第8章 通风管道系统的设计计算课件.ppt

8.1 风管内气体流动的流态和阻力8.2 风管内的压力分布8.3 通风管道的水力计算8.4 均匀送风管道设计计算8.5 通风管道设计中的常见问题及其处理措施8.6 气力输送系统的管道设计计算,第8章 通风管道系统的设计计算,主要内容： 掌握风管内气体流动的流态和阻力; 熟悉风管内的压力分布; 掌握通风管道的设计计算; 熟悉通风管道的设计选型.重点及难点 风管内的压力分布 ; 掌握通风管道的设计计算.,定义：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、有害气体直接排送到室外或经净化处理后排送到室外的管道。,概 述,分类：包括通风除尘管道、空调管道等。,作用：把通风进风口、空气的热、湿及净化处理设备、送(排)风口、部件和风机连成一个整体，使之有效运转。,设计内容：风管及其部件的布置；管径的确定；管内气体流动时能量损耗的计算；风机和电动机功率的选择。,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。,8.1 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,流体在管道内流动时可以分为层流、紊流。 雷诺数既能判别流体在风道中流动时的流动状态，又是计算风道摩擦阻力系数的基本参数。,在通风与空调工程中，雷诺数通常用右式表示：,在通风和空调管道系统中，一般雷诺数都大于4000，因此薄钢板风管的空气流动状态大多属于紊流光滑区到粗糙区之间的过渡区和紊流粗糙区。通常，高速风管的空气流动状态也处于过渡区。只有直径很小表面粗糙度很大的砖、混凝土风管的空气流动状态才属于粗糙区。,8.1.2 风管内空气流动的阻力,产生阻力的原因： 空气在风管内流动产生阻力是因为空气是具有粘滞性的实际流体，在运动过程中要克服内部相对运动出现的摩擦阻力以及风管材料内表面的粗糙程度对气体的阻滞作用和扰动作用。阻力的分类： 风管内空气流动的阻力有两种。 一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而引起的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力； 一种是空气在流经各种管件或设备时，由于速度大小或方向的变化以及由此产生的涡流造成的比较集中的能量损失，称为局部阻力。,1 沿程阻力,空气在任意横断面形状不变的管道中流动时，根据流体力学原理，它的沿程阻力可以按下式确定：,对于圆形截面风管，其阻力由下式计算：,单位长度的摩擦阻力又称比摩阻。对于圆形风管，由上式可知其比摩阻为：,（1）圆形风管的沿程阻力计算,摩擦阻力系数与管内流态和风管管壁的粗糙度K/D有关,图8-1 摩擦阻力系数随雷诺数和相对粗糙度的变化,有关过渡区的摩擦阻力系数计算公式很多，我国编制的全国通用通风管道计算表采用该公式：,附录4所示的通风管道单位长度摩擦阻力线算图，可供计算管道阻力时使用。运用线算图或计算表，只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个，即可求得其余两个参数。,附录4 通风管道单位长度摩擦阻力线算图,需要说明的是，附录4的线算图是是按过渡区的值，在压力B0=101.3kPa、温度t0=200、空气密度0=1.24kg/m3、运动粘度=15.0610-6m2/s、壁粗糙度K=0.15mm、圆形风管、气流与管壁间无热量交换等条件下得的。当实际条件与上述不符时，应进行修正。,1）密度和粘度的修正,2）空气温度和大气压力的修正,3）管壁粗糙度的修正,有一通风系统，采用薄钢板圆形风管（ K = 0.15 mm），已知风量L3600 m2/h（1 m3/s）。管径D300 mm，空气温度t30。求风管管内空气流速和单位长度摩擦阻力。,例8-1,2. 矩形风管的沿程阻力计算,全国通用通风管道计算表和附录4的线算图是按圆形风管得出的，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。,所谓“当量直径”，就是与矩形风管有相同单位长度摩擦阻力的圆形风管直径，它有流速当量直径和流量当量直径两种。,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，并且两者的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速当量直径，以 表示。