《风管设计课程》PPT课件.ppt

风管设计课程,上海大金空调有限公司 研修课,PPT06012,大金风管机介绍,风管的分类,风管称呼及压力范围,设计相关单位,常用压力单位帕斯卡（Pa）：国际标准压力单位，表示每平方米所受的牛顿力。公斤/厘米（Kg/cm）：主要用于表示空调系统内部的压力。毫米汞柱（mmHg）：主要用于表示大气的压力。毫米水柱（mmH2O）：主要用于表示空气流动的压力，风管设计中 主要使用的单位;也用来表示空气的阻力。,各种压力单位的换算：一标准大气压力=760mmHg 10.33mH2O 1Kg/cm 0.1MPa,静压、动压和总压,这里只施加静压,全压,静压,可在这里测定动压,全压=静压+动压,静压,静压：最容易理解的话来说，急速吹气球使其膨胀起来时，虽然内部形成了大气以上的压力，但因手捏住了出气口，所以空气并不流动。1mmAq9.8010Pa,动压：空气是密度非常小的物质，不施加压力就不流动，但是此压力是很微小的。如上图所示，在使其面临空气流动的检测口处，如要制止流动就要改变压力。此压力取决于速度v。,全压:静压+动压,基本参数介绍,机外静压（排出部分+吸入部分）这里所计算的压力损失称为机外静压。所谓机内阻力是指空调机内部（盘管、滤网、外壳）的损失部分。,吸入口,吹出口,全压,静压,动压,风扇特性,FXS50LVE,Pa,15.5,标准静压（H）,标准静压（L）,标准静压使用下限,/m,风管抵抗曲線,实际使用点,目录标准点,抵抗,风量,风管阻力再大的话，,风量会下降,风管计算常用参数-风扇曲线,风量(AFR)=14m3/min机外静压=12mmH2O,风管设计方法,等速法预先确定风管中各部位的速度（风速）并确定风管截面积尺寸的方法。虽然速度已确定，但因各部分的摩擦损失不同，还有分支部分教多的风管等因素，这一方法并不实用，所以几乎不用。用途：气动输送粉末。,等压法（等摩擦法、定压法）把每米风管的损失作为定植的方法。在确定了达到基准的损失时，对各部分的送风量就以该损失为定植，自动地形成确定风速的反复作业。在算出了风管延长至最大长度时的基准损失时，就能立即得出直管部分的损失。本方法已成为目前风管设计的主流。,静压再获得法用于现在很少见的高速风管,全压法根据Pt=Ps+Pv的既定原理，按全压基准设计的方法。这是现有风管设计发中最合理的方法，已成为风管设计的主流。,风管系统设计步骤,一、通风量的确定,Q：空调设备中所需的通风量Qm/hqs：显热负荷kWCP：空气的定压比热kJ/（kg.）：空气的密度kg/m CP=1.2kJ/(m.)tr:室温ts:喷出口温度,概略負荷計算表設計条件,外气温度夏DB冬DB,新风量的计算,1、根据建筑物结构特点选择不同安装形式的新风换气机2、根据房间用途、面积、内部人员数量确定合适的新风量3、根据确定的新风量选择设备的规格和数量(一般取30m/h),新风负荷的计算,在现实中做设计时，新风负荷的计算往往不用在学校时用的那种方法，而用经验公式：Qo=Qs+Ql,Qs=0.29*吸取室外的空气量*温度差，Ql=720*吸取室外的空气量*绝对温度差，吸取室外的空气量=30*房间面积*人员密度,二、确定送风口的数量和分布,确定使用风动扩散型还是细长风口型，从送风量到数量和尺寸、配置。要点：仔细研究扩散半径、到达距离/风速的分布，确定送风口的数量。确定每一部分的风量处理。确定风动扩散型或细长风口型的尺寸及类型（圆形、方形、细长形）。,各种风口的设计(新风引入）,通道尺寸的决定因素是通过风速。通常按2.5m/s的水平设计，通道的有效开口面积一般为65%。,各种风口的设计（Anemostut）,这是天花板送风型的代表产品，引用美国Anemostut公司的商品名称。这一类型的特征是送出的空气通过引诱作用与室内空气混合，形成温差很小的空气，在送达的地方循环。