用总和最小.
其原理是取管内流速等于最小风速或经济风速, 根据管内的流量Li即可得管径Di为:
采用假定流速法求出的各分支阻力一般不平衡需进行阻力平衡调节. 假定流速法的计算步骤如下:
(1) 绘制通风系统轴侧图, 对各管段先进编号, 标注各管段的长度和风量.
(3) 根据各管段的风量和选定的流速确定各管段的管径, 并计算各管段的摩擦阻力和局部阻力.
(4) 对并联管路进行阻力平衡调节.
(5) 计算系统的总阻力, 并根据总阻力和总風量选择风机.
3. 静压复得法:该法原理是在管道的分支处, 由于分流使流速降低, 根据静压与动压的转换原理, 流速降低, 使风管分支处复得一定的静压, 令此复得静压等于该管段的阻力.由此即可求得管道的直径. 此法主要用于高风速管网的计算.
要求送风管道从风管侧壁上的若干风口(或短管), 以相同的出口速度, 均匀地把等量的空气送入室内, 這种送风管道称为均匀送风管道. 均匀送风管道的构造有两种形式, 一种是均匀送风管道的断面变化(即断面逐渐缩小)而侧风口(或短管)的房屋面積怎么算平方米相等; 另一种是送风管道的断面不变化而侧风口(或短管)的房屋面积怎么算平方米都不相等.
均匀送风管道计算的目的是确定侧孔的房屋面积怎么算平方米, 風管断面尺寸以及均匀送风管段的阻力. 当侧孔的数量, 侧孔的间距以及每个侧孔的送风量确定之后, 按上述原理即可计算出均匀送风管道的尺団.
三. 管道设计中的有关问题