,（1）流速当量直径,称为边长ab的矩形风管的流速当量直径。如果矩形风管内的流速与管径为D的圆形风管内的流速相同，两者的单位长度摩擦阻力也相等。因此，根据矩形风管的流速当量直径和实际流速，由附录4可以查得矩形风管的单位长度摩擦阻力。,圆形风管的水力半径,流速当量直径推导,矩形风管的水力半径,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。,以流量当量直径DL和矩形风管的流量L，查附录4所得的单位长度摩擦阻力，即为矩形风管的单位长度摩擦阻力。,必须指出，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去查出阻力。用两种方法求得的矩形风管单位长度摩擦阻力是相等的。,（2）流量当量直径,解 矩道风道内空气流速1）根据矩形风管的流速当量直径Dv和实际流速V，求矩形风管的单位长度摩擦阻力。,有一表面光滑的砖砌风道（K=3mm），横断面尺寸为500mm 400mm,流量L=1m3/s(3600m3/h)，求单位长度摩阻力。,例8-2,由V=5m/s、Dv=444mm查图得Rm0=0.62Pa/m,粗糙度修正系数,Kr=1.3m/s,由L=1m3/s、DL=493mm查图得Rm0=0.61Pa/mRm=KrRm0=0.793Pa/m,2）用流量当量直径求矩形风管单位长度摩擦阻力。矩形风道的流量当量直径,2 局部阻力,一般情况下，通风除尘、空气调节和气力输送管道都要安装一些诸如断面变化的管件(如各种变径管、变形管、风管进出口、阀门)、流向变化的管件（弯头）和流量变化的管件(如三通、四通、风管的侧面送、排风口)，用以控制和调节管内的气流流动。 流体经过这些管件时，由于边壁或流量的变化，均匀流在这一局部地区遭到破坏，引起流速的大小，方向或分布的变化，或者气流的合流与分流，使得气流中出现涡流区，由此产生了局部损失。,多数局部阻力的计算还不能从理论上解决，必须借助于由实验得来的经验公式或系数。局部阻力一般按下面公式确定：,局部阻力系数也不能从理论上求得，一般用实验方法确定。在附录5中列出了部分常见管件的局部阻力系数。 由于通风、空调系统中空气的流动都处于自模区，局部阻力系数只取决于管件的形状，一般不考虑相对粗糙度和雷诺数的影响。,局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例，在设计时应加以注意。减小局部阻力的着眼点在于防止或推迟气流与壁面的分离，避免漩涡区的产生或减小漩涡区的大小和强度。,减小局部阻力的措施,当气流流经渐扩管和渐扩管或异形管时，由于管道断面的突然变化使气流产生冲击，周围出现涡流区，造成局部阻力。扩散角大的渐扩管局部阻力系数也较大，尽量避免风管断面的突然变化，用渐缩或渐扩管代替突然缩小或突然扩大，中心角最好在810，不要超过45。下图给出了渐扩和渐缩管件连接的优劣比较。,（1） 渐扩管和渐扩管,几种常见的局部阻力产生的类型：、突变 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。、渐变 主要是由于沿流动方向出现减速增压现象，在边壁附近产生涡漩。因为 V hv p ，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0, 在这些地方主流与边壁面脱离，出现与主流相反的流动，面涡漩。,、转弯处 流体质点在转弯处受到离心力作用，在外侧出现减速增压，出现涡漩。、分岔与会合 上述的综合。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。,5风流分叉与汇合1) 风流分叉 典型的分叉巷道如图所示，12段的局部阻力hl2和13段的局部阻力hl3分别用下式计算：2) 风流汇合 如图所示，13段和23段的局部阻力hl3、hl23分别按下式计算： 式中：,（2） 三通,三通内流速不同的两股气流汇合时的碰撞，以及气流速度改变时形成涡流是造成局部阻力的原因。两股气流在汇合过程中的能量损失一般是不相同的，它们的局部阻力应分别计算。 合流三通内直管的气流速度大于支管的气流速度时，会发生直管气流引射支管气流的作用，即流速大的直管气流失去能量，流速小的支管气流得到能量，因而支管的局部阻力有时出现负值。同理，直管的局部阻力有时也会出现负值。但是，不可能同时为负值。 三通的局部阻力大小，取决于三通断面的形状、分支管中心夹角、支管与总管的截面积比、支管与总管的流量比以及三通的使用情况(用作分流还是合流)。