,扩散半径送出的空气逐渐扩展并扩散，末端的气流速度降低，余留风速为0.25m/s时的扩展半径称为最大扩散半径。同样，余留风速为0.5m/s时的扩展半径称为最小扩展半径。,P8&P31,各种风口的设计（四面吹风、格栅型）,四面吹风散流型（方型散流器）气流为贴附（平送型）型适用于吊顶送风系统，按性能确定颈部的风速，还须考虑安装的高度及场合中间叶片芯可拆卸，便于安装，调试尺寸由用户选定,格栅型因为是挂壁型的代表产品，通常称为万向格栅。由横向格子（风窗）吹出的气流可作上下方面的调整，纵向格子吹出的气流可作左右方向的调整。并且格子后面还附有调整风量用的风口，称为风道。到达距离从墙面吹出的空气边扩展边行进，分别称为余流风速达到0.5m/s和降低到0.25m/s时的距离。,各种风口的设计（喷嘴型1）,要达到最远的距离，就应采取这种喷嘴型。用在剧场和大厅里，能进行远距离送风，风速达到5m/s以上。此外，为了免除产生噪音的烦恼，办公室和广播电台的播音室里应采用低风速的送风口。,各种风口的设计（喷嘴型2）,旋流风口具有送出旋转射流，诱导比大，风速衰减快等特点，在通风空调系统中可做大风量大温差送风以减少风口数量，可用于3米的低空间送风也可用于10米高的大面积空间送风,也是一种喷嘴型送风口，且属送风方向能上下左右变化的摇头型。适用于厨房等场所的制冷。,各种风口的设计（管道型）,采取在外围部分的窗上排列送风口以处理侧负荷（产生于周边区域）的方法。该方法之所以在风管的末端部分设置细长形状风口，并以同一风速送风，是为了配备一个很大的风箱，动压变成静压时需要挤出一部分气流。当然必须计算风管的压力，并预计风箱的损失。,各种风口的设计（常用风速-经济性平衡）,单位:m/s,出风口的确定方法,1）将居室分成正方形或长方形以了解一个格栅的区域.2）以L=3H且L=1.5S进行分割.,H,S,L,?思考题:请将教室进行分割,并确定出风口位置.,送风口的推荐风速,回风格栅的许可风速,三、风管通道的确定,确定连接空调机、风机和各个喷出口、各个吸入口的合理风管通道（路径），同时确定风门等附属设备的位置。,风门：可用与调节风量和阻断火灾时产生的烟消音装置：可以吸收风机和风管发生的噪音全热交换器：用于回收排气产生的热量和水分,风管设计（1）,1风管内的气流速度之所以特别注意气流速度主要是为了对付噪音。如果风速高，就可使用细风管，从而节省工程费用。但是反过来增加电机的动力却不够经济。,低速风管最大值(m/s),风管设计（2）每单位长度的标准摩擦损失(等压法),历来低速风管中.送风管以0.8 1.5Pa/m(平均1.00Pa/m)为基准,回风管以0.6 1.0Pa/m(平均0.82Pa/m)为基准.这里之所以缩小回风管的风速值,除了对付噪音之外,还有风管强度上的理由.因回风管位于吸风部分,与风管相反,受到来自外部的压力,要注意减轻其负荷.,风管设计（3）圆形风管对方形风管的换算,如果风量(m/h)与标准摩擦损失(Pa/m)已确定,就能从书上的”风管阻力线图”上一举读出摩擦损失、风速、圆形风管直径。一读出圆形风管直径，该尺寸就可以从圆形变为方形。此时若认为无论圆形还是方形只要截面积相同即可，那就错了。这是因为风管的外部周长不同。例如：截面积为1m的正方形风管，其边长为4m。而与其对应的圆形风管边长却为3.54m，与方形风管的正方形要差13%。这一关系随着方形风管的长边、短边之比即纵横比变得越大，成为扁平式长方形风管时，该差值也就变得越大。,风管设计（4）纵横比的设定,纵横比越大，风管的周长也就越大，会产生下列麻烦的问题：1 风管的制作费用提高2 风管表面的热损失增大3 风管的压力损失增大4 在风管内部引起的偏流，还会引起风量的波动对应的方法只有减少纵横比。,理想比值：H/W=4 8 H：风管高度 W：风管宽度 圆管：r/D=1.5-2.0 r:转弯半径 D:圆管直径,主风管和分支风管的许可风速,风管内的阻力计算方法,摩擦损失(Pa):Pf=(L/d)(V/2g)r,=摩擦系数L=风管长度:md=风管直径:mV=风速:m/sr=空气比重:kg/m(通常为1.2)g=9.8m/s,实用管内的内面粗糙度:管的种类 mm冲压管、铜管、玻璃管 0.0015氯乙烯管、聚乙烯管 0.005钢管 0.045 0.15电镀钢管 0.15生锈的钢管 0.5 1.0严重生锈的钢管 1.0 3.0,摩擦损失线图（镀锌钢板）,空气流量m/h风管直径cm空气流速m/s摩擦损失mmAq/m,该图是针对:管壁粗糙度=0.18压力=1atm(101.325kPa)温度=20相对湿度=60%,返回,风管计算尺,例题（圆形风管的计算）,以知：一圆型风管直径为 500mm风管内部风速为 8m/s,求：此风管内部的风量 Q风管的摩擦阻力 P,矩形风管的计算方法,矩形风管转换圆形风管的方法：,（1）从长方形风管到圆形风管的计算式：,（2）圆形风管长方形风管换算表 风管设计课程P6（3）考虑到风管的摩擦阻力和强度后，发现断面最好能接近正方形，因此将纵横比定为8：1以下，最大也不能超过8：1。,D=,风管的尺寸规格,风管采取无论何种尺寸都可以，制作时不必以1mm为单位，空气调节卫生工程学会（HASS）认为，长边和短边在800mm以内时应以50mm为单位，而超过800mm时则鼓励大家以100mm为单位。由于风管是手工制作的单项产品，只能达到这样的精度。也就是：100、150、200、250、.750、800、900、1000.。,风管规格(参考),圆形风管(直径,mm),风管规格(参考),矩形风管(边长,mm),例题（矩形风管的计算）,已知：一矩形风管 长为800mm 高为250mm风管内部风速为 8m/s,求：等效圆型直径？mm风管内部风量？Q风管内部摩擦阻力？P,250mm,800mm,例题结果,等效圆形风管直径:d=470mm,截面积=d/4=3.140.47/4=0.173m风量=截面积风速=0.173m8m/s=4982m/h,习题（圆形和矩形风管的计算）,0.065Pa 6400m/h0.065Pa 6120m/h 6104m/h,420,0.09 31000.095 3240 2991 3240,？思考：将圆管转换成矩形风管（按1：4）,弯管的设计标准,弯管的曲率：圆形管 r/d=1.5 2.0矩形管 r/W=0.5 1.5长宽比 小于1:5常用1经济 r/W=1.0,弯管的设计例题,已知:H=500mmW=1000mmr=1000mm风量=8000M/h,求:1 此风管的相当长度2 此风管的摩擦损失,各种弯管的近似计算,L=24D,L=12D,L=9D,等效长度(L/D)L:风管长度D:风管直径,习题,已知:风管尺寸 L=6000mm h=400mm w=800mm r=1200mm风管内风量 Q=10000m/h求:风管的摩擦阻力,解答,T形分支管的计算,压力损失(Pa):P=(u/2)X=(u3/u1):1.2kg/m u:管内空气平均流速 u1标准,T形分支管的计算例题,风管局部阻力的简易计算方法,风管设计的注意要点（一）,（1）与水相比空气的热容量较小，而作为压缩性流体,空气与水相比运送效率较差。因此减少运送阻力，对于节能也有很大关系。（2）由于过度的局部阻力是产生噪音和震动的因素，尽量降低阻力是至关重要的事情。因此必须注意以下几个要点。,a、空调机的位置应尽量靠近负荷，还应规划合理的风管线路。b、制订通常的风管规划时，按推荐范围的风速加以设计。c、弯曲部分尽量采用大曲率半径。d、扩大，缩小风管时减缓变化角度。e、风管截面的纵横比应尽量小于6，尤其不得大于10。,风管设计的注意要点（二）,要使风管的断面变化时，要避免急剧的变化，扩大部分要在20以内，扩大部分要在45以内。不得已要超过这个值时，务必要使用导流叶片。