,图8-4 三通支管和干管的连接,布置管道时，应尽量取直线，减少弯管，或者用弧弯代替直角弯。弯管的阻力系数在一定范围内随曲率半径的增大而减小，圆形风管弯管的曲率半径一般应大于12倍管径（见图8-5）；矩形风管弯管断面的长宽比(B/A)愈大，阻力愈小，见图8-6，其曲率半径一般为当量直径的612倍。对于断面大的弯管，可在弯管内部布置一组导流叶片，见图8-7，以减小漩涡区和二次流，降低弯管的阻力系数。,（3）弯管,图8-5 圆形风管弯头,图8-6 矩形风管弯头,图8-7 设有导流片的直角弯头,气流进入风管时，由于产生气流与管道内壁分离和涡流现象造成局部阻力。气流从风管出口排出时，其在排出前所具有的能量全都损失。当出口处无阻挡时，此能量损失在数值上等于出口动压，当有阻挡(如风帽、网格、百叶)时，能量损失将大于出口动压，局部阻力系数会大于1。因此，只有与局部阻力系数大于1的部分相应的阻力才是出口局部阻力(即阻挡造成)，等于1的部分是出口动压损失。对于不同的进口形式，局部阻力相差较大。,（4） 管道进出口,图8-8 风管进出口阻力,管道与风机的连接应当保证气流在进出风机时均匀分布，避免发生流向和流速的突然变化，避免在接管处产生局部涡流。为了使风机正常运行，减少不必要的阻力，最好使连接风机的风管管径与风机的进、出口尺寸大致相同。 如果在风机的吸入口安装多叶形或插板式阀门时，最好将其设置在离风机进口至少5倍于风管直径的地方，避免由于吸入口处气流的涡流影响风机效率。在风机的出口处避免安装阀门，连接风机出口的风管最好用一段直管。如果受到安装位置的限制，需要在风机出口处直接安装弯管时，弯管的转向应与风机叶轮的旋转方向一致。图8-9给出了进出口管道连接的优劣比较。,（5） 管道和风机的连接,图8-9 风机进出口管道连接,8.2 风管内的压力分布,8.2.1 动压、静压和全压,空气在风管中流动时，由于风管阻力和流速变化，空气的压力是不断变化的。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。,根据能量守恒定律，可以写出空气在管道内流动时不同断面间的能量方程（伯努利方程）。,我们可以利用上式对任一通风空调系统的压力分布进行分析,8.2.2 风管内空气压力的分布,设有图8-10所示的通风系统，空气进出口都有局部阻力。分析该系统风管内的压力分布。,断面1：列出空气入口外和入口(点1)断面的能量方程式：,。,上式表明，点1处的全压和静压均比大气压低。静压降的一部分转化为动压，另一部分消耗在克服入口的局部阻力.,下面确定各断面的压力：,（1）吸入管段,断面2：,则,断面3：,断面4：,断面5(风机进口)：,断面12(风管出口)：,（2）压出管段,式中,式中,式中,断面6(风机出口)：,在断面8处有一三通分支管段，总气流有一部分分流到分支管内。为了表示分支管8-13的压力分布。过 引平行于支管8-13轴线的 线作为基准线，用上述同样方法求出此支管的全压值。因为断面8是分支管与直通管的共同断面，它们的压力线必定要在此汇合，即压力的大小相等，所以作用在分支管上的压力就是断面8处直通管的全压值。,把上述各个断面全压值、静压值的标注点连接起来即为全压、静压分布线。从图8-10可看出空气在管内的流动规律为：,（1）风机的风压等于风机进、出口的全压差，或者说等于风管的阻力及出口动压损失之和，即等于风管总阻力。可用下式表示：,（2）各并联支路的阻力总是互相平衡的。如果在设计中没能使各支路阻力平衡，则在系统实际运行时，各支路会按其阻力特性自动平衡，改变预定的风量分配，使排风罩处抽风量达不到设计要求。（3）风机吸入段的全压和静压均为负值，在风机入口负压最大；风机压出段的全压和静压一般情况下均是正值，在风机出口正压最大。因此，在管道系统中若某处有漏洞或风管连接不严密，就会有气体漏入或逸出，影响风量分配或造成粉尘和有害气体向外泄漏。（4）压出段上点10的静压出现负值是由于断面10收缩得很小，使流速大大增加，当动压大于全压时，该处的静压出现负值。如果风管在此处开孔，即使是压出管段也会将管外空气吸入。,8.3 通风管道的水力计算,8.3.1 风道设计的内容及原则,1.设计计算 通风、空调工程中，在已知系统和设备布置、通风量的情况下，设计计算的目的就是经济合理地选择风管材料，确定各段风管的断面尺寸和阻力，在保证系统达到要求的风量分配的前提下选择合适的风机型号和电机功率。,2.校核计算 通风、空调工程中，当已知系统和风管断面尺寸，或者通风量发生变化时，校核风机是否能满足工艺要求，以及采用该风机时，其动力消耗是否合理。,风道设计时必须遵循以下的原则：（1）系统要简洁、灵活、可靠；便于安装、调节、控制与维修。