,风管设计的注意要点（三）,从弯曲处的内曲面到直线部分，在风管宽度约8倍（导流叶片时约4倍）以下的位置上设置分支或者喷出口时，风量会不足（极端情况下不出风）。要尽可能延长直线距离，或在弯曲处适当设置导流叶片，或在弯曲处做一个静压箱，若再有可能产生风量不足时，可并接分离风门。,安装导流叶片,风管设计的注意要点（四）,静压箱静压箱是送风系统减少动压、增加静压、稳定气流和减少气流振动的一种必要的配件，它可使送风效果更加理想。可分为送风末端静压箱、柜机送/回风静压箱,送风末端静压箱静压箱的内表面贴有吸音减震材料，起到降低噪声作用。送风道配置静压箱能减少动压增加静压。起到稳定气流作用，使之能得到更理想的送风效果还可以根据用户要求特殊制造做成圆形、方形等静压箱内腔愈大，消声及增加静压愈大,柜机送/回风静压箱此种静压箱用于送风机出口或者拐弯处，它有降低噪声、减少动压、稳定气流、改变气流方向等优点,总静压的计算,A：选择从一个回风格栅（或新风导流板）起到最远的送风格栅。最长的风管线路（或是延程阻力可能最大的风管线路）B：算出仅在线路中的阻力损失以进入步骤（C），包括空调机内 部的压力损失。C：将总的损失算出后再乘以1.1作10%的安全系数，就得出了全压 损失了。,风管设计题,以知:吸风格栅阻力=2mmH2O出风口阻力=1mmH2O主风管风速=8m/s,求:设计该风管系统,解答,风管设计题解题说明,1 根据主风管的风速8m/s和总风量200m/min，可求出：摩擦阻力。2 对B-E、C-D、F-G处的风速进行修正后计算出这部分 的摩擦阻力。3 设计各部份直风管的尺寸，并确定弯管B、C、G、H的r值（一般取1）。4 计算弯管和分支管的相当长度，并算出整个风管系统的阻力。5 将计算结果和空调机的“机外静压”(118Pa)比较（总阻力/机外静压=1.1)。6 如果结果不符，进行修正后再计算。7 画出风管系统草图。,根据上题列表,风扇动力,风扇动力计算公式,风管长全圧,冷温水配管（来回）扬程,冷温水泵,空调机,房间,送风口,风冷热泵冷水机组,送风机,中央空调系统,热量2（显热）,水温差,空气温差,风扇动力计算,风管内风速,求断面积(风扇效率=0.5),风传送空间,风管内风速,求断面积,风传送空间,风扇动力,风扇动力计算,电机皮带轮选定,根据要求风量和机外静压,在风扇特性曲线上查出必要的电机输入和风扇转速计算风扇电机皮带轮的半径 风扇皮带轮节径风扇转速 电机皮带轮节径=电机转速选择皮带 L=2C+1.57(D+d)+(D-d)2/4C C为轴距,D和d为两个皮带轮的节径,L为皮带轮的长度,电机皮带轮选定表,风机选型例题,已知：大金FDY250KMY1空调机，要求输出风量为90m/min、机外静压为200Pa。请选择皮带轮和传动皮带的规格(传动皮带的轴间距以353mm计算）,解答,皮带和皮带轮的型号,A 9cmB 11cmC 14cm,皮带轮及皮带的调整,L=0.016C,A 1.4KG-2.1KGB 2.3KG-3.5KGC 4KG-6KGD 8KG-12KG,风管施工（多风机空调）,风机出口与风道的连接,风机压出口至弯头的最小距离为L=1.5B2.5BB为风机出口之长边尺寸,风机吸入侧的尺寸规定,C=风机吸入口直径B=风机出口之长边尺寸,D=1.25CE=30但不得超过45F由E来决定,风机压出侧的接法,1风机压出侧可与不可的连接法见图2风机吸入口与风管的连接对风机影 响甚大比较起来吸入侧的影响比压 出侧更为重要,设计时必须予足够重 视.,风机吸入口的作法,a:在吸入口前的直角弯头内加导流叶片，这一措施可以使容量损失减少20%。b:风管A的尺寸取吸入口的1.25倍.c:在吸入管中线上装一长度为C=1/3D的板,风机吸入侧的接法,风管弯头的作法,弯头之间及送风口之间的间距,普通弯头不带导流叶片L8W普通弯头带导流叶片L=8W 4W直角弯头带导流叶片L=4W,如左图情况的L1 L2且 L2=8W,风扇的风量控制,风扇的风量控制有下列3种方法。,（1）风门控制方式 在风扇的送风侧或吸风侧采用风门节流。单向节流运转的节能效果较小。,（2）吸风叶轮控制方式 通过开关设置于风扇吸风侧的扇型叶轮，使流入的风改变方向以减 低叶片的作功量。这比风门控制的节能效果大。,（3）转数控制（变频控制）如果转数降低到80%，动力为（0.8）=52%，则降低率为1-0.52=0.48，动力约减少了一半。,风扇特性（多叶风扇）,多叶风扇（西洛可风扇）用于低速风管空调、各种空调机、送排风装置。风量在（m/min）应注意过载、喘振等问题,多叶片风扇说明,多叶风扇的消耗动力随着风量的提高而增加。而后向风扇在表示最高效率的同时还有消耗电力的最大值，达到此值之后，即使再增加风量，消耗电力非但不上升，反而有所下降的倾向。这就是不能进行过负荷运转的特征。这一特征称为限荷特性。,喘振当风管系统的压力由于某种原因（如滤网网眼堵塞等）而变得异常高时，风量显著缩小，仿佛在压力与风量的特性曲线处于山顶的状态下运转，风扇的压力计剧烈的摆动，以很短的周期产生反复的脉动。这种状态称为喘振，不是风扇的故障。设计是，绝对要选择不会引起喘振的区域。,风扇动力检验,例:如果转速降低到80%，动力就为(0.8)=52%,则减低率为1-0.52=0.48,动力约减少了一半,安装要领,箱,护顶板,安装要领（墙壁吹出口、吸入口）,安装上的注意事项1）要切实地往墙壁上安装吹出口、吸入口，注意不要因震动等原因使铆钉、螺丝 脱落。2）安装时要使天花板和墙壁平行成线。3）天花板与吹出口端部的间隔要留出150mm左右间隙以防弄脏天花板。安装要领1）如果从墙壁吹出口、吸入口外框的安装面漏气的话，就会弄脏墙面，所以安装 在外框里侧的防漏用缓冲垫接缝不能有缝隙，缓冲垫要够厚，安装面上的精加 工不能有凹凸不平和扭曲，安装螺栓要完全拧紧。安装面上有接缝时，要仔细 地施工接缝，注意不要漏气。2）吸入口下端要安装在踢脚线上方150mm以上的位置上。3）要将安装在外墙上的外气导入口及排气工作台的地脚螺栓焊在建筑物上的铁筋 等物体上，坚固地安装好，把周围添平孔眼后，再用防水填好接缝，以防进水。,风管附件（挠性接头）,为防止风机的震动不能传向风管而使用挠性接头（也叫帆布接头）。挠性接头的法兰的间隔，根据机器的种类来考虑挠性量后再来做决定。按风机的量规号确定法兰间隔的标准值如表：,内藏风管（FXM、FXS、FXYB、YXD、YXYD）,由天花板水平吹出,温度分布,不容易产生冷送风,制冷,室内气流分布,中央部滞流域,良好的空气分布,24,26,28,28,27,29,16,18,20,22,24,26,24,22,21,20,19,18,17,床面与天花面之间的较大温差,天花板,不能防止来自窗面的冷送风,2,600,2,600,制热,气流分布的一般知识,26,2,600,柜式机（FXL、FXN）,地面往上出风,室内气流分布,温度分布,上下温度差,冷送风,滞流域,冷送风,由内側墙壁吹出,由外側墙壁吹出,良好的空气分布,良好的空气分布,制冷,吊顶,28,27,26,25,21,22,23,24,20,27,28,26,23,24,25,26,27,28,29,22,21,20,19,18,17,制热,2,600,气流分布的一般知识,16,18,20,22,24,防止来自窗面的冷送风,横向吹出型（FX、FX、（）,側壁上部的水平出风,室内气流分布,温度分布,吹出气流的到達距離适当的话、空气分布会良好,吹出气流到達距離适当的话，上下温度差比較少,冷房,暖房,4000,29,27,26,25,24,24,23,21,20,19,2,260,1,150,吹出气流太弱的话、会产生冷送风,4000,2,260,1,150,26,25,吹出气流太强的话，会产生冷送风。