（2）断面尺寸要标准化。（3）断面形状要与建筑结构相配合，使其完美统一。,8.3.2 风道设计的方法,这一方法是以单位长度风管具有相等的阻力为前提的。计算步骤是：将已知的总风压按干管长度平均分配给每一管段，再根据每一管段的风量和分配到的风压确定风管断面尺寸。在管网系统所用的风机风压已定时，采用等压损法是比较方便的。对于大的通风系统可利用压损平均法进行支管的压力平衡。,风管水力计算方法有假定流速法、压损平均法和静压复得法等几种，目前常用的是假定流速法。,1.压损平均法,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.此法适用于高速空调系统的水力计算。,2.静压复得法,该方法的特点是，先按技术经济要求选定风管的流速，再根据风管的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，使其平衡。这是目前最常用的计算方法。,3.假定流速法,该法的原理是以管道投资费用与运行费用总和最低作为目标函数而获得管道直径。这种方法是管网设计计算中的新理论,它对于降低通风系统的能耗,提高管网风平衡精度具有重要的意义。,4. 优化设计法,8.3.3 风道设计的步骤,标出设备和局部管件的位置，对各管段进行编号（以风量和风向不变为原则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），标注各管段长度（一般按两管件间中心线长度计算，不扣除管件本身的长度）和风量。,以假定流速法为例介绍风管水力计算的步骤。,（1）绘制通风或空调系统轴测图,（2）确定合理的空气流速,需要说明的是，确定风管断面尺寸时，应采用通风管道统一规格，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最不利环路的摩擦阻力和局部阻力。,（3）根据各管段的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸，计算最不利环路的摩擦阻力和局部阻力,（4）并联管路的阻力计算,按分支节点阻力平衡的原则确定并联管路（或支风管）的断面尺寸。要求两分支管的阻力不平衡率：对一般的通风系统，应小于15，除尘系统应小于10。,当并联管路阻力差超过上述规定的要求时，可采取下列方法调整阻力使其平衡。,1)调整支管管径,通过改变支管管径来改变支管的阻力，达到阻力平衡。调整后的管径按下式计算：,采用本方法时不宜改变三通支管的管径，可以在三通支管上增设一段渐扩（缩）管，以免引起三通支管和直管局部阻力的变化。,当两支管的阻力相差不大时，例如在20以内，可不改变支管管径，将阻力小的那段支管的流量适当加大，达到阻力平街。增大后的风量按下式计算：,2)增大风量,采用本方法会引起后面干管内的流量相应增大，阻力也随之增大；同时风机的风量和风压也会相应增大。,通过改变阀门开度，或者增加阀门个数来调节管道阻力，是最常用的一种增加局部阻力的方法。这种方法虽然简单易行，不需严格计算，但是对某一支管进行阀门调节，会影响整个系统的压力分布。要经过反复调节才能使各支管的风量分配达到设计要求。对于除尘系统还要防止在阀门附近积尘，引起管道阻塞。另外还可以通过增设阻力圈等调整阻力的装置进行调节。,3）增加支管局部压力损失,最不利环路的阻力加上空气净化处理装置和其他可能的设备的阻力为系统的总阻力。,（5）计算系统的总阻力,风机选择时需要注意的有关问题：1）根据输送气体性质、系统的风量和阻力确定风机的类型。2）风机样本或设计手册上的性能参数是在标准状态下得出的。当实际使用情况不是标准状态时，风机的实际性能会发生变化。因此在选择风机时应对风机性能进行换算，再以此参数选择风机。,（6）选择风机,考虑到风管、设备的漏风及阻力计算的不精确，应按下式的风量，风压选择风机：,7,l =3.7m,风机,8,l =12m,6,5,4,3,2,1,9,10,L=5500m3/h,L=2700m3/h,L=2650m3/h,l =4.2m,l =5.5m,l =5.5m,l =6.2m,通风除尘系统的系统图,例8-3,l =5.4m,除尘器,图8-11所示为某车间的振动筛除尘系统。对该系统进行水力计算，确定该系统的风管断面尺寸和阻力并选择风机。,解：(1)对各管段进行编号，标出管段长度和风点的排风量。(2)选定最不利环路，本系统选择1-2-3-4-除尘器-5-6-风机-7-8为最不利环路。(3)根据各管段的风量及选定的流速，确定各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。根据表8-5输送含有重矿物粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管14m/s、水平风管16m/s.,管段1-2水平风管，初定流速为16m/s。,根据,求出管径。所选管径应尽量符合附录6的通风管道统一规格。,同理可查得管段23，34，56，78，92和103的管径及， 见表8-6。,管径取整，令,由附录4查得管内实际流速,单位长度摩擦阻力,（4）计算各管段的摩擦阻力和局部阻力,1）管段12：,摩擦阻力,图812合流三通,管内动压,管段12的阻力,管段23、管段34、管段56、管段78、管段92、管段103的阻力计算类同。见表86。,（5）校核节点处各支管的阻力平衡,1)节点2,为使管段12、92达到阻力平衡，要修改原设计管径，重新计算管段阻力。根据公式（8-20），改变管段12的管径,根据通风管道统一规格，取,后面的计算过程与原管段12计算类同。,经过计算，调整管径后的阻力为：,重新校核阻力平衡,此时认为节点2已处于平衡状态。在有些时候，如果调节管径仍达不到支路平衡的要求，可以通过调节风管上设置的阀门和调节风管长度等手段调节管内气流阻力。,2)节点3,计算过程与节点2计算类同。,因为风管92的阻力大于风管(12)的阻力，所以核定为管道1034除尘器56风机78为主管线。该系统的总阻力：,（6）计算系统的总阻力：,由式（8-22），风机风压：,由式（8-23），风机风量：,配用Y160M1-2型电动机，电动机功率N=11Kw。,（7）选择风机,选用4-68NO.6.3C风机,其性能为,风机转速：,8.4 均匀送风管道设计计算,在通风、空调、冷库、烘房及气幕装置中，常常要求把等量的空气经由风道侧壁（开有条缝、孔口或短管）均匀的输送到各个空间，以达到空间内均匀的空气分布。这种送风方式称为均匀送风。,（1）条缝宽度或孔口面积变化，风道断面不变，如图8-14所示。,图8-14 风道断面F及孔口流量系数 不变，孔口面积 变化的均匀吸送风,吹出,吸入,从条缝口吹出和吸入的速度分布,（2）风道断面变化，条缝宽度或孔口面积不变，如图8-15所示。,图8-15风道断面F变化，孔口流量系数 及孔口面积 不变的均匀送风,（3）风道断面、条缝宽度或孔口面积都不变，如图8-16所示。,风道断面F及孔口面积 不变时，管内静压会不断增大，可以根据静压变化，在孔口上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,风管内流动的空气，在管壁的垂直方向受到气流静压作用，如果在管的侧壁开孔，由于孔口内外静压差的作用，空气会在垂直管壁方向从孔口流出。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，如图8-17所示。,图8-17 孔口出流状态图,1. 出流的实际流速和流向,静压差产生的流速为：,空气从孔口出流时，它的实际流速和出流方向不仅取决于静压产生的流速大小和方向，还受管内流速的影响。孔口出流的实际速度为二者的合成速度。速度的大小为：,利用速度四边形对角线法则，实际流速 的方向与风道轴线方向 的夹角（出流角）为,空气在风管内的轴向流速为：,2. 孔口出流的风量,对于孔口出流，流量可表示成：,孔口处平均流速：,（8-34）,对应管段的直径：,3.实现均匀送风的条件,要实现均匀送风需要满足下面两个基本要求：1）各侧孔或短管的出流风量相等；2）出口气流尽量与管道侧壁垂直，否则尽管风量相等也不会均匀。,从式（8-34）可以看出，对侧孔面积 保持不变的均匀送风管道，要使各侧孔的送风量保持相等，必需保证各侧孔的静压 和流量系数 相等；要使出口气流尽量保持垂直，要求出流角 接近90。,下面具体分析各项措施。,如图8-18所示有两个侧孔，根据流体力学原理可知，断面1处的全压 应等于断面2处的全压 加上断面1-2间的阻力，即,（1）保持各侧孔静压相等,由此说明，欲使两个侧孔静压相等，就必须有,也就是说，若能使两个侧孔的动压降等于两侧孔间的风管阻力，两侧孔处的静压就保持相等。,图8-18 侧孔出流状态图,（2）保持各侧孔流量系数相等,图8-19 锐边孔口的 值,流量系数与孔口的形状、出口气流夹角以及孔口流量比等有关，由实验确定。对于锐边孔口，在600,流量比在0.10.5范围内,近似取0.6.,（3）增大出流角度,风管中静压与动压的比值愈大，气流在侧孔的出流角度 也愈大，即出流方向与管壁侧面愈接近垂直（如图8-20（a）所示）。