太弱的话、窗户侧会产生滞流域,2,600,2,600,气流分布的一般知识,23,25,27,29,31,18,20,22,24,26,嵌入式：使用摆动送风板型（，）,由天花板往下出风,室内气流分布,温度分布,能感觉来自送风板的气流,吹出风速快时、温度分布容易变得一样,冷房,暖房,24,26,28,25,27,28,27,29,30,19,18,21,23,18,20,22,24,26,吹出气流不能到达地面的话、下部会变成滞流域、上下温度差变大,天花板,2,600,2,600,气流分布的一般知识,使用送风板能使温度分布良好,天花板全面吹出,温度分布,居住域温度分布一样,流速无冷送风,吹出的气流基本上没有到达居住区域,天花板附近与地板附近产生较大的温差斜线,暖房,16,18,20,22,24,26,28,30,32,27,26,28,29,30,32,冷房,30,28,26,24,22,20,18,16,16,18,20,22,24,26,28,30,32,2,600,气流分布的一般的知识,底部送风空調系统概念图,外部負荷,人的負荷,照明負荷,机器的負荷,制御基盤,給气,活动地板,活动地板,通信線,气流分布的一般知识,风速分布,温度分布,条件：FUK型：強運転時、吹出温度、室内,气流分布的一般知识由地面吹出制冷,出风口,吸风口,6,000,6,000,气流无法到达,制冷,制热,吊顶,吊顶,气流分布的一般知识天花板高度,出风口,吸风口,6,000,6,000,居住域,例如2,700,制冷,制热,天花板,天花板,气流分布的一般知识天花板高度,隐蔽型气流分布可以改善,平面,断面,风管,吊顶,有必要注意出风口形状配置,散流型吹出口室内機吸入口,10,000,/X4,FXM125LVE,10,000,6,000,5,000,FXSLVE,/X2,FXD0MVE,8/,5,000,隐蔽型风管静压的大小比較与风管长度的考虑,设计实例,大空间（高天花板）空调,高天花板的用风管式室内机对应,成组加湿方式向空调区送风。,通过喷口向空调区送风,高天花板空调事列,空调区,空调区,挑空,电影院等场所应注意运转噪音（送风回风）,空调区,落地式室内机对应,直接在空调区内放置空调,考虑到制热时，回风口应设置在下面,回风口,室内机,大空间（高天花板）空调,换气方式与分类使用,关于换气,外气处理空调,全热交换器,向冷却/过热的空气供气的方式外气负荷为“0”热源（室外机）需要动力只要需要供气风管（排4气通过厕所等）寒冷地区使用时应注意,将供气和排气进行热交换“减轻”外气负荷（约减轻70%）热源不需要动力（节能）需要有供气和排气风管可用于小房间换气,室内相对于室外是负压注意排气系统的平衡性,室内和室外几乎没有压差,使用时统一集中换气大空间换气,使用时个别换气通过普通的换气扇,风量：1502000m3/h,风量：10802000m3/h,不合理管道的改造,绘图标准（风口）,绘图标准（风管）,绘图标准（风管2）,习题解,（1）风管的等效圆风管D=609mm（2）直管部分的摩擦系数R=0.14mmH2O（3）直管的摩擦阻力为P1=R6米=0.84mmH2O（4）求弯曲部分的相当长度 H/W=400mm/800mm=0.5 R/W=1200mm/800mm=1.5 l/W=4 l=4=3.2米（5）弯曲部的摩擦阻力P2=lR=0.448mmH2O（6）总摩擦阻力P=P1+P2=1.288mmH2O,返回,风管设计题解,返回,风机选型例题（解答）,（1）根据风量特性表可求得风扇转速为1245rpm（2）计算电机皮带轮节径 电机皮带轮节径=风扇皮带轮节径风扇转速/电机转速=160mm1245rmp/1420rpm=140.3mm(A149-24)（3）计算传动皮带轮长度L（传动皮带的轴间距以353mm计算）L=2C+1.57（D+d）+（D-d）/4C=1246.04mm(A46),返回,