比值愈小，出流就会向风管末端偏斜，难于达到均匀送风的目的（如图8-20（b）所示）。 取600.,a） b） 图8-20 侧孔气流出流方向与送风均匀性,8.4.2 均匀送风管道的计算,均匀送风管道计算的目的是确定侧孔的个数、间距、面积及出风量，风管断面尺寸和均匀送风管段的阻力。 和一般送风管道计算相似，在计算侧孔送风时的局部阻力系数时需注意。侧孔送风管道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，即直通部分的局部阻力和侧孔局部阻力。,直通部分的局部阻力系数 可以按布达柯夫提出的公式确定也可以由表8-7查出。,侧孔的局部阻力系数 可以由塔利耶夫的试验数据（表8-8）确定，也可以按下式计算,均匀送风管道的计算方法是： （1）确定侧孔个数、侧孔间距及每个侧孔的送风量。（2）计算出侧孔面积f0（3）计算送风管道直径（或断面尺寸）（4）计算管道的阻力,8.5 通风管道设计中的常见问题及其处理措施,8.5.1 系统划分,当通风系统所处的工作场所（如车间、建筑物等）内不同地点有不同的送、排风使用要求时，或通风区域面积较大，送、排风点数量较多时，为便于系统的运行管理，常分设多个送、排风系统。除个别情况外，通常是由台气源装置和与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。划分排风系统时，应当考虑生产流程、排风设备使用情况、排风点的数量以及排出有害物的物理化学性质等因素。,通风系统的具体划分原则如下：,（1）不同的生产流程及不同时使用的生产设备，根据设备的数量及管线的长短，确定是否组合成一个系统或设单独系统。,2）同时运转、生产流程相同、粉尘性质相同而且相互距离不大的扬尘设备的吸风点可以合为一个系统；对于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。,（2）对于下列情况可以考虑划为同一系统：,1）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。,3）凡只含有大量热、蒸汽、无爆炸性危险的有害物质的空气及含有一般粉尘空气，可合并为一个排风系统。,1）凡散发剧毒性或易燃、易爆气体的设备和场所的排风均应设立单独系统。2）对于排除易凝结的蒸汽、高温气体与颗粒状粉尘，为防止风管堵塞或两种不同有害物相混合时，可能引起爆炸、燃烧、结聚凝块或形成毒性较强的有害物的，均不能合并为一个排风系统。3）对于散发有腐蚀性气体的车间或有腐蚀性气体散发的设备排风，属腐蚀性排风系统。不同腐蚀性气体的系统应分别设置，不准合并为一个系统。4）温度高于80的气体、蒸汽和相对湿度在85以上的气体，属于高温高湿性气体，此类排风系统应单独设置，不允许与排除一般性气体的排风系统合并。5）有消声要求的房间不宜和有噪声源的房间划为同一个系统；,（3）对于下列情况应单独设置排风系统：,（4）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个系统。因为增设该排风点后会增大系统总阻力。（5）对于多尘源房间，可以采用多个单独除尘系统的分散布置；也可以采用几个联合起来，形成集中的除尘系统，这要根据系统的技术经济性和工作条件决定。（6）为了便于管理和运行调节，系统不宜过大。同一个系统有多个分支管道时，可将这些分支管道分组控制。,8.5.2 风管的布置、选型及保温与防腐,1.风管布置,（1）在布置风管时，首先要选定进风、送风、排风口和空气处理设备、风机的位置，同时对风管安装的可能条件作出估计；其次要求主风道走向要短，支风道要少，力求少占有空间，与室内布置密切配合，不影响工艺操作；还要便于安装、调节和维修。（2）排气、除尘系统的吸气(尘)点不宜过多，一般不宜超过10个，以利各支管间阻力平衡。吸气(尘)点较多时，可采用大断面的集合管连接各个支管、集合管内流速不宜超过3m/s。由于集合管内流速低，气流中的部分粉尘容易沉聚下来，因此在管底要有清除积灰的装置。,（3）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。如必需水平敷设或倾角小于30时，应采取措施，如加大流速、设清扫口等，而且支管应从主管的上面或侧面连接，以防止管道被积尘堵塞。 （4）输送含有蒸汽、雾滴的气体时，如表面处理车间的排风管道，应布不小于0.005的坡度，以排除积液，并应在风管的最低点和风机底部装设水封泄液管。,（5）在除尘系统中，为防止风管堵塞，风管直径不宜过小。一般要求不能小于下列数值： 排送细小粉尘 80mm 排送较粗粉尘(如木屑) 100mm 排送粗粉尘(有小块物体) 130mm（6）排除含有剧毒物质的正压风管，不应穿过其它房间。（7）风管上应设置必要的调节和测量装置(如阀门、压力表、温度计、风量测定孔和采样孔等)或预留安装测量装置的接口。调节和测量装置应设在便于操作和观察的地点。（8）风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件，避免突然扩大或突然缩小，要保持扩大角在20以内，缩小角在60以内。弯头、三通等管件要安排得当，与风管的连接要合理，以减少阻力和噪音。,2.风管选型,风管选型包括断面形状的选取，材料的选择和管道规格。,风管断面形状主要有圆形和矩形两种。断面积相同时，圆形风管的阻力最小、强度大、材料省、保温亦方便。一般通风除尘系统宜采用圆形风管。但是圆形风管管件的制作较矩形风管困难，布置时与建筑、结构配合比较困难，明装时不易布置得美观。 对于公共、民用建筑，为了充分利用建筑空间，降低建筑高度，使建筑空间既协调美观又有明快之感，通常采用矩形断面。矩形风管的宽高比可达8：1，但自1：1至8：1表面积要增加60。因此设计风管时，除特殊情况外，宽高比愈接近1愈好，可以节省动力及制造和安装费用。适宜的宽高比在3.0以下。,（1）风管断面形状的选择,通风管道统一规格中规定风管有圆形和矩形两类(见附录6)。这里必须指出： 1）通风管道统一规格中，圆管的直径是指外径，矩形的断面尺寸是指外边长， 即尺寸中都已计入了相应的材料厚度。 2）为了满足阻力平衡的需要，除尘风管和气密性风管的管径规格比较多。3）管道的断面尺寸(直径或边长)采用 系列，即管道断面尺寸是以 的倍数编制的。,（2）管道定型比,（3）风管材料的选定,制作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃钢、胶合板、纤维板，以及铝板和不锈钢板。薄钢板是最常用的材料，有普通薄钢板和镀锌薄钢板两种。镀锌钢板具有一定的防腐性能，适用于空气湿度较高或室内潮湿的通风、空调系统，有净化要求的空调系统。除尘系统因管壁摩损大，通常用厚度为1.5-3.0mm的钢板。一般通风系统采用厚度为0.5-1.5mm的钢板。 利用建筑空间兼作风道的，有混凝土、砖砌风道。 需要经常移动的风管，则大多用柔性材料制成各种软管，如塑料软管、橡胶管和金属软管。 风管材料应根据使用要求和就地取材的原则选用。,3.风管保温,当风管在输送空气过程中冷、热量损耗大，又要求空气温度保持恒定，或者要防止风管穿越房间时对室内空气参数产生影响及低温风管表面结露，都需要对风管进行保温。 保温材料主要有软木、聚苯乙烯泡沫塑料、超细玻璃棉、玻璃纤维保护板、聚氨酯泡沫塑料和蛭石板等。 保温层厚度经过技术经济比较确定，即按照保温要求计算出经济厚度，再按其他要求进行校核。 保温层结构通常有四层：防护层：涂刷防腐漆或沥青。保温层：添贴保温材料。防潮层：包油毛毡、塑料布或涂刷沥青保护层：室内管道用玻璃丝布等；室外用薄钢板等。,4.风道的防腐,通风和空调系统的风管一般都用钢板制作，它们处于湿空气环境，空调送风管道和排送潮湿空气的通风管道中的空气，有时会接近或达到饱和状态，会使风管锈蚀。应根据其所处的环境和输送的气体、蒸气或粉尘的腐蚀性程度，采取相应的防腐措施。（1）防腐油漆 在金属表面涂刷油漆是工程上常用的防腐方法。防腐漆、樟丹、铅油、银粉、耐热漆及耐酸漆等适用于一般性腐蚀的风道，一般防腐漆应刷四道以上。（2）硬聚氯乙稀塑料板、玻璃钢板 适用于输送含有较强酸碱性、腐蚀性气体的风道。（3）防腐地沟风道 适用于表面处理车间的酸、碱气体的排风道。（4）其它耐腐蚀风道 诸如耐酸陶瓷风道、塑料复合钢板风道、不锈钢风道、外刷沥青耐酸漆木风道、竹风道等，可以根据腐蚀气体的性质，造价及因地制宜地来选择。,8.5.3 进排风口布置,进风口是通风、空调系统采集室外新鲜空气的入口，其位置应满足下列要求：（1）应设在室外空气较清洁的地点。进风门处室外空气中有害物质浓度不应大于室内作业地点最高允许浓度的3%；（2）应尽量设在排风口的上风侧；并且不应低于排风口；（3）进风口应距离排风口20m以上处，如不能满足要求时，排风口应高出进风口6m；（4）进风口的底部距室外地坪不宜低于2m，当布置在绿化地带时不宜低于1m；（5）降温用的进风口宜设在建筑物的背阴处；（6）在天窗的排放有害物处，不应设置进风口。,1.进风口,机械排风系统排风口位置应符合下列要求：（1）经净化后达到排放标准的排风口至少应高出屋面1m；（2）通风排气中的有害物质必需经大气扩敞稀释时，排风口应位于建筑物空气动力阴影区和正压区以上； （3）要求在大气中扩散稀释的通风排气，其排风口上不应设风帽；（4）车间地面有卫生要求时，排风口应设置在地面上；（5）车间允许采用再循环袋式除尘机组时，排风口可设在车间内；（6）事故排风口不应设在人员密集处，应设置在有害气体或爆炸危险物质散发量可能性最大的地方。,2.排风口,8.5.4 防爆及防火,（1）系统风量在满足一般的通风要求外，还应校核其中可燃物的浓度。（2）防止可燃物在通风系统的局部地点(死角)积聚。（3）选用防爆风机，并采用直联或联轴器传动方式。采用三角皮带传动时，为防止静电火花，应用接地电刷把静电引入地下。（4）有爆炸危险的通风系统，应设防爆门。在发生意外情况，系统内压力急剧升高时，依靠防爆门自动开启泄压。（5）对某些火灾危险大的和重要的建筑物，高层建筑和多层建筑在风管系统中的适当位置应当装设防火阀。（6）在有火灾危害的车间中，送、排风装置不应当设在同一通风机室内。,在设计有爆炸危险的通风系统时，应注意以下几点：,8.6 气力输送系统的管道设计计算,管道物料输送技术是典型的物流系统之一，是现代物流技术和装备中不可缺少的一个组成分支。 输送物料的管道物流系统是用有压气体或液体作为载体在密闭的管道中达到输送物料或容器车等成型物品的目的。表8-9是流体管道物料输送所属的各种类型及其应用领域。 其中，管道气力输送是应用最为广泛、发展速度最为迅速的管道物料输送技术。气力输送装置是在管道内利用气体作为承载介质，将物料从一处输送到另一处的输送设备。 除一些易破碎、粘附性强、磨损性大、有腐蚀性和易引起化学变化的物料需特殊考虑外，一般松散的颗粒状、粉状物料均可采用气力输送。,优点： （1）输送效率较高。（2）整个输送过程完全密闭，受气候环境条件的影响小。（3）在输送的同时可进行混合、干燥、分级、冷却、粉碎、选粒等制备工艺过程，也可进行某些化学反应。（4）对不稳定的化学物品可用惰性气体输送，安全可靠。（5）设备简单，结构紧凑，占地面积较小，投资较省，选择布置输送管线较易。（6）易于对整个系统实现集中控制和程序自动化，减轻了人们的劳动强度。（7）管道密闭输送，除尘效果好，改善了劳动卫生条件。缺点：（1）与其他输送设备相比较，能耗较高。（2）输送物料的粒度、黏性与湿度受一定的限制。（3）管道磨损较快。,优缺点,8.6.1 气力输送系统的分类和特点,组成：气力输送系统由受料器、输料管和风管、分离器、防尘器和风机等组成。分类：1.一般按照在管道中形成的气流，可以分为吸送式和压送式除了以上两种主要类型外，还有兼具吸送和压送的混合式气力输送装置系统以及循环式。2.根据系统的工作压力不同，吸送式分为低真空(真空度小于20kPa)和高真空(真空度2050kpa)两种；压送式分为高压(压强在100700kPa)和低压(压强在50kPa以下)两种。,吸送式气力输送系统如图所示。气源设备装在系统的末端。当安装在系统尾部的高压风机运转时，整个系统形成负压，这时，在管道内外存在压差，空气被吸人受料器(吸嘴)。与此同时，物料也被空气带入受料器， 并经由输料管被输送到分离器（位于卸料目的地）。在分离器中，物料与空气分离，被分离出来的物料由分离器底部的旋转卸料器卸出，空气被送到除尘器净化，净化后的空气经风机排入大气，必要时还需装设消声器。,1.吸送式系统,低压吸送式系统结构简单、使用维修方便，应用广泛。由于输送能量小，它的输送距离和输料量有一定限制。,特点如下：1)能在数处进料，向一处输送物料；或从低处向高处输送物料；2)吸尘点无粉尘飞扬。系统处于负压状态，管道和设备的不严密处不会冒灰；3)受料器结构简单，进料方便；4)风机或真空泵的润滑油不会污损物料；5)对系统及分离器、除尘器下部的卸料器均有较高的密闭要求。,压送式气力输送如图8-22。气源设备设在系统的进料端前面。由于风机装在系统的前端， 因而物料便不能自由进入输料管，必须使用有密封压力的供料装置。当风机开动之后，管道中的压力高于大气压力。这时，物料从料斗经供料器加入管道中，随即被压缩空气输送到分离器中。在分离器中，物料与空气分离并由旋转卸料器卸出。,2.压送式系统,a）低压压送式 b）高压压送式图8-22 压送式气力输送装置系统1储料罐 2旋转供料器 3喷射供料器 4气源 5输料管6排放过滤器 7发送罐 8料位计 9进料阀 10出料阀,压送式气力输送系统的优点是：（1）能将集中的物料分向几处输送，可以向高于大气压力的容器输送物料；（2）生产率高料气比50kg料kg空气；输料量大，并且易于调节：（3）卸料器结构简单；（4）管内输送风速较低，管壁磨损较轻